VaIveLink诊断软件用于大气释放阀检修

2015-01-01罗良盖程巨光

设备管理与维修 2015年10期

罗良盖程巨光

（中核核电运行管理有限公司浙江嘉兴）

一、引言

大气释放阀是核电站控制中重要阀门，当凝汽器不可用或不够用时，大气释放阀可用作热阱。在系统正常运行时，大气释放阀也可以处理蒸发器小的压力波动。大气释放阀受蒸汽发生器压力控制程序控制，是蒸汽发生器压力控制的一部分，属于失效关闭的阀门，在正常运行情况下，阀门处于自动关闭状态，在紧急情况下要求2 s内全开。如异常打开将影响汽轮机的额定出力，如在调节时不能打开或打开不能满足要求，将影响电站的安全稳定运行。中核核电运行管理有限公司三厂大气释放阀配置FISHER DVC6000系列阀门定位器，可以使用VaIveLink软件对气动阀门工作情况进行数据采集并分析，找出气动阀门可能存在的隐性缺陷，进行预判性维修，保证气动大气释放阀工作状态最佳。

二、VaIveLink软件功能介绍

使用传统机械式阀门定位器往往直到阀门工作已经开始影响生产的时候，才发现阀门已经损坏，在阀门的性能下降还没有影响生产的情况下对阀门进行检测显得格外重要，而配合智能定位器使用的Valvelink软件就能帮助用户做到一些预防性措施，从而有效避免事故的发生。

VaIveLink软件就是与FISHER DVC6000系列智能定位器配套的诊断软件，是FISHER公司开发的阀门管理的软件，能对气动调节阀进行离线数据采集和诊断分析，也可以在线对气动调节阀门的运行情况进行监控。并且确认出气动阀门是否存在隐性故障和表征故障，帮助用户判断是否需要对气动调节阀进行检修及检修项目，避免阀门性能恶化影响电站的正常运行。也为用户提前采购备件和采购哪些备件提供了很好的依据，避免盲目的采购大量备件。

三、Valvelink软件对大气释放阀的数据采集

大气释放阀性能检查是每次机组大修期间的重要项目之一。在大气释放阀性能检修期间，使用Valvelink软件对大气释放阀进行阶跃响应测试（Step Response）和全行程测试（Total Scan），通过采集到大气释放阀数据对其的运行性能进行分析，确认阀门运行性能情况。

1.阶跃信号测试（ Step Response）

阶跃信号测试（Step Response）是Valvelink的一项重要的测试项目，通过测试可以判断阀门的运行情况，是否需要标定或者检修。大气释放阀阶跃信号检测首先通过设定点确定阀门动作的步骤和行程，最常用的是在0%、25%、50%、75%、100%、75%、50%、25%、0%、100%、0%这11个点进行阶跃响应测试（阶跃参数设定见表1），并将时间参数设置为10 s。阶跃响应测试实际上是将日常的阀门手动诊断通过计算机集成并自动完成，可以通过生成的图形曲线将抽象的阀门性能指标图像化，便于对阀门做出诊断,也可以将当前图形曲线与历史进行比较，确认其性能有无变化。

表1 阶跃信号设置点

在组态栏（Configuration）里读入DVC6000阀门定位器已经设置好的参数，点击运行阶跃响应诊断按钮进行测试，测试结束后软件会对测试采集到的数据绘制成图形，从图表再分析阀门的状态和故障情况。在图1阶跃响应曲线中，①曲线代表系统输入的信号，也可以理解成理想阀门动作响应曲线，②曲线为阀门实际行程。图中的曲线说明阀门动作响应及时并且行程正常，出现的超调和欠调在标准范围之内。

2.全行程测试（ Total Scan）

图1 阶跃响应曲线

全行程测试（Total Scan）是Valvelink的另一个重要的测试项目，此项目可以测试阀门的物理性能，对阀门的弹簧预紧力（压缩状态）、阀杆行程、填料状况、阀座状况、阀座关闭力等具体参数进行定性测试并分析。全行程测试跟阶跃响应的方法类似，但阀门全行程测试诊断会对阀门进行一次全开、全关操作，对运行过程进行监测并采集数据，并将这些数据生成阀门的特性曲线。图2为全行程测试曲线图，①曲线代表系统输入信号，即阀门动作的理想值，②曲线为上行程曲线，③曲线为下行程，X轴为阀门行程，Y轴为气缸压力。阀门启动瞬间弹簧预紧力突然上升，瞬间上升的幅度可以诊断阀座和阀芯磨损的情况。②和③之间的距离为摩擦力大小，说明了填料状况，一般情况下，如果间距太大，说明调料太紧，如果间距太小，则说明填料太松。相对于阶跃响应，全行程测试提供阀门的健康状况信息，通过曲线就可以全面了解阀门的状况。

图2 全行程测试曲线图

四、使用Valvelink软件对大气释放阀缺陷分析

1.阶跃信号测试曲线缺陷分析

通过对大气释放阀进行阶跃信号测试，可以分析动态阀门响应，提供阀门运动速度信息、确认阀门的行程偏差、提供超调和运动时间信息等。在使用Valvelink软件对电站的大气释放阀进行阶跃信号测试时，发现2号机组1号大气释放阀的阶跃响应曲线在阀门开启时跟踪较为滞后，如图3所示。从图中可以看出，1号大气释放阀阶跃动作时，在阀门开度较低时，阀门开度响应正常。当阀门开度＞40%时，响应开始变慢，在阀门关闭过程中响应基本正常。根据此响应缺陷，可以判断出是因为1号大气释放阀的供气回路供气流量小造成。在阀门开度较小时，阀门的气缸容量相对较小，且驱动阀门打开的气压要求相对较低，所以小供气流量能满足要求，阀门响应正常。当阀门开度增大后，气缸容量增大，且驱动阀门打开的气压要求相对较高，导致响应变慢。如没有通过诊断软件发现这一问题，阀门投入运行，在紧急情况下开阀时间将不能满足要求。2号机组1号大气释放阀的供气回路检查发现，1号大气释放阀的供气回路隔离阀没有全开，导致供气截流所致。全开1号大气释放阀的供气回路隔离阀后，阀门阶跃响应正常。

图3 2号机组1号大气释放阀异常的阶跃响应曲线

2.全行程测试曲线问题分析

在对因阀门内漏解体检修后的2号机组3号大气释放阀进行全行程测试时，发现上行程跟下行程曲线间距较正常增加了1倍多，如图4所示。图4左图为因阀门内漏解体检修后测量的曲线，上行程与下行程的同值压力差为110 kPa（16 Psi）左右，而图4右图为上次检修测得上行程与下行程的同值压力差为48.3 kPa（7 Psi）左右。上下行程压力值偏差增大，说明阀门动作要克服弹簧力外的其它力值增大。根据阀门的工作原理，可以判断为阀门的阀杆摩擦力过大导致。根据现场阀门的动作情况，进一步判断为阀门填料过紧引起摩擦力偏差。重新检查和调整3号大气释放阀填料压盖力矩后，再次进行检测，确认恢复正常。

图4 2号机组3号大气释放阀全行程测试曲线

图5 1号机组3号大气释放阀全行程测试曲线

在对1号机组3号大气释放阀进行全行程测试时，发现3号大气释放阀在阀门开到25%后出现明显的锯齿形曲线，如图5的左图所示。根据全行程测试曲线图，可以确定产生锯齿形曲线为3号大气释放阀的气缸压力信号。在阀门性能良好时，此曲线是一条平稳光滑的曲线，如图5的右图所示。因产生锯齿形曲线为3号大气释放阀的气缸压力信号，可以判断为执行机构有漏气。当执行机构漏气时，进入执行机构的压力不稳定，为了保证行程的平稳，执行机构在不停的重复着进排气，产生锯齿形曲线。在对3号大气释放阀的执行机构进行检查，发现上下气缸有串气现象，阀门开启过程比关闭过程串气量大。对阀门执行机构进行解体检查，发现执行机构内壁有一划痕，导致执行上下气缸串气，对执行机构内壁的划痕进行修复后，阀门全行程测试曲线恢复正常。