氣動(dòng)閥門診斷裝置在秦山第三核電廠的應(yīng)用

石磊

摘 要：文章簡(jiǎn)要介紹了氣動(dòng)閥門診斷裝置的功能，并通過在秦山第三核電廠的主熱傳輸系統(tǒng)和慢化劑系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用，具體列舉了三個(gè)事例，說明氣動(dòng)閥門診斷技術(shù)能夠?qū)﹂y門的綜合性能進(jìn)行評(píng)估，且能夠?qū)﹂y門的故障進(jìn)行準(zhǔn)確定位，使維修更具針對(duì)性，縮短了維修時(shí)間，同時(shí)大大提高了設(shè)備的安全系數(shù)。

關(guān)鍵詞：氣動(dòng)閥門診斷裝置；重水堆核電站；應(yīng)用

1 概述

核電站擁有數(shù)量眾多的氣動(dòng)閥門，這些氣動(dòng)閥門作為流量控制的最終設(shè)備，在核電站的運(yùn)行中起著非常重要的控制、調(diào)節(jié)作用，閥門性能的好壞直接關(guān)系到核電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，尤其是核島一回路的氣動(dòng)閥門如果失效則可能會(huì)帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和核安全事故。合適的維修策略、有效的維修方法可提高閥門的安全性能，早期的閥門維修觀念是讓閥門盡可能長時(shí)間的工作，一旦發(fā)現(xiàn)故障，立即對(duì)閥門進(jìn)行維修以恢復(fù)原來的狀態(tài)，這需要拆卸并拆開閥門，維修或更換已磨損或已經(jīng)損壞的零件，這種被動(dòng)式的維修方式是由于缺乏診斷技術(shù)而造成的，不僅浪費(fèi)時(shí)間，而且造成成本的浪費(fèi)。

氣動(dòng)閥門校驗(yàn)的常規(guī)手段是用標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)源、標(biāo)準(zhǔn)壓力表、百分表等基本測(cè)量儀表測(cè)量閥門的行程、氣缸壓力和電氣轉(zhuǎn)換器的輸出，由于所用測(cè)量儀表的精度不夠，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)很難做到精確校驗(yàn)，而且常規(guī)手段不能測(cè)量閥門在動(dòng)作過程中閥桿的力矩、摩擦力以及閥門開啟和關(guān)閉時(shí)間等重要參數(shù)，因此就不能對(duì)閥門綜合性能參數(shù)和動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性做出分析，閥門存在的具體問題不清楚，檢修就不能有的放矢；投入運(yùn)行期間，對(duì)閥門能否正常安全運(yùn)行心中無底；另外在機(jī)組大修時(shí)有大量的氣動(dòng)閥需要檢修，維修成本和維修人員劑量較高。基于此，秦山第三核電廠引進(jìn)了氣動(dòng)閥門診斷技術(shù)。

2 氣動(dòng)閥門診斷裝置功能介紹

氣動(dòng)閥門診斷裝置是美國CRANE NUCLEAR公司生產(chǎn)的專門用于氣動(dòng)閥門的校驗(yàn)和測(cè)試的便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，主要用來測(cè)量氣動(dòng)閥門的機(jī)械和氣動(dòng)部分的各種參數(shù)，并對(duì)采集到數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找出造成閥門故障的原因，對(duì)癥下藥，指導(dǎo)維修活動(dòng)，使氣動(dòng)閥門檢修更具針對(duì)性，節(jié)約成本，提高效率，并使維修技術(shù)人員對(duì)閥門的運(yùn)行狀況了然于胸，使閥門維修活動(dòng)有數(shù)據(jù)可查，還可根據(jù)閥門數(shù)據(jù)制定出氣動(dòng)閥門可靠的預(yù)防性維修方案。

氣動(dòng)閥門診斷裝置由傳感器、多通道信號(hào)采集模塊和便攜式計(jì)算機(jī)三部分組成。

氣動(dòng)閥門診斷裝置使用的分析診斷軟件（Signature Software）是基于Microsoft Windows操作平臺(tái)的，它提供了簡(jiǎn)便的人機(jī)操作界面。維修人員可以根據(jù)不同的測(cè)量需要，選用不同的傳感器和信號(hào)采集模塊，將測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再用數(shù)據(jù)線傳入便攜式計(jì)算機(jī)中的Signature Software軟件，通過對(duì)這些信號(hào)的分析和處理，最終得到氣動(dòng)閥門各項(xiàng)性能指標(biāo)的數(shù)據(jù)和曲線，如圖2。

3 閥門診斷裝置在執(zhí)行機(jī)構(gòu)膜片更換工作中的應(yīng)用

秦山第三核電廠主熱傳輸系統(tǒng)使用的重要調(diào)節(jié)閥都是美國DRESSER公司生產(chǎn)的核一級(jí)閥門，該型號(hào)核級(jí)閥門的執(zhí)行機(jī)構(gòu)重（110公斤左右），膜片尺寸大（160in2），執(zhí)行機(jī)構(gòu)膜片更換工作對(duì)于儀控人員來說是一項(xiàng)非常艱巨的工作。膜片更換的好壞，直接關(guān)系到機(jī)組是否能夠正常運(yùn)行。根據(jù)坎杜堆業(yè)主聯(lián)合會(huì)的統(tǒng)計(jì)，其他同類型電站都出現(xiàn)過因膜片更換后組裝不到位引起停堆的事件。所以工作人員除了嚴(yán)格按照膜片更換規(guī)程操作外，最重要的就是運(yùn)用氣動(dòng)閥門診斷裝置對(duì)閥門數(shù)據(jù)進(jìn)行采集比對(duì)，根據(jù)參數(shù)的變化來判斷膜片更換工作是否成功。在秦山第三核電廠205大修中，根據(jù)預(yù)防性大綱的要求，需要更換2-63341-HCV22的執(zhí)行機(jī)構(gòu)膜片。在檢修前用氣動(dòng)閥門診斷裝置對(duì)閥門進(jìn)行原始數(shù)據(jù)采集，更換執(zhí)行機(jī)構(gòu)膜片和閥門附件后，對(duì)閥門重新進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，表1中的主要數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出，2-63341-HCV22的行程比更換之前略微減小，為0.844 inch，但都滿足0.8+0.125 inch的要求。執(zhí)行機(jī)構(gòu)彈簧率也沒有發(fā)生太大變化，但是，電氣轉(zhuǎn)換器的輸出壓力范圍不對(duì)，只有1.1～11.9 psi，核對(duì)電氣轉(zhuǎn)換器單體標(biāo)定的數(shù)據(jù)，確認(rèn)儀器測(cè)出的值不對(duì)，懷疑是管線上有漏氣的地方，用檢漏液對(duì)電氣轉(zhuǎn)換器和定位器的連接管線進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)在與定位器的連接接頭處有明顯漏氣現(xiàn)象，對(duì)接頭上緊后重新測(cè)量，電氣轉(zhuǎn)換器的輸出恢復(fù)到2.9～14.4psi，滿足要求。從而判斷出該閥門的膜片更換工作完成，膜片更換成功，數(shù)據(jù)如表1中所示。

從秦山第三核電廠103大修開始，在重水堆核電站主熱傳輸系統(tǒng)重要閥門的膜片更換工作中都使用了氣動(dòng)閥門診斷裝置對(duì)膜片更換進(jìn)行評(píng)估，到目前為止秦山第三核電廠兩臺(tái)機(jī)組已經(jīng)更換了34臺(tái)閥門的膜片，膜片更換成功率為100%。

4 氣動(dòng)閥門診斷裝置在閥門解體檢修工作中的應(yīng)用

63332-PCV5/6是壓力裝量系統(tǒng)中穩(wěn)壓器壓力控制閥，在正常情況下，該閥門處于完全關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)穩(wěn)壓器壓力上升到起跳值（9.931MPa），閥門開始緩慢開啟泄壓，由于介質(zhì)是汽水混合物，且閥門前后差壓大，每個(gè)大修周期，閥芯都會(huì)存在不同程度的氣蝕，大修中必須進(jìn)行更換閥芯和閥座，氣動(dòng)閥門診斷裝置在閥門機(jī)械解體工作中發(fā)揮了重要作用，通過用氣動(dòng)閥門診斷裝置對(duì)閥門數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)閥門回裝的是否到位，閥芯的關(guān)閉力是否足夠等問題，便于及時(shí)通知機(jī)械人員是否需要重新檢修。

在秦山第三核電廠103大修中，機(jī)械人員對(duì)1-63332-PCV5完成解體檢修，我們對(duì)閥門用氣動(dòng)閥門診斷裝置進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)閥門的“BENCHSET MIN”和“BENCHSET MAX”值偏大，“BENCHSET MIN”值達(dá)到了34.6 psig，“BENCHSET MAX”值達(dá)到了50.8 psig。如果這兩個(gè)值偏大，則說明閥門的啟動(dòng)值會(huì)偏大，閥門動(dòng)作緩慢，而且很有可能閥門會(huì)不能全開。聯(lián)系機(jī)械人員將閥門的閥桿連接塊解開，縮短閥桿長度調(diào)整塊，并重新連接，對(duì)1-63332-PCV5的最終測(cè)試，閥門的“BENCHSET MIN”和“BENCHSET MAX”值降到了29.6 psig，和45.0 psig，滿足了閥門動(dòng)作要求。對(duì)通過閥門動(dòng)作的數(shù)據(jù)曲線進(jìn)行檢查，如圖3所示，從圖中的閥桿應(yīng)力變化曲線上看出，閥門在關(guān)閉位置時(shí)，閥桿受到閥座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)彈簧的擠壓，閥桿處于向外膨脹狀態(tài)，當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)開始進(jìn)氣，并且克服彈簧預(yù)緊力后，閥桿開始恢復(fù)形變，在圖中顯示為曲線快速下降。在閥門開啟過程中，閥桿應(yīng)力無明顯變化，顯示為一條直線。由此判斷，閥門可以關(guān)閉到位。

5 結(jié)束語

氣動(dòng)閥門診斷技術(shù)的運(yùn)用不僅大大提高了檢修質(zhì)量，提高了閥門校驗(yàn)的精確度，還為判斷閥門故障提供了一個(gè)重要的檢測(cè)手段，經(jīng)過對(duì)氣動(dòng)閥門診斷裝置的使用，大大縮短了閥門檢修工期，減少了人員輻射劑量。經(jīng)過多年的使用，該設(shè)備作為一種重要檢修設(shè)備廣泛應(yīng)用在秦山第三核電廠的主熱傳輸系統(tǒng)、慢化劑系統(tǒng)、液體毒物注入系統(tǒng)、液體區(qū)域控制系統(tǒng)中，為氣動(dòng)閥門建立了一套較完整的閥門數(shù)據(jù)庫。為機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力的保障。

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