主蒸汽隔離閥油壓問題分析及應對措施

吳錦財 張振鵬

摘 要：M310機組主蒸汽隔離閥主要用于在緊急工況下快速關閉，緩解事故后果，是核電廠的關鍵重要設備之一。但在機組運行過程中發現主蒸汽隔離閥的油壓會隨著環境變化會過高或過低，有導致閥門誤關的風險，引起機組出現重大瞬態的風險。核電廠通過一系列措施成功應對了油壓的大幅度變化，為機組安全穩定運行提供保障。

關鍵詞：主蒸汽隔離閥;油壓;誤關

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.17.167

0 引言

主蒸汽隔離閥作為核電廠的關鍵安全級設備，在核電廠正常運行中起著至關重要的作用，但如果閥門意外關閉將導致機組發生大的瞬態，也會威脅機組的安全運行。主蒸汽隔離閥油壓的變化會影響主蒸汽隔離閥動作情況，進而影響機組的安全穩定運行，所以對主蒸汽隔離閥油壓的關注也顯得尤為重要。

1 主蒸汽隔離閥結構

主蒸汽隔離閥為雙閘板楔形閘閥，其執行機構由一個氮氣儲罐和一個與其連接的液壓缸組成，貯罐中的氮氣用作不會失效的關閉彈簧，關閉時不需要其他能動裝置。要開啟閥門時，則需要通過一個氣動泵將液壓油打入執行機構，克服氮氣壓力和閥桿自重，從而打開閥門。閥門的開啟通過一個控制回路來實現。而閥門關閉則用過控制回路將控制油排到一個儲槽里，控制回路可以調節控制油的排放速度從而控制閥門的關閉速度。兩個控制回路互為冗余，分別由A、B列電源供電。

2 主蒸汽隔離閥油壓問題

（1）油壓過高問題。經調研，國內多家核電廠尤其是處于南方的核電廠在夏天期間都會出現主蒸汽隔離閥控制油壓過高的問題，油壓最高能達到3800 psi（1psi=6.895kPa），接近主蒸汽隔離閥油回路的安全閥起跳定值3950psi。油路壓力過高不會直接導致主蒸汽隔離閥的意外關閉，但油壓過高有可能導致安全閥動作后安全閥無法回座，或超過油路的承受壓力導致油路破裂漏油，最終的后果為油路壓力失控下降，主蒸汽隔離閥意外關閉。

（2）油壓過低問題。2017年8月份在某核電廠4號機組執行主蒸汽隔離閥局關試驗后發現其中一個主蒸汽隔離閥油壓持續下降，從2800psi緩慢下降到2600psi，接近主蒸汽隔離閥關閉的定值。

另外調研國內多家核電廠在冬天期間主蒸汽隔離閥油壓都會持續在較低的水平，甚至能低到2500psi以下，油壓低點接近低報值，如長期偏低，存在閥門誤關，有非計劃停機停堆風險。

3 問題分析

（1）主蒸汽隔離閥油壓過高原因分析。經排查，主蒸汽隔離閥油壓過高原因一般有兩種原因：1）在主蒸汽隔離閥開啟期間，氣動泵出口壓力過高，導致閥門開啟后油壓維持在一個較高的水平;2）在南方地區，夏天氣溫可超過40℃，而主蒸汽隔離閥所在房間缺少空氣流動，導致環境溫度較高，從而導致油路油壓持續升高。

（2）主蒸汽隔離閥油壓過低原因分析。主蒸汽隔離閥油壓過低原因較多，從各核電廠調試到商運運行以來的經驗來看，油壓過低原因有以下幾點：1）主蒸汽隔離閥本體閥門存在泄漏，主要是油控制回路的電磁閥彈力過小導致電磁閥內漏;或油回路安全閥存在內漏;2）環境溫度持續降低導致油壓逐漸降低;3）油回路氣動泵啟動定值較低，在油壓低時沒有正常啟動。

4 處理措施和改進

（1）針對主蒸汽隔離閥油壓過高的處理措施。針對主蒸汽隔離閥油壓過高問題，某核電廠經過多年實踐經驗總結，采取以下兩種方式：

1）在每個主蒸汽隔離閥所在房間各增加一臺通風風機，在油壓高時通過風冷方式來降低主蒸汽隔離閥油壓，并且在風機入口增加一個90°的手動調節閥，可根據油壓變化調整風閥開度，從而保證油壓不會快速上漲或快速下降。通過實踐驗證，風冷效果明顯，大大降低了主蒸汽隔離閥異常動作的風險。2）如果以上措施不能成功干預油壓過高問題，則可通過執行主蒸汽隔離閥局部關閉試驗期間調低氣動泵供氣壓力，從而降低主蒸汽隔離閥在開啟狀態下的油壓。

（2）針對主蒸汽隔離閥油壓過低的處理措施。1）調試期間出現的主蒸汽隔離閥油壓持續下降問題，通過試驗發現4VVP283EL泄露率明顯超過合格標準，后經驗證為電磁閥彈力不足導致密該閥門封面無法完全密封，部分油通過該密封面緩慢泄漏。對該電磁閥進行更換后重新充壓驗證后油壓正常。同時對其他電磁閥和安全進行檢查未發現異常泄漏情況。2）在卸油管線上個增加一個手動隔離閥，在出現泄壓管線意外泄漏而無法快速干預時，可通過手動關閉手動閥的方式防止油壓的進一步下降。3）針對氣溫導致主蒸汽隔離閥油壓過低問題，經過多次試驗驗證在油壓低于2450psi時，可通過執行主蒸汽隔離閥局關試驗，調高氣動泵供氣壓力的方式來抬高主蒸汽隔離閥油壓壓力。

5 不足和改進意見

雖然核電廠通過一系列措施成功避免了主蒸汽隔離閥油壓問題，但這些措施基本都是非智能控制，還需要人為進行巡檢和調節，存在閥門異常動作的風險還是很高。隨核電事業的發展，可將一些自動控制系統加到油壓控制上，比如可通過油壓自動控制房間風機的起停或風閥的自動調節;同時也可以在主控室增加主蒸汽隔離閥油壓的監視。

主蒸汽隔離閥所處的環境一般都比較惡劣：環境溫度高、空氣質量差等。因此對主蒸汽隔離閥在設計、安裝和運維階段要注意設備的選型必須能耐高溫且能適應溫度的變化，避免出現設備因溫度變化而導致閥門動作卡澀、磨損等問題。

6 總結

核電廠主蒸汽隔離閥油壓不穩定是現場較為常見的問題，影響閥門的可靠性，也影響核電機組的安全穩定運行。當前國內M310機組和 “華龍一號”機組使用的主蒸汽隔離閥結構原理類似，因此在運行期間對主蒸汽隔離閥油壓的關注和采取的措施對其他機組也有一定的借鑒作用。

參考文獻：

[1]楊理烽.主蒸汽隔離閥技術規格書[R].中國核電工程有限公司， 2009.

[2]K.Shephard.主蒸汽隔離閥閥門運行維護手冊[R].FLOWSERVE.

[3]趙斌，王翠云.主蒸汽系統手冊[R].中國核電工程有限公司， 2018.