淺談核電站用核級電動球閥的樣機試驗

于 強

遼寧紅沿河核電有限公司 遼寧 大連 116001

1 概述

核二級電動球閥主要應用于安全殼噴淋系統(EAS)。安全殼噴淋系統(EAS)的主要功能是在發生LOCA 或安全殼內蒸汽管道破裂事故情況下,高溫、高壓的蒸汽噴放出來,使安全殼內壓力和溫度升高,此時通過噴淋冷凝蒸汽,使安全殼內壓力和溫度降低到可接受的水平,確保安全殼的完整性,它是專設安全設施中惟一有冷源的系統。核二級電動球閥主要起接通、阻斷管路中的介質作用,這就需要閥門具有極高的穩定性和可靠性,并且在各種工況下都能夠正常的運行。

2 主要性能參數與結構特點

2.1 主要性能參數 核二級電動球閥主要性能參數如下：

閥門型號TNNOSB0065—A－－－

公稱通徑DN65

公稱壓力150Lb

設計溫度120℃

安全等級2級

抗震等級1A

質保等級QA1

鑒定等級K3

“這伢么事都好，可惜就是這雙眼睛……這叫我么時候能夠放心地走啊……”夏奶奶總是在背地里偷偷地嘆氣，好像忘了他還有一雙腰纏萬貫的父母。

啟閉時間≤30s

工作介質 試劑

2.2 結構特點 核二級電動球閥采用整體上裝式結構(圖1),閥門主要由閥體、閥蓋、球體、閥座、密封圈、閥軸、電動裝置等零部件組成,閥門的主要特點有：不需將閥門從管線上拆下,僅打開閥蓋,將球體取出即可,有效防止了帶放射性廢液對維修人員的傷害和對環境造成的污染;

圖1 核級電動球閥

(4)閥軸與閥體之間設置有密封墊,在閥軸上端處設有兩道O 形密封圈,有效的保證了閥門的密封;

(5)采用整體式閥蓋,取消了閥蓋與電動裝置之間的支架,在有效提高閥門整體強度的同時降低了閥門高度和重心。

2.3 主要零件 閥體和閥蓋均采用符合RCC－M M3402規定的鑄件,由于采用了鑄件,在零件的加工過程中大大降低了加工量,從而在不影響殼體強度的前提下降低了制造成本。同時,為保證鑄件的外部和內部質量,須對閥體和閥蓋進行液體滲透檢驗和射線照相檢驗。

球體采用符合RCC－M M3301規定的鍛件,球面在金加工完畢后進行表面拋光處理,同時對球體進行液體滲透檢驗和超聲波檢驗。

3 執行標準

RCC－M 壓水堆核島機械設備設計和建造規則(2000 版及2002 補遺)

RCC－E 壓水堆核島電氣設備設計和建造規則(1993版)

RCC－P 壓水堆核電站系統設計和建造規則(1991版及1995修訂)

ASME QME－1 核電廠能動機械設備的鑒定要求(2002版)

ASME B16.34a法蘭、螺紋和焊接端連接的閥門

ASME B16.10 閥門結構長度

IEEE Std 382 安全級閥門驅動裝置鑒定標準(1996版)

EJ/T 1022.9 壓水堆核電廠閥門產品出廠檢查與試驗

4 設計計算

閥體、閥蓋鑄件采用JSCAST 鑄造軟件進行計算分析(圖二),完善樣機的鑄造工藝,避免鑄造過程中產生的缺陷。

圖二

(1)在球體的兩側設有彈簧片,使閥座與球體之間始終保持必需的密封比壓,具有進出口雙向密封的功能,如果密封圈磨損,彈簧可以補償磨損保證閥門的密封性;

(2)采用低摩擦系數的軸承,使閥門在啟閉的過程中相對摩擦力矩小,啟閉靈活;

(3)閥蓋安裝于閥體之上,閥座、球體、密封圈等均從上部裝入,檢修時

根據ASME BPVC－Ⅲ的要求對閥體、閥軸、閥蓋等進行應力計算,主要零件采用ANSYS有限元分析軟件進行力學分析。對承壓緊固件的擰緊力矩進行計算,裝配時達到最佳的壓縮量,保持良好的變形狀態。

5 樣機試驗

為確保閥門組合件的可靠性和安全性,必須對閥門樣機進行一系列的試驗,核二級電動球閥樣機主要進行下列試驗：

(1)基準試驗——對樣機進行性能試驗,并建立基準值,以作為各項試驗完成后,檢測值與基準值進行比較;

(2)熱循環試驗——試驗樣機在高溫工況下的密封性能和啟閉性能;

(3)中間檢驗——每完成一項試驗均要進行樣機的中間檢驗,檢驗內容同基準試驗,驗證各項試驗后閥門功能的變化情況;

(4)壽命試驗——試驗樣機的使用壽命;

(5)振動老化試驗——試驗樣機在模擬壽期內正常運行時外部載荷引起的振動后的功能;

(6)地震試驗——試驗樣機在設計給定的地震載荷作用下,測量樣機主要零部件的應力、應變,從而驗證樣機的完整性和可運行性;

(7)最終檢驗——對樣機的各項功能進行檢驗,并對樣機進行拆檢,以檢驗各零部件是否能夠滿足要求。

6 結語

核電站用核二級電動球閥樣機試驗最終拆檢結果需滿足如下要求：閥軸、軸承、密封圈、球體等轉動零件表面無可見損傷,所測尺寸與試驗前檢驗尺寸相比無明顯變化。且整個樣機試驗過程中壓力邊界保持完好,閥門動作靈活、無卡阻。