主蒸汽隔離閥油壓問題分析及應(yīng)對措施

吳錦財 張振鵬

摘 要：M310機(jī)組主蒸汽隔離閥主要用于在緊急工況下快速關(guān)閉，緩解事故后果，是核電廠的關(guān)鍵重要設(shè)備之一。但在機(jī)組運行過程中發(fā)現(xiàn)主蒸汽隔離閥的油壓會隨著環(huán)境變化會過高或過低，有導(dǎo)致閥門誤關(guān)的風(fēng)險，引起機(jī)組出現(xiàn)重大瞬態(tài)的風(fēng)險。核電廠通過一系列措施成功應(yīng)對了油壓的大幅度變化，為機(jī)組安全穩(wěn)定運行提供保障。

關(guān)鍵詞：主蒸汽隔離閥;油壓;誤關(guān)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.17.167

0 引言

主蒸汽隔離閥作為核電廠的關(guān)鍵安全級設(shè)備，在核電廠正常運行中起著至關(guān)重要的作用，但如果閥門意外關(guān)閉將導(dǎo)致機(jī)組發(fā)生大的瞬態(tài)，也會威脅機(jī)組的安全運行。主蒸汽隔離閥油壓的變化會影響主蒸汽隔離閥動作情況，進(jìn)而影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運行，所以對主蒸汽隔離閥油壓的關(guān)注也顯得尤為重要。

1 主蒸汽隔離閥結(jié)構(gòu)

主蒸汽隔離閥為雙閘板楔形閘閥，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)由一個氮氣儲罐和一個與其連接的液壓缸組成，貯罐中的氮氣用作不會失效的關(guān)閉彈簧，關(guān)閉時不需要其他能動裝置。要開啟閥門時，則需要通過一個氣動泵將液壓油打入執(zhí)行機(jī)構(gòu)，克服氮氣壓力和閥桿自重，從而打開閥門。閥門的開啟通過一個控制回路來實現(xiàn)。而閥門關(guān)閉則用過控制回路將控制油排到一個儲槽里，控制回路可以調(diào)節(jié)控制油的排放速度從而控制閥門的關(guān)閉速度。兩個控制回路互為冗余，分別由A、B列電源供電。

2 主蒸汽隔離閥油壓問題

（1）油壓過高問題。經(jīng)調(diào)研，國內(nèi)多家核電廠尤其是處于南方的核電廠在夏天期間都會出現(xiàn)主蒸汽隔離閥控制油壓過高的問題，油壓最高能達(dá)到3800 psi（1psi=6.895kPa），接近主蒸汽隔離閥油回路的安全閥起跳定值3950psi。油路壓力過高不會直接導(dǎo)致主蒸汽隔離閥的意外關(guān)閉，但油壓過高有可能導(dǎo)致安全閥動作后安全閥無法回座，或超過油路的承受壓力導(dǎo)致油路破裂漏油，最終的后果為油路壓力失控下降，主蒸汽隔離閥意外關(guān)閉。

（2）油壓過低問題。2017年8月份在某核電廠4號機(jī)組執(zhí)行主蒸汽隔離閥局關(guān)試驗后發(fā)現(xiàn)其中一個主蒸汽隔離閥油壓持續(xù)下降，從2800psi緩慢下降到2600psi，接近主蒸汽隔離閥關(guān)閉的定值。

另外調(diào)研國內(nèi)多家核電廠在冬天期間主蒸汽隔離閥油壓都會持續(xù)在較低的水平，甚至能低到2500psi以下，油壓低點接近低報值，如長期偏低，存在閥門誤關(guān)，有非計劃停機(jī)停堆風(fēng)險。

3 問題分析

（1）主蒸汽隔離閥油壓過高原因分析。經(jīng)排查，主蒸汽隔離閥油壓過高原因一般有兩種原因：1）在主蒸汽隔離閥開啟期間，氣動泵出口壓力過高，導(dǎo)致閥門開啟后油壓維持在一個較高的水平;2）在南方地區(qū)，夏天氣溫可超過40℃，而主蒸汽隔離閥所在房間缺少空氣流動，導(dǎo)致環(huán)境溫度較高，從而導(dǎo)致油路油壓持續(xù)升高。

（2）主蒸汽隔離閥油壓過低原因分析。主蒸汽隔離閥油壓過低原因較多，從各核電廠調(diào)試到商運運行以來的經(jīng)驗來看，油壓過低原因有以下幾點：1）主蒸汽隔離閥本體閥門存在泄漏，主要是油控制回路的電磁閥彈力過小導(dǎo)致電磁閥內(nèi)漏;或油回路安全閥存在內(nèi)漏;2）環(huán)境溫度持續(xù)降低導(dǎo)致油壓逐漸降低;3）油回路氣動泵啟動定值較低，在油壓低時沒有正常啟動。

4 處理措施和改進(jìn)

（1）針對主蒸汽隔離閥油壓過高的處理措施。針對主蒸汽隔離閥油壓過高問題，某核電廠經(jīng)過多年實踐經(jīng)驗總結(jié)，采取以下兩種方式：

1）在每個主蒸汽隔離閥所在房間各增加一臺通風(fēng)風(fēng)機(jī)，在油壓高時通過風(fēng)冷方式來降低主蒸汽隔離閥油壓，并且在風(fēng)機(jī)入口增加一個90°的手動調(diào)節(jié)閥，可根據(jù)油壓變化調(diào)整風(fēng)閥開度，從而保證油壓不會快速上漲或快速下降。通過實踐驗證，風(fēng)冷效果明顯，大大降低了主蒸汽隔離閥異常動作的風(fēng)險。2）如果以上措施不能成功干預(yù)油壓過高問題，則可通過執(zhí)行主蒸汽隔離閥局部關(guān)閉試驗期間調(diào)低氣動泵供氣壓力，從而降低主蒸汽隔離閥在開啟狀態(tài)下的油壓。

（2）針對主蒸汽隔離閥油壓過低的處理措施。1）調(diào)試期間出現(xiàn)的主蒸汽隔離閥油壓持續(xù)下降問題，通過試驗發(fā)現(xiàn)4VVP283EL泄露率明顯超過合格標(biāo)準(zhǔn)，后經(jīng)驗證為電磁閥彈力不足導(dǎo)致密該閥門封面無法完全密封，部分油通過該密封面緩慢泄漏。對該電磁閥進(jìn)行更換后重新充壓驗證后油壓正常。同時對其他電磁閥和安全進(jìn)行檢查未發(fā)現(xiàn)異常泄漏情況。2）在卸油管線上個增加一個手動隔離閥，在出現(xiàn)泄壓管線意外泄漏而無法快速干預(yù)時，可通過手動關(guān)閉手動閥的方式防止油壓的進(jìn)一步下降。3）針對氣溫導(dǎo)致主蒸汽隔離閥油壓過低問題，經(jīng)過多次試驗驗證在油壓低于2450psi時，可通過執(zhí)行主蒸汽隔離閥局關(guān)試驗，調(diào)高氣動泵供氣壓力的方式來抬高主蒸汽隔離閥油壓壓力。

5 不足和改進(jìn)意見

雖然核電廠通過一系列措施成功避免了主蒸汽隔離閥油壓問題，但這些措施基本都是非智能控制，還需要人為進(jìn)行巡檢和調(diào)節(jié)，存在閥門異常動作的風(fēng)險還是很高。隨核電事業(yè)的發(fā)展，可將一些自動控制系統(tǒng)加到油壓控制上，比如可通過油壓自動控制房間風(fēng)機(jī)的起?；蝻L(fēng)閥的自動調(diào)節(jié);同時也可以在主控室增加主蒸汽隔離閥油壓的監(jiān)視。

主蒸汽隔離閥所處的環(huán)境一般都比較惡劣：環(huán)境溫度高、空氣質(zhì)量差等。因此對主蒸汽隔離閥在設(shè)計、安裝和運維階段要注意設(shè)備的選型必須能耐高溫且能適應(yīng)溫度的變化，避免出現(xiàn)設(shè)備因溫度變化而導(dǎo)致閥門動作卡澀、磨損等問題。

6 總結(jié)

核電廠主蒸汽隔離閥油壓不穩(wěn)定是現(xiàn)場較為常見的問題，影響閥門的可靠性，也影響核電機(jī)組的安全穩(wěn)定運行。當(dāng)前國內(nèi)M310機(jī)組和 “華龍一號”機(jī)組使用的主蒸汽隔離閥結(jié)構(gòu)原理類似，因此在運行期間對主蒸汽隔離閥油壓的關(guān)注和采取的措施對其他機(jī)組也有一定的借鑒作用。

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