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(fā)現(xiàn)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(xù)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(xiàn)象描述

2016年5月6日，維修巡檢發(fā)現(xiàn)，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(zhí)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(zhí)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(xiàn)。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(jié)液壓流體的排放速度，從而調節(jié)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(huán)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(jù)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(shù)據(jù)對比，可以確定閥門全開狀態(tài)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(jù)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(shù)進行巡檢，確保現(xiàn)場設備狀態(tài)可知可控。

（三）調節(jié)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(jié)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(xù)下降，直至主蒸汽隔離閥關閉。

（四）試驗表明，環(huán)境溫度對主蒸汽隔離閥油溫有直接影響。目前現(xiàn)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(xù)進行；

（五）油路依靠油路安全閥泄壓，同行運行經(jīng)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(jīng)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(tǒng)手冊，中國核電工程有限公司，2010.11