核電閥門概述 核電閥門的定義 核電電動(dòng)閥門的定義 核電氣動(dòng)閥門的定義 核電閥門 核電站閥 導(dǎo) 言 之前介紹組合式減壓閥在國華惠州熱電應(yīng)用,現(xiàn)在介紹在核電站的設(shè)備中,閥門雖然只是配件,但是它的作用卻不容忽視,因?yàn)殚y門對(duì)核電站的正常、安全和可靠運(yùn)行具有極為重要的作用。由于在核電站內(nèi)閥門的使用量大面廣,可以說幾乎電站的每一個(gè)系統(tǒng)都離不了閥門,以一座有兩套百萬千瓦級(jí)機(jī)組規(guī)模的壓水堆型核電站為例,閥門用量就需約3萬臺(tái)。雖然閥門的投資額占核電站總投資額的2%左右,而每年電站花費(fèi)在閥門上的維修費(fèi)用卻要占維修總額的一半以上。其中一些重要的閥門產(chǎn)品,如主蒸汽隔離閥、穩(wěn)壓器安全閥和主蒸汽安全閥等也都是核電站中的十分關(guān)鍵的設(shè)備。還有不少應(yīng)用在一回路系統(tǒng)各種核級(jí)閥門都直接關(guān)系到核電站的正常和安全運(yùn)行,同樣不允許出現(xiàn)任何差錯(cuò)。根據(jù)原子能組織(IAEA)核電站事故案例反映,因閥門故障和失效造成的停機(jī)或停堆事故,甚至核泄漏占的比重不小,因此必須引起閥門行業(yè)足夠的重視。 1、的定義 是指在核電站中核島NI、常規(guī)島CI和電站輔助設(shè)施BOP系統(tǒng)中使用的閥門。從安全級(jí)別上分為核安全Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)、非核級(jí)。其中核安全Ⅰ級(jí)要求高。在核電站中是使用數(shù)量較多的介質(zhì)輸送控制設(shè)備,是核電站安全運(yùn)行中的*的重要組成部分。 2、閥門在核電站中的重要性 在核電站的設(shè)備中閥門雖然只是配件,但是它的作用卻不容忽視,因?yàn)殚y門對(duì)核電站的正常、安全和可靠運(yùn)行具有極為重要的作用。由于在核電站內(nèi)閥門的使用量大面廣,可以說幾乎電站的每一個(gè)系統(tǒng)都離不了閥門,以一座有兩套百萬千瓦級(jí)機(jī)組規(guī)模的壓水堆型核電站為例,閥門用量就需約3萬臺(tái)。雖然閥門的投資額占核電站總投資額的2%左右,而每年電站花費(fèi)在閥門上的維修費(fèi)用卻要占維修總額的一半以上。其中一些重要的閥門產(chǎn)品,如主蒸汽隔離閥、穩(wěn)壓器安全閥和主蒸汽安全閥等也都屬于核電站中的十分關(guān)鍵的設(shè)備。還有不少應(yīng)用在一回路系統(tǒng)各種核級(jí)閥門都直接關(guān)系到核電站的正常和安全運(yùn)行,同樣不允許出現(xiàn)任何差錯(cuò)。根據(jù)原子能組織(IAEA)核電站事故案例反映,因閥門故障和失效造成的停機(jī)或停堆事故,甚至核泄漏占的比重不小,因此必須引起閥門行業(yè)足夠的重視。 3、的定義技術(shù)要求 與常規(guī)的大型火力發(fā)電站用閥門相比較,雖然在壓力和溫度 等參數(shù)上壓水堆型的核電站閥門較低些,但核電站用閥門卻有更高的技術(shù)特點(diǎn)和要求。 3.1 強(qiáng)度和剛度 在設(shè)計(jì)上首先應(yīng)考慮閥門的主要部件能承受持久的或瞬時(shí)的壓力和溫度交變下的各種載荷的作用力,而不應(yīng)出現(xiàn)明顯的彈塑性變形。除常規(guī)的強(qiáng)度計(jì)算外還應(yīng)采用有限元應(yīng)力分析和抗震計(jì)算分析等方法來確保閥門產(chǎn)品的可靠性。 3.2的定義 密封性 由于核反應(yīng)堆的一回路系統(tǒng)的輸送介質(zhì)大多帶有放射性,因此不允許有任何外泄漏發(fā)生,必須在閥門的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、密封件(波紋管、膜片、填料和墊片等)的選用、材料和成品的質(zhì)量檢測(cè)控制等方面,采取嚴(yán)格有效的措施來保證。閥體與管道的連接也大多采用對(duì)接或承插焊接。 3.3 使用壽命 由于核電站建設(shè)的投資大,成本回收期長(zhǎng),如停工一天造成的經(jīng)濟(jì)損失約合人民幣上千萬元。因此閥門符合設(shè)計(jì)規(guī)范,以盡量減少維修次數(shù)和縮短維修周期。一般規(guī)定要求使用壽期為30~40年。為此,應(yīng)按照給定的概率,來驗(yàn)證閥門具備完成規(guī)定工作循環(huán)的能力。 3.4 清潔度 核反應(yīng)堆一回路系統(tǒng)內(nèi)輸送的介質(zhì)為高純度的硼化水,因此對(duì)與介質(zhì)接觸的相關(guān)部件不僅要有清潔度要求,而且內(nèi)腔各接觸介質(zhì)的零部件表面要光滑,金屬表面粗糙度Ra<6.3μm。所有與閥門接觸的人體、物體、裝備工具和介質(zhì)等都必須符合相關(guān)清潔規(guī)程的要求。 3.5 安全可靠性 閥門需要在各種設(shè)計(jì)工況(包括正常、異常、危急和事故)下可靠的使用,甚至在遭受地震災(zāi)害或LOCA失水事故等情況下都能保持閥門設(shè)備的完整性和可操作性。因此樣機(jī)必須經(jīng)受各種模擬工況的試驗(yàn)檢驗(yàn)。 的定義圖2 核電安全閥 3.6 材料性能 選用的材料必須具有良好的耐蝕性、抗輻照、抗沖擊和抗晶間腐蝕,因此在一些主系統(tǒng)中均采用低碳甚至超低碳奧氏體型不銹鋼作主體材料,并選用一些強(qiáng)度、韌性和耐溫、耐壓、抗沖蝕,抗擦傷等性能*的合金材料來做閥桿或密封面等零件。應(yīng)按要求進(jìn)行各項(xiàng)理化性能和無損探傷檢驗(yàn)。填料和墊片等非金屬密封材料中的氯、氟和硫離子的含量都應(yīng)嚴(yán)格控制,各項(xiàng)數(shù)據(jù)都應(yīng)低于規(guī)范規(guī)定的指標(biāo),以保證對(duì)金屬基體不造成腐蝕損傷。 3.7 的定義控制裝置 用于事故狀態(tài)下工作的核電站閥門,應(yīng)對(duì)系統(tǒng)起到安全保護(hù)和事故應(yīng)急處理的作用。對(duì)于這些閥門來說動(dòng)作的及時(shí)和準(zhǔn)確十分重要,不論是及時(shí)而不準(zhǔn)確或是準(zhǔn)確而不及時(shí)都不能滿足保護(hù)核電站的需要。如主蒸汽隔離閥按要求打開的時(shí)間僅為幾秒鐘,如果動(dòng)作不及時(shí)或誤動(dòng)作都將導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。因此,閥門驅(qū)動(dòng)裝置的性能和質(zhì)量非常重要和關(guān)鍵。 3.8 的定義相關(guān)規(guī)范 從事核電站閥門設(shè)計(jì)和制造的人員,必須首先熟悉并掌握國家頒發(fā)的一整套核安全法規(guī)和條例中的相關(guān)規(guī)定,向主管部門和國家核安全局同時(shí)提出申請(qǐng),經(jīng)上級(jí)有關(guān)方審查和核準(zhǔn)后頒發(fā)相關(guān)活動(dòng)的許可證后才可開展工作。在實(shí)踐中要認(rèn)真執(zhí)行我國和上一些*的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn),如核安全法規(guī)HAF、核安全導(dǎo)則HAD,核行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)EJ、美國機(jī)械工程師學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)ASME、美國電氣與電子工程師學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)IEEE及法國壓水堆核島機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)和建造規(guī)則RCC~M等規(guī)范文件。企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)必須以保證達(dá)到上述各種法規(guī)和規(guī)范為前提,以確保生產(chǎn)的核級(jí)產(chǎn)品符合*的規(guī)定要求。 3.9 的定義質(zhì)量控制 核電站閥門的生產(chǎn)企業(yè)必須建立完善的質(zhì)量保證體系,編制相應(yīng)的質(zhì)保大綱和控制質(zhì)量的相關(guān)程序和文件。在日?;顒?dòng)中嚴(yán)格認(rèn)真地按照大綱、程序和文件要求辦事,每一步驟都做到有章可依,有據(jù)可查,并接受國家核安全局和相關(guān)方對(duì)活動(dòng)的隨時(shí)監(jiān)督和檢查。出現(xiàn)重大質(zhì)量情況或不符合項(xiàng)時(shí)活動(dòng)方無權(quán)私自處理,必須報(bào)請(qǐng)相關(guān)方審議確定。 3.10的定義 文檔資料 產(chǎn)品從立項(xiàng)開始到出廠驗(yàn)收過程,應(yīng)建立完整的檔案,包括技術(shù)規(guī)格書、設(shè)計(jì)圖紙、計(jì)算書(包括應(yīng)力和抗震分析等)、工藝規(guī)范、關(guān)鍵工藝評(píng)定、質(zhì)量計(jì)劃、跟蹤記錄、各種材料理化性能和無損檢測(cè)報(bào)告、功能性試驗(yàn)報(bào)告、使用維修手冊(cè)和制造完工報(bào)告等各種文件資料提供歸檔。 3.11 核電站一回路閥門的特殊要求 由于一回路的介質(zhì),技術(shù)參數(shù)、環(huán)境條件對(duì)閥門的安全可靠性要求等均不同于常規(guī)電站,因此除了一般要求外,還有如下特殊要求: 1)抗輻照要求 核電站閥門輻照累劑量為1200000GY,因此閥門選用的材料除了滿足工作介質(zhì)外,還應(yīng)耐輻照,即材料受輻照后其使用性能不改變;不活化,即材料的半衰期要短,半衰期長(zhǎng)的材料如銅、鈷等盡量少用,甚至不用。國外準(zhǔn)備用鎳基合金,目前我國也準(zhǔn)備使用。 2)密封要求 由于介質(zhì)是帶有放射性的含硼水,因此要求閥門密封性好,無外漏,法蘭密封應(yīng)安全可靠,為了保證閥桿無外漏,結(jié)構(gòu)上應(yīng)采用波紋管和中間引漏。為了便于清洗要求閥門內(nèi)外表面有一定的表面粗糙度,閥體內(nèi)應(yīng)盡量避免死角,防止沉積放射性顆粒。 3)填料、墊片要求 由于一回路的水質(zhì)要求,不銹鋼設(shè)備的要求。特別是薄壁設(shè)備如燃料元件包殼,蒸發(fā)管子、波紋管,被氯離子破壞的水質(zhì)會(huì)引起不銹鋼設(shè)備的點(diǎn)腐蝕。因此要求閥門選用的填料,墊片的氯離子含量應(yīng)小于100ppm,且不含有鹵素。 4)禁用材料 由于事故而產(chǎn)生的安全殼內(nèi)安全噴淋液中有NaOH和硼,因此閥門一般嚴(yán)禁使用鋁和鋅或鍍鋅,如果要用必須征得總體設(shè)計(jì)的同意。閥門不得選用低熔點(diǎn)材料如錫、鉛等,與介質(zhì)接觸的表面禁電鍍和氮化。 5)LOCA要求 裝于安全殼內(nèi)的閥門應(yīng)滿足LOCA要求,即在失水事故狀態(tài)下閥門仍能動(dòng)作,這就要求閥門選用的電動(dòng)裝置、儀器、儀表及其他附件,均應(yīng)通過LOCA試驗(yàn)。 6)結(jié)構(gòu)要求 由于閥門的介質(zhì)具有放射性,所處的環(huán)境又有一定的輻照劑量,因此要求拆裝維修閥門的速度要快,故要求閥門有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,裝拆維修容易等特點(diǎn)。閥體流道設(shè)計(jì)應(yīng)流暢,盡量減少或避免產(chǎn)生死角。表面光潔平滑,便于清洗,沖洗。 7)安全可靠的要求 閥門在核電站運(yùn)行中,起著十分重要的作用,閥門性能的好壞,會(huì)直接影響到核電站的安全,因此核電站要求閥門的性能必須安全可靠。為了達(dá)到這一目的,要求制造廠在為核電站正式提供產(chǎn)品前,必須選擇典型的具有代表性的閥門做樣機(jī)。樣機(jī)必須經(jīng)受一系列的型式試驗(yàn),如冷態(tài)性能試驗(yàn)、熱態(tài)模擬工況試驗(yàn)、壽命試驗(yàn)、地震試驗(yàn)、LOCA試驗(yàn)等,以驗(yàn)證閥門性能的安全可靠性。 8)抗震要求 核電站要求核級(jí)閥門在電站遭受地震期間或地震后,閥門能繼續(xù)保持閥門結(jié)構(gòu)和承壓邊界的完整性,及良好的工作特性。 4、的定義分類介紹 一座由兩套百萬千瓦級(jí)機(jī)組裝備的壓水堆型核電站是比較常見的合理配置,其組成為核島NI(Nuclear Island)、常規(guī)島CI(Conventional Island)和電站輔助設(shè)施BOP(Balance of Plant)三部分,而其中核島NI又包括核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)NSSS(Nuclear Steam Supply System)和核島輔助設(shè)施BNI(Balance of Nuclear Island)兩部分。NI是核電站的核心,在這里把核能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?,生產(chǎn)出大量的蒸汽去提供發(fā)電。CI是核電站的主力,在這里把熱能轉(zhuǎn)化為電能(包括汽輪發(fā)電直到電源輸出的全過程)。BOP雖然不是主角,但如同設(shè)備上的螺絲釘,同樣*。在近3萬臺(tái)的閥門中這三部分的使用數(shù)量配置比例大約為NI 43.5%、CI 45%,BOP 11.5%。由此可見,CI用閥量較多,與相同等級(jí)的火電機(jī)組閥門作比較,其特點(diǎn)是口徑規(guī)格較大,而壓力和溫度參數(shù)不算太高。因此從技術(shù)角度來看難度相對(duì)要低于NI用閥,BOP用閥不僅量少,而且技術(shù)難度更低一些。本節(jié)只對(duì)NI部分閥門的一些情況作扼要的介紹和分析。 圖3 氣動(dòng)對(duì)夾式蝶閥 上海申弘閥門有限公司主營閥門有:減壓閥(組合式減壓閥,可調(diào)式減壓閥,自力式減壓閥NI用閥門按閥的類型區(qū)分主要有閘閥、截止閥、止回閥、球閥、蝶閥、隔膜閥、安全閥、減壓閥、疏水閥和調(diào)節(jié)(控制)閥等。按使用數(shù)量占總量的比例排序依次為截止閥約33.6%,隔膜閥約26.2%,球閥約12.8%,止回閥約7.2%,蝶閥約5.7%,閘閥約5.0%,調(diào)節(jié)(控制)閥約3.5%,安全閥約2.5%,疏水閥約0.3%,減壓閥約0.2%,其他閥門約3%。而按核安全(規(guī)范)等級(jí)來分閥門又可分為核1、2及3級(jí)和非核級(jí),占NI閥門總數(shù)的份額分別約為2.3%、30%、22%和45.7%。
中有代表性的高技術(shù)參數(shù)為: 大口徑
核3級(jí)的蝶閥1200mm 核2級(jí)的主蒸汽隔離閥800mm 核1級(jí)的主回路閘閥350mm 高壓力 約1500磅級(jí) 高溫度 約350℃ 介質(zhì) 冷卻劑(硼化水)等 核電站NI用閥門約113萬臺(tái),品種規(guī)格繁多。本節(jié)主要介紹核安全(規(guī)范)1、2級(jí)中的幾種典型閥門結(jié)構(gòu)。 4.1 閘閥 核級(jí)閘閥上主要有4種結(jié)構(gòu),楔式彈性單閘板閘閥、楔式雙閘板閘閥、帶彈簧預(yù)緊的平行式雙閘板閘閥和帶頂塊撐開的平行式雙閘板閘閥。NI中閘閥的口徑DN一般都在80mm以上,核1級(jí)閘閥閥體必須采用鍛件,只有核2、3級(jí)的閘閥閥體才允許用鑄件,但由于鑄件質(zhì)量不易控制和保證,因此往往還是采用鍛件。為防止介質(zhì)外泄漏,通常閘閥都采用雙層填料帶引漏管,并設(shè)有碟簧預(yù)緊裝置來防止填料松動(dòng)。采用的驅(qū)動(dòng)方式有手動(dòng)和電動(dòng)兩種,用作電動(dòng)閘閥的電傳動(dòng)裝置應(yīng)考慮電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性對(duì)關(guān)閉力的影響,采用帶制動(dòng)功能的電機(jī),以防過載。閥體與閥蓋的連接有法蘭螺栓和壓力自封蓋兩種形式,但法蘭螺栓連接應(yīng)用更為普遍,因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)有利于加一道唇邊密封焊,密封更為可靠。4種閘閥結(jié)構(gòu)不同,性能也不同。楔式彈性單閘板閘閥具有密封副結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,堅(jiān)固可靠的特點(diǎn),但制造上要求閘板與閥體的密封面配合角度誤差要求嚴(yán)格,在主回路系統(tǒng)用得較多。楔式雙閘板閘閥結(jié)構(gòu)是火力電站慣用的結(jié)構(gòu)形式,由于楔形雙板角度可自行調(diào)節(jié),密封較為可靠,維修也較方便。帶彈簧預(yù)緊的平行式雙閘板閘閥具有閘板在關(guān)閉時(shí)載荷不會(huì)陡增的優(yōu)點(diǎn),但同時(shí)會(huì)帶來彈簧力使閘板在啟閉時(shí)始終不脫開閥座,密封面相對(duì)磨損要大,同時(shí)閘板密封副零件多,組裝不便。帶頂塊撐開的平行式雙閘板閘閥采用的是靠頂塊使兩閘板沿斜面錯(cuò)開的方法來使閘閥關(guān)緊,密封比較可靠,但也存在閘板密封副零件多的問題。除了上述的4種結(jié)構(gòu)外,還有兩種無填料函的閘閥。一種是國外報(bào)道過的液壓驅(qū)動(dòng)的閘閥,借助自身壓力水推動(dòng)活塞開啟或關(guān)閉閥門。由于活塞通過閥桿直接與閘板相連,因此沒有填料密封,可以避免外漏點(diǎn)。但活塞與缸體的密封很難做到一點(diǎn)不漏,因此如何保持壓力的穩(wěn)定需在控制系統(tǒng)中采取措施。另一種是我國自行設(shè)計(jì)研制成功的全封閉型電動(dòng)閘閥,該閥采用了特制的屏閉式電機(jī),通過浸水工作的內(nèi)行星減速機(jī)構(gòu)使閘板作啟閉運(yùn)動(dòng),由于采用了滾動(dòng)絲杠副,而且無填料,因此減少了能耗,并且對(duì)保證運(yùn)行安全和簡(jiǎn)化維護(hù)保養(yǎng)都有良好的效果。這兩種閘閥存在的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,造價(jià)較高。 的定義 下面對(duì)主要的閘閥類型和應(yīng)用情況作一個(gè)羅列: 1)焊接連接液動(dòng)雙閘板平行式閘閥,公稱壓力PN17.5MPa,工作溫度315℃,公稱通徑DN350~400mm。 2)輕水冷卻劑一回路上(主要)應(yīng)用的電動(dòng)楔式雙閘板閘閥,公稱壓力PN45.0MPa,溫度500℃,公稱通徑DN500mm。 3)大功率石墨慢化反應(yīng)堆核電廠一回路上(主要)應(yīng)用的電動(dòng)楔式雙閘板閘閥,公稱壓力PN10.0MPa,公稱通徑DN800mm,工作溫度290℃。 4)汽輪機(jī)裝置的蒸汽和工藝水管路上(主要)應(yīng)用焊接連接電動(dòng)彈性板閘閥,公稱壓力PN2.5MPa,工作溫度200℃,公稱通徑DN100~800mm。 5)大功率石墨慢化沸水堆核電廠釋熱元件換料機(jī)用的雙閘板帶導(dǎo)流孔平行式閘閥,其公稱壓力PN8.0MPa,開啟或關(guān)閉閥門只能在壓力降為△P≤1.0MPa下進(jìn)行。 6)快中子反應(yīng)堆核動(dòng)力裝置帶冷凍固封填料的彈性板閘閥。 7)水—水動(dòng)力堆機(jī)組用的內(nèi)壓自密封式閥蓋楔式雙閘板閘閥,公稱壓力PN16.0MPa,公稱通徑DN500mm。 8)行程部件上帶蝶形彈簧的楔式雙閘板閘閥,中法蘭采用螺栓連接,采用密封焊。 4.2 截止閥 核級(jí)截止閥通常有3種結(jié)構(gòu),填料式截止閥、波紋管式截止閥和金屬膜片式截止閥。NI中截止閥的口徑一般為DN<50mm,少量達(dá)到80mm。截止閥閥體大多采用模鍛成型,進(jìn)出口流道均需設(shè)計(jì)成由加工而成的帶斜度的直孔,因此流體阻力相應(yīng)來說較大。驅(qū)動(dòng)方式一般為手動(dòng)和氣動(dòng),采用電動(dòng)時(shí)一定要考慮行程和力矩控制的準(zhǔn)確性。填料式截止閥采用帶碟簧加載的雙填料結(jié)構(gòu),閥體與閥蓋的連接有法蘭和螺紋兩種,并應(yīng)設(shè)有唇邊密封焊。波紋管式截止閥是用波紋管作為*道密封,以保證不發(fā)生外泄漏,并備有填料函以防波紋管一旦出現(xiàn)破壞時(shí)閥門尚可暫時(shí)工作,不致使事故擴(kuò)大。波紋管至少為雙層,高壓時(shí)更需采用三層甚至多層。金屬膜片式截止閥是用金屬膜片作密封件,使閥桿與內(nèi)腔隔離,在體型上常設(shè)計(jì)成Y形結(jié)構(gòu),以減小其流體阻力。但這種閥的開度不應(yīng)過大,否則對(duì)膜片的疲勞和壽命都會(huì)產(chǎn)生不利的后果。 截止閥主要用在輔助管線上,介質(zhì)為中等參數(shù)的水和蒸汽,公稱通徑DN10~350mm,公稱壓力PN17.2MPa;工作溫度371℃,該閥多為波紋管密封,焊接連接。 4.3 蝶閥 核級(jí)蝶閥(圖4)通常有3種結(jié)構(gòu),同軸直連式襯膠蝶閥、偏心式金屬密封蝶閥和雙動(dòng)式金屬密封蝶閥。NI中蝶閥的口徑從DN50~1200mm。其中同軸直連式襯膠蝶閥大多用于BNI中輸送冷卻水、生水和除鹽水等介質(zhì)的系統(tǒng)。由于采用的是橡膠軟密封,壓力低于150磅級(jí),核級(jí)別一般均為3級(jí),配置上手柄、蝸輪副、氣動(dòng)裝置或電動(dòng)裝置可實(shí)現(xiàn)閥門的啟閉或調(diào)節(jié)功能。金屬密封蝶閥則常用在安全殼內(nèi)輸送空氣介質(zhì)的系統(tǒng)中。偏心式結(jié)構(gòu)蝶閥是依靠蝶板回轉(zhuǎn)到大偏心距時(shí)產(chǎn)生與閥體密封面的接觸和壓緊而實(shí)現(xiàn)關(guān)閉,由于存在相對(duì)的磨擦,密封面容易受磨損,而且對(duì)加工尺寸控制要求也較高。雙動(dòng)式蝶閥的結(jié)構(gòu)是借助凸輪機(jī)構(gòu)使蝶板在回轉(zhuǎn)前先脫離與閥體密封面的接觸,然后再回轉(zhuǎn)90°,同時(shí)閥板上的密封面是采用一種特殊的帶內(nèi)支承的金屬O形環(huán),具有自密封能力,配有帶彈簧復(fù)位的氣動(dòng)裝置能可靠地實(shí)現(xiàn)緊急切斷或排放介質(zhì)的功能。 圖4 幾種蝶閥結(jié)構(gòu) 主要用在核電廠冷卻系統(tǒng)中,公稱壓力PN0.3~2.5MPa以下,工作溫度在100~150℃,公稱通徑DN80~5500mm。風(fēng)道系統(tǒng)中應(yīng)用快速關(guān)閉蝶閥,公稱通徑DN400~1200mm。 4.4 電磁閥 公稱壓力PN4.0MPa,工作溫度≤150℃,公稱通徑DN≤150mm,其優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作時(shí)間較短、尺寸小、重量輕、可用交、直流電源來操作,動(dòng)作時(shí)間在零點(diǎn)幾秒到3秒。 4.5 調(diào)節(jié)閥 為了保證核動(dòng)力裝置的自動(dòng)化,要求使用大量的調(diào)節(jié),主要功能是以一定的精度保持流量、壓力、溫度、水位等這樣一些規(guī)定被調(diào)節(jié)的參數(shù)。 調(diào)節(jié)閥按操縱方式可分為:由外部能源(氣動(dòng)、液動(dòng)或電動(dòng))來操縱的調(diào)節(jié)閥;靠工作介質(zhì)本身而無外部能源操縱的調(diào)節(jié)閥;手動(dòng)調(diào)節(jié)閥;直接作用式調(diào)節(jié)器。按調(diào)節(jié)介質(zhì)流量的方式分:?jiǎn)巫碗p座調(diào)節(jié)閥、調(diào)節(jié)閘閥、球形調(diào)節(jié)閥和蝶形調(diào)節(jié)閥。在核電廠應(yīng)用廣的是雙座和單座調(diào)節(jié)閥。 核電站用調(diào)節(jié)閥技術(shù)參數(shù)范圍:公稱通徑DN1.5~500mm;公稱壓力PN4.1~68.8MPa;工作溫度538℃。 4.6 安全閥 核級(jí)安全閥(圖5)主要有3種結(jié)構(gòu),波紋管密封彈簧式安全閥、帶助動(dòng)器的全啟型彈簧式安全閥和帶探測(cè)器的先導(dǎo)式安全閥。NI中安全閥的用量雖不大,但涉及的面很廣,每一重要系統(tǒng)的管線、容器和設(shè)備上都裝有安全閥,口徑從DN15~200mm,本文僅介紹幾種有代表性的核1、2級(jí)的安全閥結(jié)構(gòu)。波紋管密封彈簧式安全閥由于采用了波紋管密封結(jié)構(gòu),防止了介質(zhì)進(jìn)入閥瓣上部的閥桿和彈簧工作腔的可能,從而當(dāng)安全閥在超壓排放介質(zhì)時(shí)不會(huì)有絲亳的外漏現(xiàn)象發(fā)生。同時(shí)為防止出現(xiàn)因波紋管偶然損壞而造成的泄漏,上腔的外壁上還設(shè)有引漏管。閥門設(shè)有手動(dòng)強(qiáng)制開啟手柄,以備必要時(shí)使用。手柄的轉(zhuǎn)軸設(shè)有填料密封函,以防止介質(zhì)的泄漏發(fā)生。閥門還設(shè)有可調(diào)節(jié)的下檔環(huán)來改變閥瓣的升程或回座。帶助動(dòng)器的全啟型彈簧式安全閥用于主蒸汽系統(tǒng),雖沒有放射性危害,但事關(guān)整個(gè)電站的安全,其重要性不亞于用在冷卻劑介質(zhì)的閥門。該閥口徑大(DN200mm),采用上、下雙調(diào)節(jié)環(huán)結(jié)構(gòu)來保證閥瓣達(dá)到全升程。同時(shí),為防止出現(xiàn)超壓時(shí)不開啟或開啟后關(guān)不嚴(yán)的現(xiàn)象,閥門的上部還設(shè)有助動(dòng)器。需要時(shí)可借助氣源壓力對(duì)薄膜的作用而產(chǎn)生的附加力來幫助提升或關(guān)嚴(yán)閥瓣,從而保證安全功能。帶探測(cè)器的先導(dǎo)式安全閥是NI中十分關(guān)鍵的設(shè)備,是用來保護(hù)穩(wěn)壓器的,不僅壓力參數(shù)高,排量大,更主要的是介質(zhì)為帶放射性的冷卻劑,美國三哩島核電站泄漏就是由于主安全閥前的導(dǎo)閥起跳后閥瓣受卡阻而未能回座導(dǎo)致核泄漏的。而帶探測(cè)器的先導(dǎo)式安全閥,由于采用了探測(cè)器,根據(jù)壓力變化與彈簧力平衡的敏感關(guān)系來改變位置控制釋放和加充介質(zhì)的兩個(gè)觸點(diǎn)的原理,從結(jié)構(gòu)上避免了卡阻問題,主閥采用的是正作用式帶彈簧預(yù)緊和波紋管密封的閥瓣結(jié)構(gòu),達(dá)到了可靠的密封效果。 在核電廠的一回路上,安全閥一般安裝在容積補(bǔ)償器上,除了一回路的主安全閥外,在冷水反應(yīng)堆的每個(gè)環(huán)路被封閉的部分,還安裝了通徑較小的附加安全閥。 核電廠主要應(yīng)用:直接作用式安全閥(全啟式和微啟式),先導(dǎo)安全閥(公稱通徑DN600mm,動(dòng)作壓力為1.265MPa),帶輔助裝置的先導(dǎo)安全閥,防爆膜裝置等。 核電站用安全閥技術(shù)參數(shù)范圍:公稱通徑DN15~1500mm;公稱壓力PN2.0~70MPa;工作溫度253~535℃。 4.7 保護(hù)閥和分相閥 保護(hù)閥如同安全閥一樣,用以防止所在系統(tǒng)發(fā)生事故工況,當(dāng)所在監(jiān)視的參數(shù)超出規(guī)定值時(shí)自行關(guān)閉。保護(hù)閥可分成自動(dòng)動(dòng)作和受控保護(hù)裝置,自動(dòng)動(dòng)作保護(hù)閥包括止回閥和切斷閥,保護(hù)裝置由快速切斷裝置(快速切斷閥、閘閥和停汽閥)、敏感元件(反映受控參數(shù)的變化并給出執(zhí)行信號(hào))和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(氣動(dòng)、液動(dòng)和電動(dòng))所組成。保護(hù)閥的結(jié)構(gòu)和閘閥、截止閥相似,但其不同特點(diǎn)是快速動(dòng)作,其快速動(dòng)作閥的公稱通徑可達(dá)DN700~800mm。 4.8 快速動(dòng)作閘閥 是用來把蒸汽發(fā)生器和汽輪機(jī)斷開,其工作介質(zhì)為蒸汽,工作壓力級(jí)為Class600~2500,公稱管徑為2.5in~30in,工作溫度為29℃~1050℃。殼體材料為WCB、WC6、WC9,連接方式為對(duì)焊連接與法蘭連接。 4.9的定義 分相閥 在核動(dòng)力裝置的分相閥中,主要使用的是蒸汽疏水閥,主要用來自動(dòng)地排除蒸汽管道內(nèi)的凝結(jié)水,通常用敞口向上浮子式蒸汽疏水閥,熱動(dòng)力型圓盤式蒸汽疏水閥和熱靜力型雙金屬片式蒸汽疏水閥。 核電站用疏水閥技術(shù)參數(shù)范圍:公稱通徑DN25~50mm;公稱壓力PN6.3~15MPa。 4.10 隔膜閥 主要用于核電站核島系統(tǒng)中放射性水蒸氣重水,公稱通徑DN8~500mm。 該閥在核島系統(tǒng)中約占所用閥門總數(shù)的26.2%。 4.11 球閥 公稱通徑DN6~350mm;公稱壓力PN1.0~14.5MPa ;工作溫度196~500℃。該閥在核島系統(tǒng)中約占所用閥門總數(shù)的12.8%。 4.12 止回閥 核級(jí)止回閥(圖6)主要有3種結(jié)構(gòu),旋啟式止回閥、升降式止回閥和雙板式止回閥。NI中用于一回路的止回閥主要是旋啟式和升降式兩種,旋啟式止回閥的口徑一般都在80mm以上,與閘閥相對(duì)應(yīng)。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是搖桿的銷軸采用內(nèi)裝式,固定在閥體內(nèi),這主要是為了消除可能形成的漏點(diǎn)。升降式止回閥的口徑一般都在50mm以下,與截止閥相對(duì)應(yīng)。其結(jié)構(gòu)又分不帶彈簧和帶彈簧的兩種。兩種結(jié)構(gòu)各有利弊,帶彈簧的結(jié)構(gòu)復(fù)位可靠,能及時(shí)回座,但在小壓差的工況下由于流阻大增加能耗,導(dǎo)致閥瓣開不到位而影響流量。不帶彈簧的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但容易造成卡阻而不復(fù)位,因此必須注意閥瓣與閥蓋內(nèi)孔的配合間隙和導(dǎo)向長(zhǎng)度,并要注意合適的材料匹配。而雙板式止回閥式法蘭,兩塊半圓形的閥板由扭力彈簧控制復(fù)位,開啟時(shí)介質(zhì)推動(dòng)閥板回轉(zhuǎn)向中軸線并靠,形成一夾角,流體阻力比旋啟式和升降式止回閥小。這種閥的口徑范圍較大,從DN50~700mm。 圖6 幾種止回閥結(jié)構(gòu) 4.13 隔離閥 主要用于核電站反應(yīng)堆冷卻水的一回路隔離閥和輕水堆飽和蒸汽的主蒸汽隔離閥。其公稱通徑DN450~1250mm。 主蒸汽隔離閥主蒸汽隔離閥(圖7)常見的有3種結(jié)構(gòu),閘閥型主蒸汽隔離閥、截止閥型主蒸汽隔離閥和止回閥型主蒸汽隔離閥。主蒸汽隔離閥好比是NI生產(chǎn)的蒸汽輸出到CI去的咽喉。雖然輸送的是不帶放射性的介質(zhì),主體材料也不需采用不銹鋼制作,但它仍不失為核電站重要的閥門之一。閘閥型隔離閥使用得較廣泛,由于是直通式的,因此與截止閥型和止回閥型兩種結(jié)構(gòu)相比,流體阻力要小,即使采用適當(dāng)?shù)目s徑仍能保持足夠的流通量。閥門采用楔式雙閘板和壓力自封蓋結(jié)構(gòu),帶有電動(dòng)和手動(dòng)泵,用油壓推動(dòng)活塞把閘板提升使閥門全程開啟,與此同時(shí)通過活塞對(duì)球形儲(chǔ)能罐腔內(nèi)所充氣體的壓縮形成高壓,因此又稱此為蓄能式結(jié)構(gòu)。正常工況下閥門處在開啟狀態(tài),當(dāng)出現(xiàn)應(yīng)急事故或任何需要切斷主管線的信號(hào)時(shí)閥門能自動(dòng)迅速地在幾秒鐘之內(nèi)靠氣體的能量克服油阻而關(guān)閉。截止閥型的隔離閥與閘閥型相比,具有開啟行程短的優(yōu)點(diǎn),但流體阻力要大,為減小流阻閥體常采用呈45°傾斜的Y形結(jié)構(gòu)(直流式)。介質(zhì)為反向流動(dòng),為減少開啟閥門的操作力,閥瓣往往設(shè)計(jì)成先導(dǎo)式雙閥瓣結(jié)構(gòu),利用空氣壓力推動(dòng)氣缸內(nèi)的活塞,同時(shí)壓縮彈簧使閥瓣提升并保持在必須的高度。當(dāng)需要緊急關(guān)閉時(shí),閥門就會(huì)自動(dòng)地排出空氣,借助彈簧力可以快速地(2~3s,甚至更短的時(shí)間內(nèi))關(guān)閉閥門。止回閥型隔離閥的結(jié)構(gòu)形狀類似于一臺(tái)升降式止回閥,其介質(zhì)的流向也是反流。此種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是閥瓣的提升借助外來介質(zhì),回座依靠彈簧力,運(yùn)動(dòng)部件全部包容在體腔內(nèi),而且無填料,可靠性高。閥門全行程操作時(shí)間可在0.5~10s內(nèi)按要求調(diào)節(jié)。閥門占有的空間和高度較小,制造和維護(hù)費(fèi)用較低。與本產(chǎn)品相關(guān)論文:200X先導(dǎo)隔膜式水用減壓閥安裝要求 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