核電閥門維修空間不足的分析和改進(jìn)

俞書琪，詹瑜濱，高 攀，姜昌宏

（中核國(guó)電漳州能源有限公司，福建漳州 363300）

0 引言

核電廠除了設(shè)備本體之外，還有大量的工藝管道、電纜橋架、支架等，都會(huì)占用一定的空間。福清華龍一號(hào)機(jī)組安裝調(diào)試以來，多次發(fā)現(xiàn)閥門檢修空間不足的問題，這些問題在機(jī)組運(yùn)行后會(huì)給檢修作業(yè)帶來很大的麻煩。越早發(fā)現(xiàn)，就能越早制定措施解決問題。

1 閥門檢修注意事項(xiàng)

核電廠常見閥門在檢修過程中的空間要求主要集中在5個(gè)方面：①閥蓋和閥體分離；②閥桿、閥瓣等取出；③更換填料打開填料壓蓋時(shí)；④閥座密封面的修復(fù)；⑤閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)拆裝。

綜合考慮以上5 個(gè)方面，檢修空間困難的識(shí)別要考慮到設(shè)備維修過程與場(chǎng)地布置之間可能存在的干涉和阻礙，主要的關(guān)注點(diǎn)如下：

（1）閥門拆分所需的空間。

（2）取出閥門內(nèi)部構(gòu)件所需的空間。

（3）閥門需要離線檢修，管道切割和回裝焊接所需的空間。

（4）閥門安裝方向和位置不利于操作或拆裝。

（5）閥門研磨所需的空間。

（6）閥門更換備件所需的空間。

（7）閥門與周圍設(shè)備和管道干涉或距離過近。

（8）閥門吊裝所需的空間。

（9）進(jìn)行閥門檢修工作時(shí)，常用工器具所需的空間。

（10）人員通行和進(jìn)行檢修活動(dòng)所需的空間。

（11）閥門檢修工作時(shí)會(huì)影響其他設(shè)備或管道正常工作。

（12）閥門所處房間輻射劑量。

（13）閥門使用頻率。

（14）閥門故障頻率和處理難度。

2 核電站閥門檢修空間不足問題

2.1 閥蓋、閥體與周圍干涉導(dǎo)致檢修空間不足

常見的閥門閥蓋與閥體的連接形式有兩種，一種采用法蘭連接的方式，需要給中法蘭螺栓拆卸使用的力矩扳手等專用工器具預(yù)留相應(yīng)的空間位置；另一種采用螺紋連接的方式，需要考慮擰緊和旋松螺紋連接的操作和檢修空間（圖1）。

圖1 拆卸閥體和閥蓋的間隙干涉

還有一種連接方式為唇邊焊結(jié)構(gòu)的連接方式，多數(shù)情況下，唇邊焊的檢修是由維修人員對(duì)唇邊焊進(jìn)行切割后旋松連接的螺紋完成閥門的拆卸工作，但為了避免維修過程中閥門的損壞，切割工具需要較高的準(zhǔn)確性，對(duì)維修操作空間也有一定的要求，因此還需要對(duì)唇邊焊的閥門預(yù)留一定的切割空間。當(dāng)閥門蓋以上在柵格板上方，現(xiàn)場(chǎng)檢修空間被閥門四周的鋼格柵嚴(yán)重干涉（圖2）。由于閥門采用中法蘭連接的形式，但閥門中法蘭四周都是鋼格柵，導(dǎo)致閥門無法正常拆裝，以及在閥門回裝過程中會(huì)因閥門無法準(zhǔn)確對(duì)中而難以保證閥門密封的可靠性。

圖2 閥體和閥蓋與鋼格柵干涉

2.2 閥門內(nèi)閥芯取出空間不足

閥門設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)在圖紙上會(huì)詳細(xì)注明閥門頂部的檢修空間要求，但對(duì)閥門其余部件，如閥芯和閥蓋拆卸所需要的空間沒有注釋。考慮到現(xiàn)場(chǎng)布置的管道上可能有橋架、風(fēng)管和其他管道支架，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境嚴(yán)重影響閥門的檢修空間。

還有一種情況：閥門只有操作的空間而沒有檢修的空間。如果閥門破損需要更換，無法將閥門從平臺(tái)和管道中拆卸下來，只能先拆除閥門的操作平臺(tái)再拆卸閥門后修復(fù)，或者直接切割閥門操作平臺(tái)進(jìn)行更換，造成工期延誤。

2.3 閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)無檢修空間

有些閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)體積較大，如果該閥門所屬的管道口徑較小，則執(zhí)行機(jī)構(gòu)所占據(jù)的空間可能會(huì)超過閥門本體所占的空間。頂部起吊空間受限，影響閥門維修（圖3）。同時(shí)因?yàn)楣艿馈⒅Ъ懿贾妹芗鵁o法運(yùn)出。還有部分閥門因位置正好處于管道、支架“包圍圈”內(nèi)，導(dǎo)致無處下手，無法開展檢修工作。這些問題使得閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)失去了檢修條件，不能保障設(shè)備的可靠性。

圖3 閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)無檢修空間

2.4 閥門閥座研磨空間不足

閥門如果采用手動(dòng)研磨需要保證閥門閥瓣及上部空間滿足手動(dòng)研磨的需要，若采用研磨工具研磨則需要保證閥門研磨工具有足夠的操作空間。

2.5 閥門起吊空間問題

因?yàn)榇罅康拈y門需要離線檢修，需要將閥門拆卸下來進(jìn)行檢修作業(yè)。這種情況下，閥門就面臨空間干涉導(dǎo)致無法正常起吊運(yùn)輸?shù)膯栴}。

2.6 人員受輻照風(fēng)險(xiǎn)

因?yàn)楣艿馈⒅Ъ懿贾貌划?dāng)，個(gè)別高能管線之間的距離較小，加裝保溫后必然會(huì)相互干涉。高能管線因其內(nèi)部流體高溫高壓，機(jī)組運(yùn)行時(shí)，流體流速快會(huì)使得管道產(chǎn)生振動(dòng)，高能管線干涉會(huì)導(dǎo)致管道之間摩擦碰撞，進(jìn)而造成管道破損泄漏。如福清5 號(hào)機(jī)組的R342 房間為下泄管線房間，房間內(nèi)的高能管線是RCV 系統(tǒng)發(fā)揮下泄功能、維持穩(wěn)壓器水位在設(shè)定范圍內(nèi)的重要管線，且管道內(nèi)流體具有高輻射，若因高能管線干涉而導(dǎo)致管道破損泄漏，會(huì)造成廠房核輻射污染以及人員沾污風(fēng)險(xiǎn)，影響RCV 系統(tǒng)下泄功能正常工作，危及機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

R342 房間作為下泄管線房間，機(jī)組運(yùn)行后房間內(nèi)環(huán)境劑量較高。根據(jù)同行電站運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，大修期間該房間劑量超過1.0 mSv/h，部分RCV 閥門、管線接觸劑量還將超過3 mSv/h。而且R342 房間內(nèi)大部分閥門為B 類閥門，應(yīng)維修大綱要求，需要定期進(jìn)行檢修維護(hù)。另一方面，由于該房間閥門管線密集，空間狹小，通過性差，不僅對(duì)檢修工作產(chǎn)生阻礙，增加工作時(shí)間和工作難度，還使得屏蔽以及放射性污染場(chǎng)地布置等工作的開展變得十分困難（圖4）。這些無疑都將大大增加維修、腳手架、保溫、役檢、核清潔等人員的受照劑量，提高人員沾污和地面污染擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)。

圖4 高劑量房間管線密集、空間狹小

3 閥門檢修空間不足分析

閥門檢修空間不足的主要原因可以分為三類：房間內(nèi)設(shè)備布局不合理、施工單位和閥門廠家的問題和廠房多次設(shè)計(jì)問題。

3.1 設(shè)備布局不合理

如圖5 所示，福清核電5 號(hào)機(jī)組R342 房間呈三角形，越靠近房間內(nèi)部，空間越狹小。閥門設(shè)備大都堆積在房間內(nèi)部，造成多數(shù)閥門周邊空間狹小，人員通過性差，而房間靠近防火門位置空間利用率低。管道和支架的布置不合理，未考慮到后期加裝保溫以及閥門檢修所需空間，導(dǎo)致管道與管道之間、管道與設(shè)備之間、支架與設(shè)備之間存在干涉，造成維修不便。

圖5 R342 房間布置

3.2 施工單位和廠家問題

很多閥門安裝圖紙沒有給出明確的檢修空間要求，導(dǎo)致部分閥門的檢修空間過大或者不足，安裝施工單位無法對(duì)閥門和管道的布置進(jìn)行預(yù)估，只能盲目增大或減小相應(yīng)的檢修空間，導(dǎo)致廠房?jī)?nèi)的空間利用率低。

3.2 多次設(shè)計(jì)造成設(shè)計(jì)漏洞

核電廠廠房布置的設(shè)計(jì)不是一次成型的，而是設(shè)備、管道、支架、電纜橋等多個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)人員根據(jù)自己的需求，在原始廠房設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上一步步疊加而來。由于不同專業(yè)設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)思路和專業(yè)需求不同，或因時(shí)間原因，設(shè)計(jì)思路與最初方向發(fā)生偏移，前一次設(shè)計(jì)中預(yù)留缺陷導(dǎo)致后續(xù)設(shè)計(jì)偏離方向，最后造成設(shè)備干涉和擁擠，使操作和檢修困難。

4 解決措施

（1）工藝布置設(shè)計(jì)。對(duì)廠房進(jìn)行布置設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)設(shè)備和管道的布置進(jìn)行合理的分析與優(yōu)化，而不是簡(jiǎn)單的往廠房?jī)?nèi)添加和減少設(shè)備，可以采用三維圖進(jìn)行分析和布置，模擬閥門與管道和設(shè)備之間的空間，保證閥門后續(xù)檢修空間得到滿足。

（2）閥門廠家。閥門設(shè)計(jì)廠家在產(chǎn)品安裝圖紙中需要詳細(xì)注明閥門拆卸修理最小空間，否則不能引起安裝和設(shè)計(jì)部門相應(yīng)的重視，或者導(dǎo)致其采用保守的方式、未按照實(shí)際要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。因此，閥門設(shè)計(jì)廠家在圖紙上必須要保證檢修空間的完整性和準(zhǔn)確性。

（3）現(xiàn)場(chǎng)施工。現(xiàn)場(chǎng)施工單位同樣屬于閥門檢修空間不足責(zé)任主體，在閥門安裝期間或者閥門安裝完成后，如果發(fā)現(xiàn)有閥門檢修空間不足的情況，應(yīng)及時(shí)與設(shè)計(jì)院溝通并提出修改方案，防止后續(xù)閥門無法滿足檢修和操作的需求。

5 結(jié)語

解決核電機(jī)組閥門維修空間不足的問題，需要結(jié)合閥門布置的特點(diǎn)和方式，從設(shè)計(jì)、安裝等方面合理優(yōu)化和改進(jìn)閥門的檢修空間，以保證核電機(jī)組的生產(chǎn)要求。

檢修空間不足問題使得對(duì)設(shè)備的操控、檢修、維護(hù)等作業(yè)變得復(fù)雜和困難，耗費(fèi)更多人力、物力和工時(shí)，增加了核電站的運(yùn)行成本。因此，越早識(shí)別檢修空間問題，能避免更多的成本投入和人員傷害。