電動(dòng)閥門在線診斷技術(shù)在核電調(diào)試中的應(yīng)用研究

李志鵬 孔海波

中國(guó)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(tǒng)中，大量應(yīng)用電動(dòng)閥對(duì)系統(tǒng)管道介質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)或通斷。電動(dòng)閥的正常運(yùn)行對(duì)核電站的安全運(yùn)行起著十分重要的作用[1]。在工程建設(shè)實(shí)踐應(yīng)用中，出現(xiàn)了大量的電動(dòng)閥故障現(xiàn)象，這些故障如果不能在建設(shè)階段得到妥善處理，將會(huì)對(duì)核電廠后期的運(yùn)行埋下重大隱患。

1 電動(dòng)閥門產(chǎn)生故障原因分析

電動(dòng)閥門產(chǎn)生故障有多方面的原因，從工程的周期過(guò)程來(lái)說(shuō)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面，設(shè)計(jì)階段，安裝端接階段，單體調(diào)試階段，不同階段故障的成因各有不同。

1.1 設(shè)計(jì)階段

根據(jù)參考項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)不同廠家的閥門有很多種，經(jīng)常出現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備按照端接圖端接無(wú)法實(shí)現(xiàn)控制功能的情況，按照正常流程對(duì)于這種問(wèn)題安裝單位調(diào)試人員在單體調(diào)試時(shí)向設(shè)計(jì)發(fā)出澄清，設(shè)計(jì)給與答復(fù)，但是往往這種澄清，調(diào)試人員不能得到反饋，相反調(diào)試階段發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題安裝單位也不能收到反饋信息，在后續(xù)機(jī)組中仍然出現(xiàn)。

1.2 安裝端接階段

安裝端接人員流動(dòng)性大，新員工較多，人員對(duì)閥門控制原理理解不深，很難判斷按照哪份圖紙進(jìn)行端接，部分現(xiàn)場(chǎng)端接人員端接時(shí)全部按照非K1類閥門電纜端接圖進(jìn)行端接，除非現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備沒(méi)有圖紙上的端子號(hào)，確實(shí)無(wú)法按照?qǐng)D紙進(jìn)行端接，這種情況才發(fā)澄清，而控制原理能否實(shí)現(xiàn)端接人員不會(huì)加以考慮。

1.3 單體調(diào)試階段

部分單調(diào)人員在電裝調(diào)試過(guò)程中主要依靠對(duì)電裝動(dòng)作原理的理解，并未嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙執(zhí)行，因單調(diào)不規(guī)范，大大的降低了處理閥門故障的效率，在調(diào)試階段往往造成大型試驗(yàn)的暫停，在機(jī)組裝料之后控制區(qū)內(nèi)閥門出現(xiàn)問(wèn)題更增加了維修人員受輻射的時(shí)長(zhǎng)[2]。

2 電動(dòng)閥門在線診斷技術(shù)介紹

電動(dòng)閥門在線診斷技術(shù)是通過(guò)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(kāi)關(guān)動(dòng)作、力矩開(kāi)關(guān)動(dòng)作、閥桿傳動(dòng)力等信號(hào)傳遞到信號(hào)處理主機(jī)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送到便攜式電腦上，試驗(yàn)人員通過(guò)將電腦上的波形與數(shù)據(jù)庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，判斷被測(cè)閥門所存在的故障缺陷。電動(dòng)閥門在線診斷過(guò)程一般有3個(gè)步驟：閥門在線數(shù)據(jù)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果分析。下面以該核電廠RRI019VN閥門為例介紹在線診斷過(guò)程，試驗(yàn)期間發(fā)現(xiàn)RRI019VN無(wú)法電動(dòng)全關(guān)到位，電動(dòng)關(guān)閉后離手動(dòng)全關(guān)位仍有10%左右的行程，可聽(tīng)到管道內(nèi)有明顯的流體泄漏聲，該閥門關(guān)位控制方式為力矩關(guān)，即表示在閥門尚未關(guān)到位的情況下力矩開(kāi)關(guān)已經(jīng)動(dòng)作，切斷控制回路導(dǎo)致電裝停止驅(qū)動(dòng)。

在線診斷實(shí)施的主要過(guò)程如下：

驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算：RRI019VN為核二級(jí)電動(dòng)W型平行座閘閥，根據(jù)查閱閥門設(shè)備參數(shù)及設(shè)計(jì)要求并進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算，該閥門的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計(jì)壓力（1.2MPa），閥瓣密封面直徑（315mm），閥桿直徑（42mm），閥門關(guān)閉時(shí)測(cè)試密封力下限（53445N）。

設(shè)計(jì)控制方式：限位開(kāi)關(guān)控制開(kāi)閥回路、力矩開(kāi)關(guān)控制關(guān)閥回路，開(kāi)力矩開(kāi)關(guān)設(shè)置關(guān)位旁路，行程上限時(shí)間為21s，開(kāi)力矩旁路時(shí)間為1-2s。

現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)測(cè)試：

第一步電裝接線檢查。檢查發(fā)現(xiàn)送往主控的狀態(tài)指示接線與送往電氣盤柜的狀態(tài)指示接線接反，在線診斷人員按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行了糾正。

第二步控制回路測(cè)試。通過(guò)電氣盤柜操作進(jìn)行了中間位正反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)，確認(rèn)電裝能夠無(wú)誤的完成閥門開(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)、力矩開(kāi)關(guān)、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(jìn)行全行程和關(guān)位半行程動(dòng)作，測(cè)得閥門開(kāi)關(guān)行程相關(guān)波形；

測(cè)試數(shù)據(jù)分析：測(cè)試結(jié)果顯示：關(guān)力矩開(kāi)關(guān)觸發(fā)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(guān)閉不嚴(yán)、閥門內(nèi)漏風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)在線診斷裝置的測(cè)試結(jié)果，初步判斷RRI019VN內(nèi)漏的原因?yàn)榱亻_(kāi)關(guān)設(shè)定值偏小。

缺陷處理：在征求廠家的意見(jiàn)后將關(guān)力矩開(kāi)關(guān)設(shè)定值1格調(diào)整至2.4格，開(kāi)力矩開(kāi)關(guān)設(shè)定值由1.2格調(diào)整到2.2格。調(diào)整后重新進(jìn)行測(cè)試，調(diào)整前后力矩量測(cè)試結(jié)果如圖1：

圖1 RRI019VN閥門調(diào)整后應(yīng)力測(cè)試曲線（半開(kāi)位-全關(guān)位-半開(kāi)位）

調(diào)整后測(cè)試結(jié)果顯示：閥門開(kāi)關(guān)行程流暢，閥門摩擦力正常，無(wú)明顯卡澀，電機(jī)工作電流正常，無(wú)超負(fù)荷現(xiàn)象，行程時(shí)間符合要求，開(kāi)力矩旁路時(shí)間滿足要求（大于全行程的5%）。關(guān)力矩開(kāi)關(guān)觸發(fā)插入力及最終插入力大于插入力下限53445，滿足驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)要求。閥門電動(dòng)關(guān)閉后手動(dòng)檢查確認(rèn)已完全關(guān)閉，內(nèi)漏問(wèn)題得以解決。

3 結(jié)語(yǔ)

在調(diào)試階段引入電動(dòng)閥門在線診斷非常必要。從以往機(jī)組狀況看電動(dòng)閥調(diào)試的過(guò)程仍然存在很多問(wèn)題，這些問(wèn)題往往會(huì)導(dǎo)致故障擴(kuò)大、制約主線、影響業(yè)主認(rèn)可度的不利后果，而在調(diào)試階段引入在線診斷技術(shù)能夠很好地規(guī)避這些后果，因此從核安全角度考慮，在調(diào)試階段通過(guò)引入在線診斷技術(shù)來(lái)提升電動(dòng)閥門整體調(diào)試質(zhì)量非常具有必要性。