潜水平板闸门失效分析及处理

2018-12-11王运喜梁雄杰牛柱强

设备管理与维修 2018年21期

王运喜，韩超，梁雄杰，牛柱强

（中核核电运行管理有限公司，浙江海盐 314300）

0 引言

秦二厂 3/4#机组 4台海水隔离阀（3CRF121VC/3CRF122VC/4CRF121VC/4CRF122VC）检修的先决条件是CC井和CC2井的潜水平板闸门能有效隔离住海水，用潜水泵将海水隔离阀涵道内的海水抽干。在机组大修期间，CC井闸门和CC2井闸门下闸以后，用潜水泵抽CC井闸门和CC2井闸门之间的海水，始终无法使CC井闸门和CC2井闸门之间的海水下降，闸门前后无法形成液位压力差，CC井闸门和CC2井闸门不能起到密封作用，在多次重复下闸CC井闸门和CC2井闸门后，依然没有效果。

1 故障分析

从人、机、料、法、环5个方面，分析CC井闸门和CC2井闸门无法起到密封作用的原因，最终将原因锁定，即CC井闸门和CC2井闸门尺寸大，且CC井闸门和CC2井闸门之间的管道口径大、距离远，潜水平板闸门本身使用的密封件与闸门轨道密封无外力作用，潜水泵无法及时排除从闸门轨道与密封件之间渗漏的海水，使CC井闸门和CC2井闸门前后无法形成液位压力差，闸门无法达到密封效果。

2 故障处理

2.1 总体思路

结合闸门工作原理、结构特点和操作方法，将CC井和CC2井原正向止水非液压式的潜水平板闸门改造成正向止水液压式的潜水平板闸门。

正向止水非液压式的潜水平板闸门原理：闸门由门叶、导向及止水装置和吊耳等组成。通过闸门前后液位压力差将门叶等结构承受的压力荷载传递给导轨、门楣等埋固部分，形成止水面以获得闸门良好的止水性能。

正向止水液压式的潜水平板闸门原理：闸门由装有液压千斤顶的闸门及高压电动油泵站等组成，与闸门导轨配合使用。通过高压电动油泵站，将液压油经过高压软管输入千斤顶工作缸，将活塞顶起，压紧闸门导槽使闸门的密封件贴近闸门槽的止水面，达到止水的目的，同时用潜水泵抽出闸门后涵道内水，通过闸门前后形成的液位压力差，进一步达到止水的目的。

2.2 方案设计

对CC井和CC2井原潜水平板闸门进行尺寸实测，结合CC井和CC2井闸门洞口土建图纸，设计出对CC井和CC2井液压式潜水平板闸门。CC井和CC2井液压式潜水平板闸门技术参数见表1，液压系统主要技术参数见表2。

表1 闸门本体主要技术参数

表2 闸门液压系统主要技术参数

2.3 CC井液压式潜水平板闸门方案适用性分析

（1）闸门有限元模型。为了研究CC井液压式潜水平板闸门所承受的应力情况，工作人员对CC井液压式潜水平板闸门建立了三维模型，进行详细的有限元网格划分，以获得高精度的应力分析。CC井液压式潜水平板闸门有限元分析见图1。

约束：闸门面板正面上六块滑块的上表面固定约束，校核时，未考虑密封装置的弹性接触，比实际工况更严格。

载荷：20 m静水压力，作用于闸门背部面。

图1 CC井液压式闸门有限元分析

（2）分析结果。设定在最大水位压力下（20 m水位差）的工作情况，分析CC井液压式潜水平板闸门所承受的应力。根据有限元分析，闸门受到的应力见图2。

图2 CC井液压式潜水平板闸门应力

在最大水位压力下（20 m水位差）的工作情况，CC井液压式潜水平板闸门主体部分最大应力225.1 MPa，CC井液压式潜水平板闸门所使用材料为Q235，屈服应力为235 MPa。结果表明CC井液压式潜水平板闸门主体部分最大应力小于其屈服应力，满足技术规格书中0.2 MPa（20 m水位差）的强度要求。

2.4 CC2井液压式潜水平板闸门方案适用性分析

（1）闸门有限元模型。为了研究CC2井液压式潜水平板闸门所承受的应力情况，工作人员对CC井液压式潜水平板闸门建立了三维模型，进行详细的有限元网格划分，以获得高精度的应力分析。CC2井液压式潜水平板闸门有限元分析模型见图3。约束：闸门面板正面上6块滑块的上表面固定约束，校核时未考虑密封装置的弹性接触，比实际工况更严格。载荷：20 m静水压力，作用于闸门背部面。

（2）分析结果。在最大水位压力下（20 m水位差）的工作情况，分析CC2井液压式潜水平板闸门所承受的应力。根据有限元分析，闸门受到的应力见图4。

在最大水位压力下（20 m水位差）的工作情况，CC2井液压式潜水平板闸门主体部分最大应力252.31 MPa，CC2井液压式潜水平板闸门所使用材料为Q345，其屈服应力为325 MPa。结果表明CC2井液压式潜水平板闸门主体部分最大应力小于其许用应力，满足技术规格书中0.2 MPa（20 m水位差）的强度要求。

图3 CC2井液压式潜水平板闸门有限元分析

图4 CC2井液压式潜水平板闸门应力

2.5 结论

通过以上计算分析，工作人员校核了在最大水位差（20 m水位差）情况下，CC井和CC2井液压式潜水平板闸门所承受的应力可以满足要求。本次计算是按照最大水位差（20 m水位差）进行校核，实际上，这种是比较保守的方法，因为根据现场实际情况，CC井液压式潜水平板闸门使用一般为10 m水位差，CC2井液压式潜水平板闸门使用一般为3 m水位差，闸门所承受的应力要比实际计算小一些。因此可以得出结论，本次计算的闸门安全裕度大，可以满足闸门的使用要求。