電動閥門在線診斷技術在核電調試中的應用研究

李志鵬 孔海波

中國核電工程有限公司華東分公司 浙江海鹽 314300

在核電站的工藝系統中，大量應用電動閥對系統管道介質進行調節或通斷。電動閥的正常運行對核電站的安全運行起著十分重要的作用[1]。在工程建設實踐應用中，出現了大量的電動閥故障現象，這些故障如果不能在建設階段得到妥善處理，將會對核電廠后期的運行埋下重大隱患。

1 電動閥門產生故障原因分析

電動閥門產生故障有多方面的原因，從工程的周期過程來說，主要體現在以下幾個方面，設計階段，安裝端接階段，單體調試階段，不同階段故障的成因各有不同。

1.1 設計階段

根據參考項目的經驗，現場不同廠家的閥門有很多種，經常出現現場設備按照端接圖端接無法實現控制功能的情況，按照正常流程對于這種問題安裝單位調試人員在單體調試時向設計發出澄清，設計給與答復，但是往往這種澄清，調試人員不能得到反饋，相反調試階段發現的問題安裝單位也不能收到反饋信息，在后續機組中仍然出現。

1.2 安裝端接階段

安裝端接人員流動性大，新員工較多，人員對閥門控制原理理解不深，很難判斷按照哪份圖紙進行端接，部分現場端接人員端接時全部按照非K1類閥門電纜端接圖進行端接，除非現場設備沒有圖紙上的端子號，確實無法按照圖紙進行端接，這種情況才發澄清，而控制原理能否實現端接人員不會加以考慮。

1.3 單體調試階段

部分單調人員在電裝調試過程中主要依靠對電裝動作原理的理解，并未嚴格按照設計圖紙執行，因單調不規范，大大的降低了處理閥門故障的效率，在調試階段往往造成大型試驗的暫停，在機組裝料之后控制區內閥門出現問題更增加了維修人員受輻射的時長[2]。

2 電動閥門在線診斷技術介紹

電動閥門在線診斷技術是通過加裝在閥門及電裝上的各類傳感器將電裝的電壓電流、限位開關動作、力矩開關動作、閥桿傳動力等信號傳遞到信號處理主機，并通過網絡傳送到便攜式電腦上，試驗人員通過將電腦上的波形與數據庫中的標準數據進行對比分析，判斷被測閥門所存在的故障缺陷。電動閥門在線診斷過程一般有3個步驟：閥門在線數據驗收標準計算，現場數據測試，測試結果分析。下面以該核電廠RRI019VN閥門為例介紹在線診斷過程，試驗期間發現RRI019VN無法電動全關到位，電動關閉后離手動全關位仍有10%左右的行程，可聽到管道內有明顯的流體泄漏聲，該閥門關位控制方式為力矩關，即表示在閥門尚未關到位的情況下力矩開關已經動作，切斷控制回路導致電裝停止驅動。

在線診斷實施的主要過程如下：

驗收標準計算：RRI019VN為核二級電動W型平行座閘閥，根據查閱閥門設備參數及設計要求并進行相應計算，該閥門的參數標準：設計壓力（1.2MPa），閥瓣密封面直徑（315mm），閥桿直徑（42mm），閥門關閉時測試密封力下限（53445N）。

設計控制方式：限位開關控制開閥回路、力矩開關控制關閥回路，開力矩開關設置關位旁路，行程上限時間為21s，開力矩旁路時間為1-2s。

現場數據測試：

第一步電裝接線檢查。檢查發現送往主控的狀態指示接線與送往電氣盤柜的狀態指示接線接反，在線診斷人員按照設計圖紙進行了糾正。

第二步控制回路測試。通過電氣盤柜操作進行了中間位正反轉點動，確認電裝能夠無誤的完成閥門開關的全行程控制。

第三步全行程波形錄制。將電流傳感器、限位開關、力矩開關、通斷量傳感器接入電裝控制回路，將閥桿扭矩傳感器安裝于閥桿本體，分別操作閥門進行全行程和關位半行程動作，測得閥門開關行程相關波形；

測試數據分析：測試結果顯示：關力矩開關觸發插入力及最終插入力明顯不足（分別為25709和40104），均小于插入力下限53445，存在關閉不嚴、閥門內漏風險。根據在線診斷裝置的測試結果，初步判斷RRI019VN內漏的原因為力矩開關設定值偏小。

缺陷處理：在征求廠家的意見后將關力矩開關設定值1格調整至2.4格，開力矩開關設定值由1.2格調整到2.2格。調整后重新進行測試，調整前后力矩量測試結果如圖1：

圖1 RRI019VN閥門調整后應力測試曲線（半開位-全關位-半開位）

調整后測試結果顯示：閥門開關行程流暢，閥門摩擦力正常，無明顯卡澀，電機工作電流正常，無超負荷現象，行程時間符合要求，開力矩旁路時間滿足要求（大于全行程的5%）。關力矩開關觸發插入力及最終插入力大于插入力下限53445，滿足驗收標準要求。閥門電動關閉后手動檢查確認已完全關閉，內漏問題得以解決。

3 結語

在調試階段引入電動閥門在線診斷非常必要。從以往機組狀況看電動閥調試的過程仍然存在很多問題，這些問題往往會導致故障擴大、制約主線、影響業主認可度的不利后果，而在調試階段引入在線診斷技術能夠很好地規避這些后果，因此從核安全角度考慮，在調試階段通過引入在線診斷技術來提升電動閥門整體調試質量非常具有必要性。