福清核電1、2號機組主蒸汽隔離閥油壓高問題分析與處理

劉斌 付增

【摘 要】福清核電1、2號機組采用的主蒸汽隔離閥為美國FLOWSERVE設計制造型號為KASSSB0800CG的楔式雙閘板閥，在主蒸汽隔離閥正常運行期間發現主蒸汽隔離閥油壓多次超過安全閥起跳壓力。安全閥起跳后若安全閥無法回座且氣動泵失效，則油壓持續下降，主蒸汽隔離閥有意外關閉的風險。本文對主蒸汽隔離閥油壓高的原因進行了分析討論，確定主蒸汽隔離閥油壓高的原因為液壓油受熱膨脹、蓄能器內氮氣受熱膨脹、壓空減壓閥定值漂移、壓空減壓閥內漏，并給出了主蒸汽隔離閥油壓高的解決措施及建議。

【關鍵字】主蒸汽隔離閥；油壓高；受熱膨脹；安全閥

一、概述

（一）現象描述

2016年5月6日，維修巡檢發現，2VVP003VV油壓高達3720psi，接近油路安全閥的起跳壓力（3750±200psi）。截止2016年6月24日，油壓已多次超過安全閥起跳壓力，最高達3900psi。

（二）設備基本情況

主蒸汽隔離閥為美國FLOWSERVE設計制造的楔式雙閘板閥，其執行機構由一個氮氣貯罐和一個與其相連的液壓缸組成。貯罐中的氮氣用作不會失效的關閥彈簧，關閥時不需要其他能動裝置。要開啟閥門，則需要通過一個氣動泵將液壓流體打入執行機構，克服氮氣壓力和閥桿、閘板自重，從而打開閥門。閥門的開啟通過一個控制回路實現。閥門關閉時，通過控制回路將液壓流體排回油箱里，控制回路可以調節液壓流體的排放速度，從而調節關閥速度。

完整的控制回路分三個部分：

——泵回路；

——兩個類似的液壓回路，一個位于泵側，另一個位于相對的另一側。兩個回路互為冗余，分別由A、B列電源供電。

二、原因分析及處理措施

（一）液壓油受熱膨脹

環境溫度升高，造成液壓油受熱膨脹，油壓隨之升高。

（二）蘑菇頭內氮氣壓力的影響

當閥門即將脫離全開位時，液壓缸臺肩對活塞的力F減小到零，油和氮氣對活塞的作用力相等。根據同行調研，氮氣壓力和油壓比約在54：67時，氮氣壓力和油壓相等。而通過歷史測量數據對比，可以確定閥門全開狀態下，蘑菇頭氮氣壓力對油壓高無貢獻。

（三）蓄能器氮氣壓力的影響

蓄能器內部氮氣壓力和油壓相同，因其靠近閥體，溫度高達45～70℃，根據PV=nRT可知，PV隨溫度T的升高而增大，如氮氣體積不變，則氣壓增大，油壓升高與之平衡；如氮氣體積減小，氣壓愈加增大，油壓隨之升高；如氮氣體積膨脹，則液壓油被壓縮，油壓增大，故溫度通過對蓄能器氮氣，間接對油壓加壓。

2016年6月24日，維修對1VVP002VV蓄能器氮氣位置進行降溫（WOT：00295817-01），溫度從32.5℃降低至28.5設施等，油壓從3600psi降至3510psi，確定溫度升高對油壓升高具有直接影響。

（四）壓空減壓閥定值漂移

壓空減壓閥定值長期存在漂移問題，當定值飄高時，氣動泵會啟動，使油壓升高；因油路逆止閥的存在，停泵后油壓無法降低。

（五）壓空減壓閥內漏

當壓空減壓閥存在內漏時，氣動泵入口壓力增大，驅動泵動作，使油壓升高。

綜合上述分析，造成油壓高可能原因有：

三、處理措施

（一）增加臨時通風

維修對1、2號機組六臺主蒸汽隔離閥增加臨時軸流風機，增大空氣對流，防止閥門溫度過高。

（二）定期巡檢

運行和維修部門每天早中晚對主蒸汽隔離閥油壓、氮氣壓力、油溫等關鍵參數進行巡檢，確保現場設備狀態可知可控。

（三）調節油壓

將主蒸汽隔離閥油壓調整在3100～3200psi之間，滿足EOMM要求。

（四）調節壓空安全閥

將主蒸汽隔離閥壓空安全閥定值適當調高，避免因壓空減壓閥內漏導致泵啟動、油壓升高。

四、結論

綜合上述分析，評價如下：

（一）主蒸汽隔離閥依靠電磁閥控制泄壓油路通斷，蘑菇頭內氮氣驅動閥門關閉，油壓高問題不影響閥門快關功能，不影響核安全。

（二）主蒸汽隔離閥因油壓高問題而異常關閉風險低。

（三）油壓高造成閥門意外關閉需要滿足以下兩個因素：（1）當油壓超過油回路安全閥的動作定值，油回路安全閥會起跳、泄油；（2）安全閥無法回座且氣動泵失效，則油壓持續下降，直至主蒸汽隔離閥關閉。

（四）試驗表明，環境溫度對主蒸汽隔離閥油溫有直接影響。目前現場已增加臨時通風設施，運行維修部門每天巡檢確保通風持續進行；

（五）油路依靠油路安全閥泄壓，同行運行經驗表明安全閥無法回座概率低；

（六）如安全閥無法回座，其上游限流孔可限制泄壓流量，使氣動泵供油量足以保持主閥全開，閥門具有防異常關閉冗余設計；

（七）同行運行經驗及福清1、2號機組歷次局關試驗表明，氣動泵失效概率低。

【參考文獻】

[1]K.Boucher，EQUIPMENT OPERATION AND MAINTENACE MANUALFOR VALVE，USA：FLOWSERVE，2011.11.28

[2]王長東，福清核電站3&4號機組主蒸汽系統手冊，中國核電工程有限公司，2010.11