電動閥診斷技術(shù)在核電廠的應(yīng)用

摘要：福島核事故發(fā)生之后，核電站的安全性再度受到全社會的關(guān)注，而電動閥廣泛應(yīng)用于核電廠的專設(shè)安全系統(tǒng)中，其可靠性直接關(guān)系到系統(tǒng)的安全與否。電動閥診斷技術(shù)作為一種新型技術(shù)，是提高電動閥可靠性的有效技術(shù)手段。文章介紹了如何確定診斷試驗的驗收標(biāo)準(zhǔn)以及應(yīng)用該技術(shù)正確設(shè)置閥門并提高設(shè)備的可靠性。

關(guān)鍵詞：電動閥；診斷試驗；裕量；周期性驗證試驗；核電廠 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TH138 文章編號：1009-2374（2015）22-0042-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.22.021

電動閥廣泛應(yīng)用于核電廠的專設(shè)安全系統(tǒng)中，與系統(tǒng)的安全息息相關(guān)，電動閥的失效可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的核安全事故，美國三哩島核事故主要原因之一就是電動閥失效，因此在事故后的原因分析和后續(xù)行動中，美國核管會對閥門的在事故工況下能否執(zhí)行其安全功能及閥門的可靠性給予了高度的關(guān)注，并發(fā)布了一系列的文件，如GL89-10、GL96-05等，其中就要求確保電動閥在設(shè)計基準(zhǔn)條件下能執(zhí)行其功能。電動閥診斷技術(shù)就由此發(fā)展而來，本文主要介紹在核電廠如何應(yīng)用電動閥診斷技術(shù)正確設(shè)置閥門和提高設(shè)備的可靠性。

1 電動閥診斷技術(shù)簡介

1.1 電動閥診斷試驗的背景

電動閥診斷試驗是美國核管會要求運營核電站必須執(zhí)行的監(jiān)督項目，其要求包括利用診斷測試系統(tǒng)確認(rèn)和驗證電動閥能夠在設(shè)計基準(zhǔn)工況下執(zhí)行其功能，建立電動閥初始數(shù)據(jù)庫，在電站運行壽命內(nèi)對電動閥進(jìn)行定期驗證試驗。在三門核電1、2號機(jī)組的最終安全分析報告中也對電動閥的診斷試驗做了明確要求。

1.2 電動閥診斷試驗的原理

電動閥診斷試驗是利用安裝在閥桿上的應(yīng)力傳感器及安裝在執(zhí)行機(jī)構(gòu)電氣回路和控制回路中的輔助測試裝置，在閥門開關(guān)過程中實時跟蹤采集閥桿所受到的軸向推力及扭矩以及電機(jī)的工作電流、工作電壓、控制回路中控制開關(guān)的動作時間等數(shù)據(jù)，從而獲得電動閥的運行性能。

2 確定診斷試驗的驗收標(biāo)準(zhǔn)

3 基準(zhǔn)診斷試驗與周期性驗證試驗

3.1 基準(zhǔn)診斷試驗

試驗人員根據(jù)前面的計算結(jié)果對電動閥的力矩開關(guān)和限位開關(guān)的初步調(diào)整，然后利用診斷試驗設(shè)備測量閥桿上的推力和扭矩，驗證和調(diào)整力矩開關(guān)和限位開關(guān)的設(shè)置，最終使閥桿上的推力在試驗窗口之內(nèi)。與此同時，還應(yīng)驗證：

3.1.1 用于支持設(shè)定值計算的假設(shè)是保守的，主要有：（1）測量的填料摩擦力小于計算時的假定值；（2）測量的閥桿和閥桿螺母間的摩擦系數(shù)小于計算時的假定值；（3）測量的閘板和閥座之間的摩擦系數(shù)小于計算時的假定值。

3.1.2 確保沒有重要的或無法解釋的異常表現(xiàn)。

3.1.3 確保與上次試驗相比沒有重要的或無法解釋的性能變化。通過診斷試驗得到的閥桿推力曲線，可以獲得在力矩開關(guān)/限位開關(guān)動作時閥桿上的推力，從而計算出閥門的實際裕量：實際裕量=測量推力-閥門實際所需推力閥門實際所需推力。

3.2 周期性驗證試驗

根據(jù)NRC Generic Letter 96-05和三門核電1、2號機(jī)組最終安全分析報告的要求，所有安全級電動閥均需要進(jìn)行周期性驗證試驗，根據(jù)周期性驗證試驗的結(jié)果，確定是否需要對閥門進(jìn)行調(diào)整和維修，試驗的周期跟裕量和風(fēng)險等級有關(guān)，如表1所示：

通過周期性驗證試驗，不但能夠驗證電動閥能夠在設(shè)計基準(zhǔn)工況下執(zhí)行其功能，還可對試驗結(jié)果進(jìn)行趨勢分析，及時發(fā)現(xiàn)并跟蹤設(shè)備的降質(zhì)，從而實現(xiàn)狀態(tài)維修，提高設(shè)備的可靠性。跟蹤和趨勢分析的參數(shù)主要為電動閥失效、閥桿潤滑降質(zhì)、裕量、閥桿螺母磨損、閘板拔出力、最大落座力、行程時間等。

4 結(jié)語

本文著重介紹了如何確定電動閥診斷試驗的驗收標(biāo)準(zhǔn)和利用電動閥診斷技術(shù)對電動閥進(jìn)行設(shè)置，從而保證其能夠在設(shè)計基準(zhǔn)工況下執(zhí)行其功能。利用電動閥診斷技術(shù)不但能夠定量地確定設(shè)備的可用性，還能作為狀態(tài)維修的一種工具，及時發(fā)現(xiàn)并跟蹤設(shè)備的降質(zhì)，進(jìn)行趨勢分析和有針對性的維修活動，從而提高設(shè)備的可靠性，值得在其他核電站推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] EPRI，Nuclear Maintenance Applications Center：Application Guide for Motor-Operated Valves in Nuclear Power Plants-Revision2，2007.

[2] NRC，NRC Generic Letter89-10：Safety-Related Motor-Operated Valve Testing and Surveillance Results of the Public Workshops，June28，1989.

[3] NRC，NRC Generic Letter96-05：Periodic Verification design-basis Capability of Safety-Related Motor-Operated Valve，September18，1996.

[4] NRC，Resolution of Generic Safety Issue158：Performance of Safety-Related Power-Operated Valves Under Design Basis Conditions，March 15，2000.

作者簡介：許龍龍（1988-），男，新疆塔城人，三門核電有限公司助理工程師，研究方向：電動閥的調(diào)試與維修。

（責(zé)任編輯：陳 倩）