核电厂辅助给水系统隔离阀无法开启或开启超时问题

赵涛　所昊然　马可腾

【摘 要】辅助给水系统隔离阀为失气开气动闸阀，在核电厂调试过程中出现无法开启或开启超时问题，对系统安全运行造成影响。本文通过对该阀门的结构和动作原理进行分析，找出解决办法。

【关键词】气动平行座闸阀；开启超时；锅炉效应；电磁阀

1 背景描述

ASG137/138/237/238VV是辅助给水系统气动泵入口的隔离阀，类型为气动平行座闸阀，流通介质为高温高压蒸汽。2012年6月至12月，宁德核电厂1号机组ASG137/138/237/238VV阀门出现无法按照要求开启的问题，红沿河电站反馈，其与宁德使用的是同厂家同型号阀门，也同样存在开启超时的问题。初步分析认为可能由于“锅炉效应”所致[1]。

2 原因分析

ASGASG137/138/237/238VV为气动平行座闸阀，要求开启时间为20秒。气缸示意图如图1所示：

阀门开启是由气缸失气，气缸内的弹簧力带动阀杆向上运动。开启三个阶段分析，即初始排气、弹簧受力开启、最终排气三个阶段。现场观察发现阀门初始排气时间较长，大约是整个开启过程中的70%-80%；分析可能的原因如下：

1）锅炉效应：ASG137/138/237/238VV在冷态是阀腔底部残留有少量介质（水），当阀门处于热态工况时，阀腔内冷态的液态水受热蒸发为汽态，体积急剧膨胀，压力陡然变大，两侧闸板紧压在阀座密封面上，给阀门开启造成额外的阻力，从而导致阀门不能开启或开启超时。

2）气源压力过大；该阀门为失气开阀门，当供气压力过大时，将会导致排气速率过慢，排气时间过长。

3）电磁阀排气管径小；电磁阀管径偏小会导致排气速率过慢，导致排气时间长。

4）盘根摩擦力太大，盘根过紧，会导致阀杆与盘根之间的摩擦力增大，从而增加阀门开启时的阻力，增加开启时间。

综合前期的处理和厂家的建议，认为产生间断性开启超时的主要原因是锅炉效应。

3 解决措施

3.1 消除锅炉效应

3.1.1 措施

电厂：对1ASG137、138、237、238VV解体，在进口阀板侧钻一6mm小孔，使阀腔与阀门入口侧VVP蒸汽相通，消除“锅炉效应”。

阀门厂：进口一侧的阀体上增加旁通阀，消除过滤效应。

考虑到现场的施工进度，采取在进口阀板侧钻一6mm小孔，如图2所示：

此项工作只改变了进口侧闸板的机械结构，未对其它任何部件、控制回路和控制方式产生影响，实施方案也未改变阀门的密封原理和方式。当需要截断流通的蒸汽时，阀门气动执行机构进气，驱动阀杆下降直至下游闸板与下游密封面贴合。高压蒸汽通过进口闸板上的通孔进入阀腔，并将下游闸板压在下游阀座密封面上形成密封，与之前阀门的密封原理一样。

3.1.2 改造效果

改造方案实施后在宁德热态验证合格，试验结果见表1。红沿河电厂小修后也验证合格，阀门开启时间虽然合格，该阀门设计要求供气压力为4bar-9bar，试验时供气压力为4.5bar已经非常接近最低供气压力值。但在电厂运行时，1ASG138的供气压力达8.5bar，几乎与SAR系统联通。失气后气缸排气时间会延长，加之阀门在低供气压力下开启时间数据接近标准值20s，也就是说一旦有其它因素干扰，阀门开启依然可能超时。在进口侧闸板钻孔方案并没有从根本上解决问题。

3.2 更换电磁阀型号

拟通过更换流通性能更好的的电磁阀，增强气缸泄气速率。

更换前、后电磁阀的抗震等级、防火等级、防护等级均不改变，更换后的电磁阀模块的其它要求不低于原设计。电磁阀更换前后参数对比见表2：

更换的电磁阀见图3，左边电磁阀型号为ASCO V301，右边电磁阀型号为ASCO MT302。

电磁阀换型后前后电气鉴定等级一致，均为K3，符合相关规范要求。新电磁阀的流通系数增加了近3倍，可缩短阀门开启时间。更换电磁阀后性能的对比见表3：

福清核电项目2ASG137VV阀门实施了更换大口径电磁阀ASCO MT302的方案。包括大口径电磁阀、不锈钢过滤减压器以及相应管件、接口。并进行了试验，试验结果行程时间由原来的14s降至5s，试验结果表明更换大效果显著，从根本上解决了问题。

4 结论

造成ASG137/138/237/238VV开启超时可能是由于“锅炉效应”，阀杆处盘根摩擦力大，供气压力过大等诸多原因造成的。但是通过更换流量系数大的电磁阀可以有效降低阀门的开启时间。建议该阀门应在电磁阀选型上进行优化设计，并对已经安装的阀门进行改造，在新项目中进行设计改进。

【参考文献】

[1]Touilliez D.Resultats des Essasi et de la Modelisation de leffet Chaudiere[R]. D4002-42-53/NT97-004 Indice：00.

[责任编辑：王楠]