電動閥門在線診斷技術(shù)在核電調(diào)試中的應用研究

李志鵬 孔海波

中國核電工程有限公司華東分公司 浙江海鹽 314300

在核電站的工藝系統(tǒng)中，大量應用電動閥對系統(tǒng)管道介質(zhì)進行調(diào)節(jié)或通斷。電動閥的正常運行對核電站的安全運行起著十分重要的作用[1]。在工程建設實踐應用中，出現(xiàn)了大量的電動閥故障現(xiàn)象，這些故障如果不能在建設階段得到妥善處理，將會對核電廠后期的運行埋下重大隱患。

1 電動閥門產(chǎn)生故障原因分析

電動閥門產(chǎn)生故障有多方面的原因，從工程的周期過程來說，主要體現(xiàn)在以下幾個方面，設計階段，安裝端接階段，單體調(diào)試階段，不同階段故障的成因各有不同。

1.1 設計階段

根據(jù)參考項目的經(jīng)驗，現(xiàn)場不同廠家的閥門有很多種，經(jīng)常出現(xiàn)現(xiàn)場設備按照端接圖端接無法實現(xiàn)控制功能的情況，按照正常流程對于這種問題安裝單位調(diào)試人員在單體調(diào)試時向設計發(fā)出澄清，設計給與答復，但是往往這種澄清，調(diào)試人員不能得到反饋，相反調(diào)試階段發(fā)現(xiàn)的問題安裝單位也不能收到反饋信息，在后續(xù)機組中仍然出現(xiàn)。

1.2 安裝端接階段

安裝端接人員流動性大，新員工較多，人員對閥門控制原理理解不深，很難判斷按照哪份圖紙進行端接，部分現(xiàn)場端接人員端接時全部按照非K1類閥門電纜端接圖進行端接，除非現(xiàn)場設備沒有圖紙上的端子號，確實無法按照圖紙進行端接，這種情況才發(fā)澄清，而控制原理能否實現(xiàn)端接人員不會加以考慮。

1.3 單體調(diào)試階段

部分單調(diào)人員在電裝調(diào)試過程中主要依靠對電裝動作原理的理解，并未嚴格按照設計圖紙執(zhí)行，因單調(diào)不規(guī)范，大大的降低了處理閥門故障的效率，在調(diào)試階段往往造成大型試驗的暫停，在機組裝料之后控制區(qū)內(nèi)閥門出現(xiàn)問題更增加了維修人員受輻射的時長[2]。

2 電動閥門在線診斷技術(shù)介紹

電動閥門在線診斷技術(shù)是通過加裝在閥門及電裝上的各類傳感器將電裝的電壓電流、限位開關動作、力矩開關動作、閥桿傳動力等信號傳遞到信號處理主機，并通過網(wǎng)絡傳送到便攜式電腦上，試驗人員通過將電腦上的波形與數(shù)據(jù)庫中的標準數(shù)據(jù)進行對比分析，判斷被測閥門所存在的故障缺陷。電動閥門在線診斷過程一般有3個步驟：閥門在線數(shù)據(jù)驗收標準計算，現(xiàn)場數(shù)據(jù)測試，測試結(jié)果分析。下面以該核電廠RRI019VN閥門為例介紹在線診斷過程，試驗期間發(fā)現(xiàn)RRI019VN無法電動全關到位，電動關閉后離手動全關位仍有10%左右的行程，可聽到管道內(nèi)有明顯的流體泄漏聲，該閥門關位控制方式為力矩關，即表示在閥門尚未關到位的情況下力矩開關已經(jīng)動作，切斷控制回路導致電裝停止驅(qū)動。

在線診斷實施的主要過程如下：

驗收標準計算：RRI019VN為核二級電動W型平行座閘閥，根據(jù)查閱閥門設備參數(shù)及設計要求并進行相應計算，該閥門的參數(shù)標準：設計壓力（1.2MPa），閥瓣密封面直徑（315mm），閥桿直徑（42mm），閥門關閉時測試密封力下限（53445N）。

設計控制方式：限位開關控制開閥回路、力矩開關控制關閥回路，開力矩開關設置關位旁路，行程上限時間為21s，開力矩旁路時間為1-2s。

現(xiàn)場數(shù)據(jù)測試：

第一步電裝接線檢查。檢查發(fā)現(xiàn)送往主控的狀態(tài)指示接線與送往電氣盤柜的狀態(tài)指示接線接反，在線診斷人員按照設計圖紙進行了糾正。

第二步控制回路測試。通過電氣盤柜操作進行了中間位正反轉(zhuǎn)點動，確認電裝能夠無誤的完成閥門開關的全行程控制。

第三步全行程波形錄制。將電流傳感器、限位開關、力矩開關、通斷量傳感器接入電裝控制回路，將閥桿扭矩傳感器安裝于閥桿本體，分別操作閥門進行全行程和關位半行程動作，測得閥門開關行程相關波形；

測試數(shù)據(jù)分析：測試結(jié)果顯示：關力矩開關觸發(fā)插入力及最終插入力明顯不足（分別為25709和40104），均小于插入力下限53445，存在關閉不嚴、閥門內(nèi)漏風險。根據(jù)在線診斷裝置的測試結(jié)果，初步判斷RRI019VN內(nèi)漏的原因為力矩開關設定值偏小。

缺陷處理：在征求廠家的意見后將關力矩開關設定值1格調(diào)整至2.4格，開力矩開關設定值由1.2格調(diào)整到2.2格。調(diào)整后重新進行測試，調(diào)整前后力矩量測試結(jié)果如圖1：

圖1 RRI019VN閥門調(diào)整后應力測試曲線（半開位-全關位-半開位）

調(diào)整后測試結(jié)果顯示：閥門開關行程流暢，閥門摩擦力正常，無明顯卡澀，電機工作電流正常，無超負荷現(xiàn)象，行程時間符合要求，開力矩旁路時間滿足要求（大于全行程的5%）。關力矩開關觸發(fā)插入力及最終插入力大于插入力下限53445，滿足驗收標準要求。閥門電動關閉后手動檢查確認已完全關閉，內(nèi)漏問題得以解決。

3 結(jié)語

在調(diào)試階段引入電動閥門在線診斷非常必要。從以往機組狀況看電動閥調(diào)試的過程仍然存在很多問題，這些問題往往會導致故障擴大、制約主線、影響業(yè)主認可度的不利后果，而在調(diào)試階段引入在線診斷技術(shù)能夠很好地規(guī)避這些后果，因此從核安全角度考慮，在調(diào)試階段通過引入在線診斷技術(shù)來提升電動閥門整體調(diào)試質(zhì)量非常具有必要性。