停堆系统快开阀性能分析与改进.pdf

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1、５９２化工自动化及仪表第４２卷停堆系统快开阀性能分析与改进王晓峰徐清华李知博金宏卓（中核核电运行管理有限公司，浙江嘉兴３１４３００）摘要针对停堆系统快开阀的开启时间很难满足现场设计要求的问题，在对阀门性能和故障原因分析的基础上，提出了提高快开阀开启时间的改进方法。多次试验验证的结果表明：改造后的快开阀开启时间满足了系统的设计要求。关键词快开阀停堆系统开启时间性能改进＋中图分类号ＴＨ１３７．５２１文献标识码Ｂ文章编号１０００-３９３２（２０１５）０５-０５９２-０４停堆系统是重水堆所特有的一个安全系统，箱内的高压氦气就迅速将可用的毒物罐内的毒物也是反应

2、堆安全系统中的一个重要系统。停堆系压入堆芯，停堆系统立即动作。统中有６个快开阀，其作用就是当主控室发出停堆信号后，使贮存箱内的高压高纯氦气将６个毒物罐内的硝酸钆注入重水溶液，以迅速终止链式反应、降低反应堆功率，从而达到停堆的目的。整个停堆所用时间主要包括停堆信号给出／传输时间、快开阀开启时间和毒物分配时间，其中快开阀开启时间尤其重要。但在现场实际操作中发现，由于阀门设计上存在问题，导致阀门开启时间不能满足设计要求。因此笔者针对上述问题，对停堆系统快开阀的性能和故障原因进行分析，提出提高快开阀开启时间的改进措施。图１某停堆系统中的阀门布置示意图１停堆系

3、统现场阀门布置某停堆系统快开阀组部分采用的是“三取２阀门结构原理二”逻辑，阀门布置如图１所示。正常工况下，停每个阀门的气缸顶盖上都装配了５个快速堆系统阀门处于常闭状态。当某个通道（如Ｇ）进／排放口，既用于快速进气又用于快速排气，改脱扣时，隶属该通道的两个快开阀（如ＰＶ-１Ｇ／造前的阀门结构如图２所示。快速排放阀的工作ＰＶ-２Ｇ）迅速开启，而该通道的排放阀（ＰＶ-３Ｇ）则原理如图３所示，当电磁阀得电时，进气管线中的关闭，使贮存箱压力仅扩散至ＰＶ-２Ｊ和ＰＶ-３Ｇ入压力大于气缸内部压力，仪表压空通过电磁阀进口，而不对毒物罐内的毒物产生影响。若该通道入快速

4、排放口的入口经出口到达阀门气缸，压缩复位，两个快开阀（ＰＶ-１Ｇ／ＰＶ-２Ｇ）关闭，相应的弹簧使阀门关上；当电磁阀失电时，进气管线中的排放阀（ＰＶ-３Ｇ）开启，ＰＶ-１Ｇ、ＰＶ-２Ｊ和ＰＶ-３Ｇ三压力小于气缸内部压力，电磁阀先将快速排放阀个阀门之间存留的少量与贮存箱内压力相等的氦入口到电磁阀仪表压空管中的气排空，然后阀门气被排至厂房大气中，当这部分氦气卸压至气缸的仪表压空通过快速排放阀出口往排放口排７０ｋＰａ（即逆止阀的回座压力）时，逆止阀正向关气（不再通过电磁阀排出气缸的气），弹簧复位使闭。若通道Ｇ脱扣后另外一个通道Ｊ又脱扣，即阀门打开，从而实现快

5、开。ＰＶ-１Ｊ／ＰＶ-２Ｊ开启、ＰＶ-３Ｊ关闭，这样就会在ＴＫ１０与ＰＶ-１Ｇ、ＰＶ-２Ｊ所在管线间形成通路，氦气贮存收稿日期：２０１５-０３-３０（修改稿）第５期王晓峰等．停堆系统快开阀性能分析与改进５９３气动阀门诊断装置对阀门的行程和位置开关进行精确设定（图５），当阀门开到８８％（１．６７ｃｍ）时，阀门的流量已接近最大，和行程开关设定在９５％时的流量基本一致，不影响测试结果。因此将阀门的位置开关设定在行程的８８％和５％，对其进行数次时间测试后仍未达到要求，测试结果见表１。图２改造前的阀门结构图５阀门行程和位置开关设定表１阀门诊断装置时间测试结果ｍ

6、ｓ图３快速排放阀的工作原理为了防止因阀门误动导致反应堆停堆，在阀时间测试阀门编号门的进气管路上装有备用气罐并采用双气路供１２３４５气，以确保阀门在正常状态下一直处于关闭状态。ＰＶ-１Ｇ２１４２０１１４６１４７１８５３阀门时间测试ＰＶ-２Ｇ１４０１４３１４１１４０１４１使用气动阀门诊断装置和ＨＯＫＩＯ８８３５记录ＰＶ-１Ｈ１５６１５６１５４１５７１５３仪对阀门行程、位置开关、气源压力和电磁阀的气ＰＶ-２Ｈ１４５１４３１４２２０７１３８动先导阀供气压力进行调整。行程设定在ＰＶ-１Ｊ１６２１６２１６８１６２１６１１．９０ｃｍ，气源压力４８２ｋＰａ，气动先导

7、阀供气压力ＰＶ-２Ｊ１６０１６１１６１１６０１６２３１０ｋＰａ，行程开关设定在行程的９５％和５％，对阀门进行测试，时间均未达到要求。对图４（１ｉｎ＝另外，通过电站数字控制计算机系统对阀门２５．４ｍｍ）中阀门的流量特性曲线进行分析，使用进行开关时间测试，结果也均不合格，超出了系统要求。４故障原因分析与改进４．１快开阀气动头排气速度过慢考虑到机组的安全，快开阀被设计成失效安全的失气开型，即快开阀要开启，气动头要快速排气。因此，快开阀的开启时间直接影响排气速度。排气时虽然设计有５个快速排放阀，但这５个快速排放阀是串联的，导致各个快速排放阀的排气量分配存在很

8、大差异，使各快速排放阀不能各尽所能。快开阀气动头最初的设计如图６所示，电磁阀安装在阀门的侧面，与最近的快速排