电动阀门在线诊断技术在核电调试中的应用研究

李志鹏 孔海波

中国核电工程有限公司华东分公司 浙江海盐 314300

在核电站的工艺系统中，大量应用电动阀对系统管道介质进行调节或通断。电动阀的正常运行对核电站的安全运行起着十分重要的作用[1]。在工程建设实践应用中，出现了大量的电动阀故障现象，这些故障如果不能在建设阶段得到妥善处理，将会对核电厂后期的运行埋下重大隐患。

1 电动阀门产生故障原因分析

电动阀门产生故障有多方面的原因，从工程的周期过程来说，主要体现在以下几个方面，设计阶段，安装端接阶段，单体调试阶段，不同阶段故障的成因各有不同。

1.1 设计阶段

根据参考项目的经验，现场不同厂家的阀门有很多种，经常出现现场设备按照端接图端接无法实现控制功能的情况，按照正常流程对于这种问题安装单位调试人员在单体调试时向设计发出澄清，设计给与答复，但是往往这种澄清，调试人员不能得到反馈，相反调试阶段发现的问题安装单位也不能收到反馈信息，在后续机组中仍然出现。

1.2 安装端接阶段

安装端接人员流动性大，新员工较多，人员对阀门控制原理理解不深，很难判断按照哪份图纸进行端接，部分现场端接人员端接时全部按照非K1类阀门电缆端接图进行端接，除非现场设备没有图纸上的端子号，确实无法按照图纸进行端接，这种情况才发澄清，而控制原理能否实现端接人员不会加以考虑。

1.3 单体调试阶段

部分单调人员在电装调试过程中主要依靠对电装动作原理的理解，并未严格按照设计图纸执行，因单调不规范，大大的降低了处理阀门故障的效率，在调试阶段往往造成大型试验的暂停，在机组装料之后控制区内阀门出现问题更增加了维修人员受辐射的时长[2]。

2 电动阀门在线诊断技术介绍

电动阀门在线诊断技术是通过加装在阀门及电装上的各类传感器将电装的电压电流、限位开关动作、力矩开关动作、阀杆传动力等信号传递到信号处理主机，并通过网络传送到便携式电脑上，试验人员通过将电脑上的波形与数据库中的标准数据进行对比分析，判断被测阀门所存在的故障缺陷。电动阀门在线诊断过程一般有3个步骤：阀门在线数据验收标准计算，现场数据测试，测试结果分析。下面以该核电厂RRI019VN阀门为例介绍在线诊断过程，试验期间发现RRI019VN无法电动全关到位，电动关闭后离手动全关位仍有10%左右的行程，可听到管道内有明显的流体泄漏声，该阀门关位控制方式为力矩关，即表示在阀门尚未关到位的情况下力矩开关已经动作，切断控制回路导致电装停止驱动。

在线诊断实施的主要过程如下：

验收标准计算：RRI019VN为核二级电动W型平行座闸阀，根据查阅阀门设备参数及设计要求并进行相应计算，该阀门的参数标准：设计压力（1.2MPa），阀瓣密封面直径（315mm），阀杆直径（42mm），阀门关闭时测试密封力下限（53445N）。

设计控制方式：限位开关控制开阀回路、力矩开关控制关阀回路，开力矩开关设置关位旁路，行程上限时间为21s，开力矩旁路时间为1-2s。

现场数据测试：

第一步电装接线检查。检查发现送往主控的状态指示接线与送往电气盘柜的状态指示接线接反，在线诊断人员按照设计图纸进行了纠正。

第二步控制回路测试。通过电气盘柜操作进行了中间位正反转点动，确认电装能够无误的完成阀门开关的全行程控制。

第三步全行程波形录制。将电流传感器、限位开关、力矩开关、通断量传感器接入电装控制回路，将阀杆扭矩传感器安装于阀杆本体，分别操作阀门进行全行程和关位半行程动作，测得阀门开关行程相关波形；

测试数据分析：测试结果显示：关力矩开关触发插入力及最终插入力明显不足（分别为25709和40104），均小于插入力下限53445，存在关闭不严、阀门内漏风险。根据在线诊断装置的测试结果，初步判断RRI019VN内漏的原因为力矩开关设定值偏小。

缺陷处理：在征求厂家的意见后将关力矩开关设定值1格调整至2.4格，开力矩开关设定值由1.2格调整到2.2格。调整后重新进行测试，调整前后力矩量测试结果如图1：

图1 RRI019VN阀门调整后应力测试曲线（半开位-全关位-半开位）

调整后测试结果显示：阀门开关行程流畅，阀门摩擦力正常，无明显卡涩，电机工作电流正常，无超负荷现象，行程时间符合要求，开力矩旁路时间满足要求（大于全行程的5%）。关力矩开关触发插入力及最终插入力大于插入力下限53445，满足验收标准要求。阀门电动关闭后手动检查确认已完全关闭，内漏问题得以解决。

3 结语

在调试阶段引入电动阀门在线诊断非常必要。从以往机组状况看电动阀调试的过程仍然存在很多问题，这些问题往往会导致故障扩大、制约主线、影响业主认可度的不利后果，而在调试阶段引入在线诊断技术能够很好地规避这些后果，因此从核安全角度考虑，在调试阶段通过引入在线诊断技术来提升电动阀门整体调试质量非常具有必要性。