淺談核電站用核級電動(dòng)球閥的樣機(jī)試驗(yàn)

于 強(qiáng)

遼寧紅沿河核電有限公司 遼寧 大連 116001

1 概述

核二級電動(dòng)球閥主要應(yīng)用于安全殼噴淋系統(tǒng)(EAS)。安全殼噴淋系統(tǒng)(EAS)的主要功能是在發(fā)生LOCA 或安全殼內(nèi)蒸汽管道破裂事故情況下,高溫、高壓的蒸汽噴放出來,使安全殼內(nèi)壓力和溫度升高,此時(shí)通過噴淋冷凝蒸汽,使安全殼內(nèi)壓力和溫度降低到可接受的水平,確保安全殼的完整性,它是專設(shè)安全設(shè)施中惟一有冷源的系統(tǒng)。核二級電動(dòng)球閥主要起接通、阻斷管路中的介質(zhì)作用,這就需要閥門具有極高的穩(wěn)定性和可靠性,并且在各種工況下都能夠正常的運(yùn)行。

2 主要性能參數(shù)與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

2.1 主要性能參數(shù) 核二級電動(dòng)球閥主要性能參數(shù)如下：

閥門型號TNNOSB0065—A－－－

公稱通徑DN65

公稱壓力150Lb

設(shè)計(jì)溫度120℃

安全等級2級

抗震等級1A

質(zhì)保等級QA1

鑒定等級K3

“這伢么事都好，可惜就是這雙眼睛……這叫我么時(shí)候能夠放心地走啊……”夏奶奶總是在背地里偷偷地嘆氣，好像忘了他還有一雙腰纏萬貫的父母。

啟閉時(shí)間≤30s

工作介質(zhì) 試劑

2.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 核二級電動(dòng)球閥采用整體上裝式結(jié)構(gòu)(圖1),閥門主要由閥體、閥蓋、球體、閥座、密封圈、閥軸、電動(dòng)裝置等零部件組成,閥門的主要特點(diǎn)有：不需將閥門從管線上拆下,僅打開閥蓋,將球體取出即可,有效防止了帶放射性廢液對維修人員的傷害和對環(huán)境造成的污染;

圖1 核級電動(dòng)球閥

(4)閥軸與閥體之間設(shè)置有密封墊,在閥軸上端處設(shè)有兩道O 形密封圈,有效的保證了閥門的密封;

(5)采用整體式閥蓋,取消了閥蓋與電動(dòng)裝置之間的支架,在有效提高閥門整體強(qiáng)度的同時(shí)降低了閥門高度和重心。

2.3 主要零件 閥體和閥蓋均采用符合RCC－M M3402規(guī)定的鑄件,由于采用了鑄件,在零件的加工過程中大大降低了加工量,從而在不影響殼體強(qiáng)度的前提下降低了制造成本。同時(shí),為保證鑄件的外部和內(nèi)部質(zhì)量,須對閥體和閥蓋進(jìn)行液體滲透檢驗(yàn)和射線照相檢驗(yàn)。

球體采用符合RCC－M M3301規(guī)定的鍛件,球面在金加工完畢后進(jìn)行表面拋光處理,同時(shí)對球體進(jìn)行液體滲透檢驗(yàn)和超聲波檢驗(yàn)。

3 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

RCC－M 壓水堆核島機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)和建造規(guī)則(2000 版及2002 補(bǔ)遺)

RCC－E 壓水堆核島電氣設(shè)備設(shè)計(jì)和建造規(guī)則(1993版)

RCC－P 壓水堆核電站系統(tǒng)設(shè)計(jì)和建造規(guī)則(1991版及1995修訂)

ASME QME－1 核電廠能動(dòng)機(jī)械設(shè)備的鑒定要求(2002版)

ASME B16.34a法蘭、螺紋和焊接端連接的閥門

ASME B16.10 閥門結(jié)構(gòu)長度

IEEE Std 382 安全級閥門驅(qū)動(dòng)裝置鑒定標(biāo)準(zhǔn)(1996版)

EJ/T 1022.9 壓水堆核電廠閥門產(chǎn)品出廠檢查與試驗(yàn)

4 設(shè)計(jì)計(jì)算

閥體、閥蓋鑄件采用JSCAST 鑄造軟件進(jìn)行計(jì)算分析(圖二),完善樣機(jī)的鑄造工藝,避免鑄造過程中產(chǎn)生的缺陷。

圖二

(1)在球體的兩側(cè)設(shè)有彈簧片,使閥座與球體之間始終保持必需的密封比壓,具有進(jìn)出口雙向密封的功能,如果密封圈磨損,彈簧可以補(bǔ)償磨損保證閥門的密封性;

(2)采用低摩擦系數(shù)的軸承,使閥門在啟閉的過程中相對摩擦力矩小,啟閉靈活;

(3)閥蓋安裝于閥體之上,閥座、球體、密封圈等均從上部裝入,檢修時(shí)

根據(jù)ASME BPVC－Ⅲ的要求對閥體、閥軸、閥蓋等進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算,主要零件采用ANSYS有限元分析軟件進(jìn)行力學(xué)分析。對承壓緊固件的擰緊力矩進(jìn)行計(jì)算,裝配時(shí)達(dá)到最佳的壓縮量,保持良好的變形狀態(tài)。

5 樣機(jī)試驗(yàn)

為確保閥門組合件的可靠性和安全性,必須對閥門樣機(jī)進(jìn)行一系列的試驗(yàn),核二級電動(dòng)球閥樣機(jī)主要進(jìn)行下列試驗(yàn)：

(1)基準(zhǔn)試驗(yàn)——對樣機(jī)進(jìn)行性能試驗(yàn),并建立基準(zhǔn)值,以作為各項(xiàng)試驗(yàn)完成后,檢測值與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較;

(2)熱循環(huán)試驗(yàn)——試驗(yàn)樣機(jī)在高溫工況下的密封性能和啟閉性能;

(3)中間檢驗(yàn)——每完成一項(xiàng)試驗(yàn)均要進(jìn)行樣機(jī)的中間檢驗(yàn),檢驗(yàn)內(nèi)容同基準(zhǔn)試驗(yàn),驗(yàn)證各項(xiàng)試驗(yàn)后閥門功能的變化情況;

(4)壽命試驗(yàn)——試驗(yàn)樣機(jī)的使用壽命;

(5)振動(dòng)老化試驗(yàn)——試驗(yàn)樣機(jī)在模擬壽期內(nèi)正常運(yùn)行時(shí)外部載荷引起的振動(dòng)后的功能;

(6)地震試驗(yàn)——試驗(yàn)樣機(jī)在設(shè)計(jì)給定的地震載荷作用下,測量樣機(jī)主要零部件的應(yīng)力、應(yīng)變,從而驗(yàn)證樣機(jī)的完整性和可運(yùn)行性;

(7)最終檢驗(yàn)——對樣機(jī)的各項(xiàng)功能進(jìn)行檢驗(yàn),并對樣機(jī)進(jìn)行拆檢,以檢驗(yàn)各零部件是否能夠滿足要求。

6 結(jié)語

核電站用核二級電動(dòng)球閥樣機(jī)試驗(yàn)最終拆檢結(jié)果需滿足如下要求：閥軸、軸承、密封圈、球體等轉(zhuǎn)動(dòng)零件表面無可見損傷,所測尺寸與試驗(yàn)前檢驗(yàn)尺寸相比無明顯變化。且整個(gè)樣機(jī)試驗(yàn)過程中壓力邊界保持完好,閥門動(dòng)作靈活、無卡阻。