浅谈核电站用核级电动球阀的样机试验

于 强

辽宁红沿河核电有限公司 辽宁 大连 116001

1 概述

核二级电动球阀主要应用于安全壳喷淋系统(EAS)。安全壳喷淋系统(EAS)的主要功能是在发生LOCA 或安全壳内蒸汽管道破裂事故情况下,高温、高压的蒸汽喷放出来,使安全壳内压力和温度升高,此时通过喷淋冷凝蒸汽,使安全壳内压力和温度降低到可接受的水平,确保安全壳的完整性,它是专设安全设施中惟一有冷源的系统。核二级电动球阀主要起接通、阻断管路中的介质作用,这就需要阀门具有极高的稳定性和可靠性,并且在各种工况下都能够正常的运行。

2 主要性能参数与结构特点

2.1 主要性能参数 核二级电动球阀主要性能参数如下：

阀门型号TNNOSB0065—A－－－

公称通径DN65

公称压力150Lb

设计温度120℃

安全等级2级

抗震等级1A

质保等级QA1

鉴定等级K3

“这伢么事都好，可惜就是这双眼睛……这叫我么时候能够放心地走啊……”夏奶奶总是在背地里偷偷地叹气，好像忘了他还有一双腰缠万贯的父母。

启闭时间≤30s

工作介质 试剂

2.2 结构特点 核二级电动球阀采用整体上装式结构(图1),阀门主要由阀体、阀盖、球体、阀座、密封圈、阀轴、电动装置等零部件组成,阀门的主要特点有：不需将阀门从管线上拆下,仅打开阀盖,将球体取出即可,有效防止了带放射性废液对维修人员的伤害和对环境造成的污染;

图1 核级电动球阀

(4)阀轴与阀体之间设置有密封垫,在阀轴上端处设有两道O 形密封圈,有效的保证了阀门的密封;

(5)采用整体式阀盖,取消了阀盖与电动装置之间的支架,在有效提高阀门整体强度的同时降低了阀门高度和重心。

2.3 主要零件 阀体和阀盖均采用符合RCC－M M3402规定的铸件,由于采用了铸件,在零件的加工过程中大大降低了加工量,从而在不影响壳体强度的前提下降低了制造成本。同时,为保证铸件的外部和内部质量,须对阀体和阀盖进行液体渗透检验和射线照相检验。

球体采用符合RCC－M M3301规定的锻件,球面在金加工完毕后进行表面抛光处理,同时对球体进行液体渗透检验和超声波检验。

3 执行标准

RCC－M 压水堆核岛机械设备设计和建造规则(2000 版及2002 补遗)

RCC－E 压水堆核岛电气设备设计和建造规则(1993版)

RCC－P 压水堆核电站系统设计和建造规则(1991版及1995修订)

ASME QME－1 核电厂能动机械设备的鉴定要求(2002版)

ASME B16.34a法兰、螺纹和焊接端连接的阀门

ASME B16.10 阀门结构长度

IEEE Std 382 安全级阀门驱动装置鉴定标准(1996版)

EJ/T 1022.9 压水堆核电厂阀门产品出厂检查与试验

4 设计计算

阀体、阀盖铸件采用JSCAST 铸造软件进行计算分析(图二),完善样机的铸造工艺,避免铸造过程中产生的缺陷。

图二

(1)在球体的两侧设有弹簧片,使阀座与球体之间始终保持必需的密封比压,具有进出口双向密封的功能,如果密封圈磨损,弹簧可以补偿磨损保证阀门的密封性;

(2)采用低摩擦系数的轴承,使阀门在启闭的过程中相对摩擦力矩小,启闭灵活;

(3)阀盖安装于阀体之上,阀座、球体、密封圈等均从上部装入,检修时

根据ASME BPVC－Ⅲ的要求对阀体、阀轴、阀盖等进行应力计算,主要零件采用ANSYS有限元分析软件进行力学分析。对承压紧固件的拧紧力矩进行计算,装配时达到最佳的压缩量,保持良好的变形状态。

5 样机试验

为确保阀门组合件的可靠性和安全性,必须对阀门样机进行一系列的试验,核二级电动球阀样机主要进行下列试验：

(1)基准试验——对样机进行性能试验,并建立基准值,以作为各项试验完成后,检测值与基准值进行比较;

(2)热循环试验——试验样机在高温工况下的密封性能和启闭性能;

(3)中间检验——每完成一项试验均要进行样机的中间检验,检验内容同基准试验,验证各项试验后阀门功能的变化情况;

(4)寿命试验——试验样机的使用寿命;

(5)振动老化试验——试验样机在模拟寿期内正常运行时外部载荷引起的振动后的功能;

(6)地震试验——试验样机在设计给定的地震载荷作用下,测量样机主要零部件的应力、应变,从而验证样机的完整性和可运行性;

(7)最终检验——对样机的各项功能进行检验,并对样机进行拆检,以检验各零部件是否能够满足要求。

6 结语

核电站用核二级电动球阀样机试验最终拆检结果需满足如下要求：阀轴、轴承、密封圈、球体等转动零件表面无可见损伤,所测尺寸与试验前检验尺寸相比无明显变化。且整个样机试验过程中压力边界保持完好,阀门动作灵活、无卡阻。