氣動閥門診斷裝置在秦山第三核電廠的應用

石磊

摘 要：文章簡要介紹了氣動閥門診斷裝置的功能，并通過在秦山第三核電廠的主熱傳輸系統(tǒng)和慢化劑系統(tǒng)中的實際應用，具體列舉了三個事例，說明氣動閥門診斷技術能夠對閥門的綜合性能進行評估，且能夠對閥門的故障進行準確定位，使維修更具針對性，縮短了維修時間，同時大大提高了設備的安全系數。

關鍵詞：氣動閥門診斷裝置；重水堆核電站；應用

1 概述

核電站擁有數量眾多的氣動閥門，這些氣動閥門作為流量控制的最終設備，在核電站的運行中起著非常重要的控制、調節(jié)作用，閥門性能的好壞直接關系到核電廠的安全經濟運行，尤其是核島一回路的氣動閥門如果失效則可能會帶來嚴重的經濟損失和核安全事故。合適的維修策略、有效的維修方法可提高閥門的安全性能，早期的閥門維修觀念是讓閥門盡可能長時間的工作，一旦發(fā)現故障，立即對閥門進行維修以恢復原來的狀態(tài)，這需要拆卸并拆開閥門，維修或更換已磨損或已經損壞的零件，這種被動式的維修方式是由于缺乏診斷技術而造成的，不僅浪費時間，而且造成成本的浪費。

氣動閥門校驗的常規(guī)手段是用標準電流信號源、標準壓力表、百分表等基本測量儀表測量閥門的行程、氣缸壓力和電氣轉換器的輸出，由于所用測量儀表的精度不夠，根據測量數據很難做到精確校驗，而且常規(guī)手段不能測量閥門在動作過程中閥桿的力矩、摩擦力以及閥門開啟和關閉時間等重要參數，因此就不能對閥門綜合性能參數和動態(tài)響應特性做出分析，閥門存在的具體問題不清楚，檢修就不能有的放矢；投入運行期間，對閥門能否正常安全運行心中無底；另外在機組大修時有大量的氣動閥需要檢修，維修成本和維修人員劑量較高。基于此，秦山第三核電廠引進了氣動閥門診斷技術。

2 氣動閥門診斷裝置功能介紹

氣動閥門診斷裝置是美國CRANE NUCLEAR公司生產的專門用于氣動閥門的校驗和測試的便攜式數據采集系統(tǒng)，主要用來測量氣動閥門的機械和氣動部分的各種參數，并對采集到數據進行分析，找出造成閥門故障的原因，對癥下藥，指導維修活動，使氣動閥門檢修更具針對性，節(jié)約成本，提高效率，并使維修技術人員對閥門的運行狀況了然于胸，使閥門維修活動有數據可查，還可根據閥門數據制定出氣動閥門可靠的預防性維修方案。

氣動閥門診斷裝置由傳感器、多通道信號采集模塊和便攜式計算機三部分組成。

氣動閥門診斷裝置使用的分析診斷軟件（Signature Software）是基于Microsoft Windows操作平臺的，它提供了簡便的人機操作界面。維修人員可以根據不同的測量需要，選用不同的傳感器和信號采集模塊，將測量數據轉換成電信號，再用數據線傳入便攜式計算機中的Signature Software軟件，通過對這些信號的分析和處理，最終得到氣動閥門各項性能指標的數據和曲線，如圖2。

3 閥門診斷裝置在執(zhí)行機構膜片更換工作中的應用

秦山第三核電廠主熱傳輸系統(tǒng)使用的重要調節(jié)閥都是美國DRESSER公司生產的核一級閥門，該型號核級閥門的執(zhí)行機構重（110公斤左右），膜片尺寸大（160in2），執(zhí)行機構膜片更換工作對于儀控人員來說是一項非常艱巨的工作。膜片更換的好壞，直接關系到機組是否能夠正常運行。根據坎杜堆業(yè)主聯(lián)合會的統(tǒng)計，其他同類型電站都出現過因膜片更換后組裝不到位引起停堆的事件。所以工作人員除了嚴格按照膜片更換規(guī)程操作外，最重要的就是運用氣動閥門診斷裝置對閥門數據進行采集比對，根據參數的變化來判斷膜片更換工作是否成功。在秦山第三核電廠205大修中，根據預防性大綱的要求，需要更換2-63341-HCV22的執(zhí)行機構膜片。在檢修前用氣動閥門診斷裝置對閥門進行原始數據采集，更換執(zhí)行機構膜片和閥門附件后，對閥門重新進行數據采集，表1中的主要數據對比可以看出，2-63341-HCV22的行程比更換之前略微減小，為0.844 inch，但都滿足0.8+0.125 inch的要求。執(zhí)行機構彈簧率也沒有發(fā)生太大變化，但是，電氣轉換器的輸出壓力范圍不對，只有1.1～11.9 psi，核對電氣轉換器單體標定的數據，確認儀器測出的值不對，懷疑是管線上有漏氣的地方，用檢漏液對電氣轉換器和定位器的連接管線進行檢查，發(fā)現在與定位器的連接接頭處有明顯漏氣現象，對接頭上緊后重新測量，電氣轉換器的輸出恢復到2.9～14.4psi，滿足要求。從而判斷出該閥門的膜片更換工作完成，膜片更換成功，數據如表1中所示。

從秦山第三核電廠103大修開始，在重水堆核電站主熱傳輸系統(tǒng)重要閥門的膜片更換工作中都使用了氣動閥門診斷裝置對膜片更換進行評估，到目前為止秦山第三核電廠兩臺機組已經更換了34臺閥門的膜片，膜片更換成功率為100%。

4 氣動閥門診斷裝置在閥門解體檢修工作中的應用

63332-PCV5/6是壓力裝量系統(tǒng)中穩(wěn)壓器壓力控制閥，在正常情況下，該閥門處于完全關閉狀態(tài)，當穩(wěn)壓器壓力上升到起跳值（9.931MPa），閥門開始緩慢開啟泄壓，由于介質是汽水混合物，且閥門前后差壓大，每個大修周期，閥芯都會存在不同程度的氣蝕，大修中必須進行更換閥芯和閥座，氣動閥門診斷裝置在閥門機械解體工作中發(fā)揮了重要作用，通過用氣動閥門診斷裝置對閥門數據進行采集，可以及時的發(fā)現閥門回裝的是否到位，閥芯的關閉力是否足夠等問題，便于及時通知機械人員是否需要重新檢修。

在秦山第三核電廠103大修中，機械人員對1-63332-PCV5完成解體檢修，我們對閥門用氣動閥門診斷裝置進行測試，發(fā)現閥門的“BENCHSET MIN”和“BENCHSET MAX”值偏大，“BENCHSET MIN”值達到了34.6 psig，“BENCHSET MAX”值達到了50.8 psig。如果這兩個值偏大，則說明閥門的啟動值會偏大，閥門動作緩慢，而且很有可能閥門會不能全開。聯(lián)系機械人員將閥門的閥桿連接塊解開，縮短閥桿長度調整塊，并重新連接，對1-63332-PCV5的最終測試，閥門的“BENCHSET MIN”和“BENCHSET MAX”值降到了29.6 psig，和45.0 psig，滿足了閥門動作要求。對通過閥門動作的數據曲線進行檢查，如圖3所示，從圖中的閥桿應力變化曲線上看出，閥門在關閉位置時，閥桿受到閥座和執(zhí)行機構彈簧的擠壓，閥桿處于向外膨脹狀態(tài)，當執(zhí)行機構開始進氣，并且克服彈簧預緊力后，閥桿開始恢復形變，在圖中顯示為曲線快速下降。在閥門開啟過程中，閥桿應力無明顯變化，顯示為一條直線。由此判斷，閥門可以關閉到位。

5 結束語

氣動閥門診斷技術的運用不僅大大提高了檢修質量，提高了閥門校驗的精確度，還為判斷閥門故障提供了一個重要的檢測手段，經過對氣動閥門診斷裝置的使用，大大縮短了閥門檢修工期，減少了人員輻射劑量。經過多年的使用，該設備作為一種重要檢修設備廣泛應用在秦山第三核電廠的主熱傳輸系統(tǒng)、慢化劑系統(tǒng)、液體毒物注入系統(tǒng)、液體區(qū)域控制系統(tǒng)中，為氣動閥門建立了一套較完整的閥門數據庫。為機組的穩(wěn)定運行提供了有力的保障。

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