核電廠輔助給水系統隔離閥無法開啟或開啟超時問題

趙濤　所昊然　馬可騰

【摘 要】輔助給水系統隔離閥為失氣開氣動閘閥，在核電廠調試過程中出現無法開啟或開啟超時問題，對系統安全運行造成影響。本文通過對該閥門的結構和動作原理進行分析，找出解決辦法。

【關鍵詞】氣動平行座閘閥；開啟超時；鍋爐效應；電磁閥

1 背景描述

ASG137/138/237/238VV是輔助給水系統氣動泵入口的隔離閥，類型為氣動平行座閘閥，流通介質為高溫高壓蒸汽。2012年6月至12月，寧德核電廠1號機組ASG137/138/237/238VV閥門出現無法按照要求開啟的問題，紅沿河電站反饋，其與寧德使用的是同廠家同型號閥門，也同樣存在開啟超時的問題。初步分析認為可能由于“鍋爐效應”所致[1]。

2 原因分析

ASGASG137/138/237/238VV為氣動平行座閘閥，要求開啟時間為20秒。氣缸示意圖如圖1所示：

閥門開啟是由氣缸失氣，氣缸內的彈簧力帶動閥桿向上運動。開啟三個階段分析，即初始排氣、彈簧受力開啟、最終排氣三個階段。現場觀察發現閥門初始排氣時間較長，大約是整個開啟過程中的70%-80%；分析可能的原因如下：

1）鍋爐效應：ASG137/138/237/238VV在冷態是閥腔底部殘留有少量介質（水），當閥門處于熱態工況時，閥腔內冷態的液態水受熱蒸發為汽態，體積急劇膨脹，壓力陡然變大，兩側閘板緊壓在閥座密封面上，給閥門開啟造成額外的阻力，從而導致閥門不能開啟或開啟超時。

2）氣源壓力過大；該閥門為失氣開閥門，當供氣壓力過大時，將會導致排氣速率過慢，排氣時間過長。

3）電磁閥排氣管徑小；電磁閥管徑偏小會導致排氣速率過慢，導致排氣時間長。

4）盤根摩擦力太大，盤根過緊，會導致閥桿與盤根之間的摩擦力增大，從而增加閥門開啟時的阻力，增加開啟時間。

綜合前期的處理和廠家的建議，認為產生間斷性開啟超時的主要原因是鍋爐效應。

3 解決措施

3.1 消除鍋爐效應

3.1.1 措施

電廠：對1ASG137、138、237、238VV解體，在進口閥板側鉆一6mm小孔，使閥腔與閥門入口側VVP蒸汽相通，消除“鍋爐效應”。

閥門廠：進口一側的閥體上增加旁通閥，消除過濾效應。

考慮到現場的施工進度，采取在進口閥板側鉆一6mm小孔，如圖2所示：

此項工作只改變了進口側閘板的機械結構，未對其它任何部件、控制回路和控制方式產生影響，實施方案也未改變閥門的密封原理和方式。當需要截斷流通的蒸汽時，閥門氣動執行機構進氣，驅動閥桿下降直至下游閘板與下游密封面貼合。高壓蒸汽通過進口閘板上的通孔進入閥腔，并將下游閘板壓在下游閥座密封面上形成密封，與之前閥門的密封原理一樣。

3.1.2 改造效果

改造方案實施后在寧德熱態驗證合格，試驗結果見表1。紅沿河電廠小修后也驗證合格，閥門開啟時間雖然合格，該閥門設計要求供氣壓力為4bar-9bar，試驗時供氣壓力為4.5bar已經非常接近最低供氣壓力值。但在電廠運行時，1ASG138的供氣壓力達8.5bar，幾乎與SAR系統聯通。失氣后氣缸排氣時間會延長，加之閥門在低供氣壓力下開啟時間數據接近標準值20s，也就是說一旦有其它因素干擾，閥門開啟依然可能超時。在進口側閘板鉆孔方案并沒有從根本上解決問題。

3.2 更換電磁閥型號

擬通過更換流通性能更好的的電磁閥，增強氣缸泄氣速率。

更換前、后電磁閥的抗震等級、防火等級、防護等級均不改變，更換后的電磁閥模塊的其它要求不低于原設計。電磁閥更換前后參數對比見表2：

更換的電磁閥見圖3，左邊電磁閥型號為ASCO V301，右邊電磁閥型號為ASCO MT302。

電磁閥換型后前后電氣鑒定等級一致，均為K3，符合相關規范要求。新電磁閥的流通系數增加了近3倍，可縮短閥門開啟時間。更換電磁閥后性能的對比見表3：

福清核電項目2ASG137VV閥門實施了更換大口徑電磁閥ASCO MT302的方案。包括大口徑電磁閥、不銹鋼過濾減壓器以及相應管件、接口。并進行了試驗，試驗結果行程時間由原來的14s降至5s，試驗結果表明更換大效果顯著，從根本上解決了問題。

4 結論

造成ASG137/138/237/238VV開啟超時可能是由于“鍋爐效應”，閥桿處盤根摩擦力大，供氣壓力過大等諸多原因造成的。但是通過更換流量系數大的電磁閥可以有效降低閥門的開啟時間。建議該閥門應在電磁閥選型上進行優化設計，并對已經安裝的閥門進行改造，在新項目中進行設計改進。

【參考文獻】

[1]Touilliez D.Resultats des Essasi et de la Modelisation de leffet Chaudiere[R]. D4002-42-53/NT97-004 Indice：00.

[責任編輯：王楠]