關(guān)于安全殼隔離閥內(nèi)漏故障的分析與處理

李開盈，王玉彬，邵家泉，陳松，邱波

（中核核電運行管理有限公司技術(shù)二處，浙江嘉興314000）

0 引 言

圖1 安全殼隔離閥系統(tǒng)流程示意圖

1 故障描述及初步原因分析

1.1 故障描述

在Q2-OT113 大修時，對其中的兩組安全殼隔離閥（1EBA001/002/013/014VA）進行了預(yù)防性密封檢查，檢查密封面透光試驗均不合格，經(jīng)調(diào)整密封面，除1EBA014VA 外，其余3 個閥門均通過了透光試驗。1EBA014VA 更換新密封圈并重新調(diào)整后通過了透光試驗。之后，兩組安全閥隔離閥在貫穿件密封性試驗時也獲得通過。但是，在機組功率運行后發(fā)現(xiàn)這兩條貫穿件均發(fā)生泄漏，意味這4 個安全殼隔離閥均發(fā)生內(nèi)漏。在隨后的Q2-OT405 大修時，4EBA013/014VA 在進行預(yù)防性密封面檢查時，出現(xiàn)了同樣情況，4EBA014VA 在通過調(diào)整密封圈安裝后通過了透光試驗，4EBA013VA 通過調(diào)整密封圈安裝仍無法通過透光試驗。

1.2 原因初步分析

由于發(fā)生內(nèi)漏的6 個安全殼隔離閥全部進行了預(yù)防性維修，首先考慮維修行為導(dǎo)致的故障。查閱檢修文件包及檢修規(guī)程，主要內(nèi)容為對閥門進行開關(guān)操作、防止閥門意外關(guān)閉的安全措施、密封面的檢查及密封性驗證,并無預(yù)防性更換零部件內(nèi)容，根據(jù)以上的工序操作，在密封面檢查前并沒有會導(dǎo)致閥門產(chǎn)生內(nèi)漏隱患的工序。從而排除人為操作的因素，該型閥門的共性內(nèi)漏故障是由于閥門自身部件缺陷導(dǎo)致。

2 安全殼隔離閥的結(jié)構(gòu)介紹

2.1 閥體結(jié)構(gòu)介紹

安全殼隔離閥閥體分為三大部分：閥軸、閥板及閥座。

1）閥座是直接在閥體中加工而成，是一個硬質(zhì)密封面。閥板通過安裝在其上的Ω 形彈性紫銅圈與閥座相配合形成密封。密封圈內(nèi)襯有不銹鋼的支撐圈，使密封圈具有一定的剛性。

2）閥軸分成兩段，一段為驅(qū)動軸，和執(zhí)行機構(gòu)連接；另一段為非驅(qū)動軸。非驅(qū)動軸一端為扁軸，在閥門開關(guān)過程中，軸承端蓋上的擋塊使軸只能轉(zhuǎn)動90°，為閥門的開關(guān)提供機械定位。另一端是一段偏心軸，套在閥板內(nèi)，在轉(zhuǎn)動過程中可以使閥板相對密封面移動。

3）驅(qū)動軸一端通過方軸和執(zhí)行機構(gòu)連接，驅(qū)動軸套裝在閥體上的軸套中，上面用螺釘固定一個撥塊，可以撥動順序軸套。另一端是一段粗軸偏心的細軸，上面裝有一彈簧機構(gòu)。

2.2 執(zhí)行機構(gòu)介紹

執(zhí)行機構(gòu)從右到左分為4 個部分：動力部分、旋轉(zhuǎn)1/4機構(gòu)、蓄能機構(gòu)和減震機構(gòu)。

1）動力部分包括手輪機構(gòu)、電磁離合器、螺桿螺母、螺桿。當(dāng)電磁線圈通電時，細牙錐型齒圈嚙合，手輪的運動傳遞給螺桿螺母。當(dāng)電磁線圈斷電時，電磁離合器脫開，此時手動操作失效。

時間趨近化是以“現(xiàn)在”為時間軸中心，對其進行強力識解?；谶^去危機的發(fā)生或未來危機的預(yù)期，突出威脅迫在眉睫，抵御威脅刻不容緩，具有歷史性意義，應(yīng)立即予以回應(yīng)并采取措施防范。這一識解通常依靠兩種概念轉(zhuǎn)移實現(xiàn)，即過去到現(xiàn)在和將來到現(xiàn)在，具體分為五種詞匯語法項目：使用非限定性名詞短語在其他時間框架內(nèi)構(gòu)建ODC的影響，通過一般過去時和現(xiàn)在完成體并用的話語形式構(gòu)建過去事件對將來的威脅無限延伸，使用名詞化詞組預(yù)期ODC的影響會在將來任意時刻產(chǎn)生，使用情態(tài)動詞短語構(gòu)建ODC對現(xiàn)在和將來會產(chǎn)生持續(xù)的影響，以及通過包含平行對比的話語形式來強調(diào)未來是相反的或者具有優(yōu)勢的（ibid.：111-116）。

2）1/4 旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，是一個四連桿機構(gòu)，它是專為蝶閥設(shè)計的一種機構(gòu)，通過螺桿的線性運動，轉(zhuǎn)成閥桿的旋轉(zhuǎn)運動，帶動閥板關(guān)閉和開啟，并保證閥門關(guān)閉到位。

3）蓄能機構(gòu)是閥門開啟后實現(xiàn)自動關(guān)閉的機構(gòu)，它主要由拋物線型軸、彈簧、轉(zhuǎn)動部件組成。

4）減震機構(gòu)由彈簧箱、彈簧、活塞及活塞桿組成，活塞上帶有O 形圈[3]。

3 故障原因分析和確認

3.1 故障原因分析

內(nèi)漏故障屬于關(guān)閥故障，根據(jù)該型閥門結(jié)構(gòu)，整個關(guān)閉運動過程為：當(dāng)閥門收到關(guān)閉指令后，執(zhí)行機構(gòu)中的電磁離合器松脫，儲能機構(gòu)中儲存的能力釋放，帶動四連桿機構(gòu)對閥體形成關(guān)閉旋轉(zhuǎn)動作。該旋轉(zhuǎn)動作傳遞到閥體驅(qū)動軸上，驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)，由于閥體彈簧機構(gòu)頂住套筒部件，使套筒部件、順序套筒和閥板跟隨驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動。當(dāng)閥板轉(zhuǎn)動到90°時，非驅(qū)動軸上的扁軸和軸承端蓋上的擋塊接觸，非驅(qū)動軸、閥板、套筒部件及順序套筒連接在一起，均不再轉(zhuǎn)動。因為執(zhí)行機構(gòu)的彈簧比細軸上的彈簧強，驅(qū)動軸產(chǎn)生的扭力大于細軸上的彈簧部件施加在套筒部件的摩擦力，驅(qū)動軸帶動細軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動，彈簧部件和套筒部件接觸表面開始滑動。由于細軸和粗軸連接是偏心結(jié)構(gòu)，在繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時，細軸向閥板方向移動，推動閥板靠向密封面，閥板連著非驅(qū)動軸向閥座密封面方向擺動。當(dāng)驅(qū)動軸完成最后10°旋轉(zhuǎn)（90°旋轉(zhuǎn)至100°）時，驅(qū)動軸撥塊與順序套筒中的擋塊相碰，驅(qū)動軸不再繼續(xù)轉(zhuǎn)動。此時，偏心細軸正好把閥板頂在閥體密封上，閥門完成密封。 根據(jù)閥門整個關(guān)閉動作，對涉及的部件故障進行分析，原因分析如圖2 所示。對圖2 中的故障點進行整理，如表1 所示。

圖2 故障原因分析圖

3.2 故障原因確認

1）4EBA013/014VA 檢查其密封圈未發(fā)生破損，壓緊螺栓未發(fā)生松動，安裝位置與圖樣比對正確。查閱1#機組涉及的4 臺閥門相關(guān)檢修報告：4 臺閥門經(jīng)過1 個預(yù)防性周期運行，檢查均未發(fā)現(xiàn)密封面破損情況。綜合維修檢查、修后試驗、歷史經(jīng)驗等因素，可以排除密封圈破損、密封安裝不到位、密封圈壓緊螺栓松動這3 個故障因素。

2）查詢涉及閥門的檢修歷史，閥門的執(zhí)行機構(gòu)和閥門驅(qū)動軸均未進行過更換，且均未進行脫開連接相關(guān)的檢修，不存在閥軸與執(zhí)行機構(gòu)連接部位因拆裝而磨損情況。

3）查詢相關(guān)檢修規(guī)程及檢修步驟，由于該閥門在檢修時若電磁離合器意外失電，閥門將快速關(guān)閉，且關(guān)閉力非常巨大。曾在其它電廠同型閥門出現(xiàn)過閥門意外快速關(guān)閉時把工作人員防砸鞋直接切斷的事件。因此，為保護檢修時人員安全，需要在檢修時在閥門執(zhí)行機構(gòu)的減震機構(gòu)內(nèi)安裝定位頂絲頂住活塞桿，該定位頂絲的長度正好為閥門全行程。實際在1EBA014VA 和4EBA013VA 更換密封圈時定位頂絲可以完全旋入，并且從執(zhí)行機構(gòu)開關(guān)顯示上也可以看出閥門可以全開到位，表面執(zhí)行機構(gòu)選擇行程是合格的，排除執(zhí)行機構(gòu)故障。

4）由于閥門關(guān)閉力很大，只有硬度較大或體積較大的異物才能卡在密封面處。在4#機組檢查時未發(fā)現(xiàn)異物，在1#機組發(fā)現(xiàn)故障后拆除風(fēng)管，對安全殼隔離閥安裝臨時盲板進行封堵時，也未在2 個外閥密封面處閥芯發(fā)現(xiàn)異物。因而，異物導(dǎo)致閥門內(nèi)漏的故障予以排除。

5）驅(qū)動軸撥塊松動固定螺栓松動，可能導(dǎo)致?lián)軌K旋轉(zhuǎn)，等效順序套筒2 個擋塊角度減小。那么不僅影響到閥門最后10°的壓緊，同時也會使閥門不能打開至全開。6 個閥門在進行全開全關(guān)試驗時，結(jié)果都是合格的。因此，也排除該因素。

表1 故障因素表

6）若出現(xiàn)套筒部件與順序套筒連接螺栓松脫，那么閥門在關(guān)閉過程中的作用和順序套筒擋塊磨損的作用是相同的，就是會使閥門在最后10°關(guān)閉時，偏心細軸旋轉(zhuǎn)過角度。如果偏心細軸在未走完10°時已經(jīng)把閥板緊緊壓在了閥座上，那么以上2 個因素都不會影響閥門密封。同時，若套筒部件與順序套筒連接螺栓松脫會導(dǎo)致閥門無法開啟到位甚至無法打開。實際情況全開試驗是合格的，因此也排除該因素。

7）根據(jù)上文所述，順序套筒擋塊磨損和偏心細軸頂端磨損必須同時出現(xiàn)故障，才可能導(dǎo)致閥板最后10°壓緊不到位情況。并且執(zhí)行機構(gòu)中的減震活塞行程也是有限的，也限制了閥門關(guān)閉角度超過100°的情況。以此可以判定順序套筒的擋塊磨損也不會直接影響閥門密封，予以排除。

通過上述分析，閥門故障點縮減為以下3 項（均為設(shè)備維護手冊中未要求進行預(yù)防性項目的部件，且在目前規(guī)程的解體范圍內(nèi)無法直接觀測到，需要擴大解體范圍來進行驗證）：偏心細軸頂端磨損、軸承端蓋擋塊磨損、非驅(qū)動軸軸承磨損。

在405 大修檢修窗口，通過4EBA 故障閥門對這3個可能故障點進行逐一檢查，偏心軸和非驅(qū)動軸軸承未發(fā)現(xiàn)明顯磨損痕跡，發(fā)現(xiàn)軸承端蓋擋塊存在明顯的撞擊凹坑。軸承端蓋擋塊凹坑意味著閥門在快速關(guān)閉過程中首先旋轉(zhuǎn)過角度，導(dǎo)致最后10°壓閥板時密封面偏移，無法行成很好的密封。

該共性故障的根本原因為軸承端蓋磨損，導(dǎo)致閥門關(guān)閉限位不準(zhǔn)確，最終使閥門關(guān)閉后發(fā)生內(nèi)漏。維修人員對凹坑進行補焊并打磨，修復(fù)完成的軸承端蓋回裝后，對相關(guān)閥門進行透光和泄漏檢測密封試驗，均獲得通過。

4 結(jié) 語

安全殼隔離閥是與核安全相關(guān)的重要閥門，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，隨著使用年限的增加，閥門在定期密封泄漏試驗時，閥門內(nèi)漏次數(shù)在增多。以往的運行和維護經(jīng)驗及廠家的維護手冊，并未系統(tǒng)性地對內(nèi)漏故障進行分析，導(dǎo)致維修人員在內(nèi)漏故障發(fā)生后，按相關(guān)文件完成檢查未發(fā)現(xiàn)異常時，便不知道該如何查找故障。本文通過對閥門結(jié)構(gòu)及閥門動作全過程進行分析，補全該型閥門內(nèi)容故障的可能因素，為以后查找故障點提供了指導(dǎo)。

經(jīng)實踐驗證，根據(jù)廠家維護建議制定的預(yù)防性項目并未很好地覆蓋實際容易出現(xiàn)的故障點，需要對預(yù)防性大綱進行調(diào)整，并把該型閥門的部分備件劃定為易損件，使預(yù)防性維護真正實現(xiàn)預(yù)防缺陷發(fā)生的目的。