某核电厂大口径核级蝶阀开启卡涩故障分析与处理

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1、某核电厂大口径核级蝶阀开启卡涩故障分析与处理（福建宁德核电有限公司电厂福建福鼎355200）摘要：针对大口径蝶阀开启卡涩故障，从阀门结构上对故障进行分析,辅以理论计算为证明，确定阀门故障的根木原因和促成因素，并提出相应的解决方案。关键词：核安全；大口径；蝶阀；卡涩ND核电厂是中国核电大发展新建项目之一，规划总容量6台百万千瓦级，采用CPR1000技术路线，1、2号机组己分别于2013年4月15日、2014年5月4H投产。从机组调试开始，该核电厂己出现一系列的阀门缺陷，尤其是各核电厂共性的或对核安全产生较大影响的缺陷还是值得生产厂家和设备维护部门

2、继续深入研究探讨。1案例描述1.1故障描述2012年10月3日执行N-OP-T-1-RPA-032试验，1RRI035VN阀门开启时卡住不动作，1RRI036VN情况类似；2012年10月14日对整阀更换过的1RRI035VN（借用3号机）常闭状态下再验证试验，阀门不能开启。1.2故障影响EAS系统作为专设安全系统，事故工况下，安全壳内温度、压力升高时，该系统可启动喷淋，将安全壳内温度、压力降低至可接受的水平，保证第三道安全屏障的完整性。RRI035/036VN作为EAS001/002RF换热器冷却水出口隔离阀,该阀无法打开将导致EAS001/

3、002RF不可用，EAS系统进入地坑取水循环阶段后，EAS系统热量无法导出，从而导致喷淋系统不可用。2故障分析2.1结构分析RRI035/036VN为对夹式气动蝶阀，阀门型号：600H3D6G71X-16C,公称通径:DN600mm，公称压力:PN16,失气开阀门，阀门开启时间≤120S。阀门由衬胶对夹式蝶阀及其气动装置组成。衬胶对夹式蝶阀由阀体、碟版、阀座、阀轴等组成，通过碟版与橡胶阀座的过盈来实现阀门的密封。气动装置为拨叉式单作用气缸，气缸侧进气，活塞推动拨叉旋转，输出力矩关阀，并压缩弹簧储能，气缸侧停止进气，弹簧复位，推动活塞，带动

4、拨叉旋转，输出力矩开阀。结构见下图1、2。阀门出现卡涩超时的原因一般有两方面因素：气动装置输出力矩偏小；影响气动装置扭矩变化的因素不多，主要是弹簧力；若弹簧力设计裕度不够，将导致弹簧力偏小，阀门无法打开。阀门本体操作扭矩较大。影响阀门本体操作扭矩的因素主要是：蝶板与橡胶阀座的密封过盈量；对于软密封阀门，长期无相对运动，其结合面会形成一定的结合力，在动作几次后这种结合力会显著减小；图1阀门结构简图Fig.lThevalvestructurediagram图2气动装置结构图Fig.2Pneumaticdevicestructurediagram此阀

5、为上下阀轴结构，阀门在双泵启动高压差下，阀瓣产生位移，上、下阀轴产生偏斜II转动不同步，加大阀门操作扭矩。基于以上分析，结合阀门出现无法开启的故障现象、检修历史情况，初步分析阀门卡涩的原因见表1:2.2理论计算分析蝶阀的阀杆力矩：MD=Mm+Mc+Mt+Mj+Md式中，Mm为关闭时密封面间摩擦力矩，Me为阀杆轴承间的摩檫力矩，Mt为0型摩檫力矩，Mj为静水力矩，当阀杆垂直安装吋为0,Md为动水力矩。阀门操作扭矩由以上各因素组成，由于蝶阀的结构特点和动水力矩的特点，阀门在关位开启的力矩及开启、关闭过程中的力矩并不相同。关闭位置开启初始：MDoc=

6、Mm+Mc+Mt+Mj+Md开启过程：MDo=Mc+Mt+Mj+Md关闭过程：MDc=Mc+Mt+Mj-Md上述公式中各力矩值计算如下：Mm=4Qm*Bm*Fm*R2；式中，密封面必须比压QM,对应中等硬度橡胶QM=（0.4+0.6P）/√（Bm/10）,Bm密封面接触宽度（设计选定为7mm）,P为设计压差1.2Mpa,Fm为密封面间的摩擦因数（橡胶取0.8），R为阀瓣的密封半径（DN600蝶阀设计选定为294mm）。故Mm=4Qm*Bm*Fm*R2=4*1.34*7*0.8*2942=2592N•mMC=（∏D

7、2*Ds/8）Fc*AP；式中D为阀瓣的密封直径（DN600蝶阀设计选定为588mm）,Ds为阀轴直径（设计选定为70mm）,AP为阀瓣前后压差（关闭状态为设计压差1.2Mpa）,Fc为阀轴与轴承间的静态摩擦因数，（对于自润滑轴承取最大值fc=0.15）o全开位置：Me与阀瓣前后压差成正比，在全开位置接近0。关闭位置：Mc=（∏D2*Ds/8）Fc*AP=（3.14×5882×70/8）×0.15×1.2/1000=1709.9N•mMj为静水力矩，当阀杆垂直安装时为0。Mt为

8、0型圈摩檫力矩，因密封0型圈长度短，密封过盈由轴承限定，摩擦力较小，忽略0型圈摩擦力。Md在关闭位置开启初始时为0;并经过厂家试验验证动水力矩Md在阀