核電閥門維修空間不足的分析和改進

俞書琪，詹瑜濱，高 攀，姜昌宏

（中核國電漳州能源有限公司，福建漳州 363300）

0 引言

核電廠除了設備本體之外，還有大量的工藝管道、電纜橋架、支架等，都會占用一定的空間。福清華龍一號機組安裝調(diào)試以來，多次發(fā)現(xiàn)閥門檢修空間不足的問題，這些問題在機組運行后會給檢修作業(yè)帶來很大的麻煩。越早發(fā)現(xiàn)，就能越早制定措施解決問題。

1 閥門檢修注意事項

核電廠常見閥門在檢修過程中的空間要求主要集中在5個方面：①閥蓋和閥體分離；②閥桿、閥瓣等取出；③更換填料打開填料壓蓋時；④閥座密封面的修復；⑤閥門執(zhí)行機構拆裝。

綜合考慮以上5 個方面，檢修空間困難的識別要考慮到設備維修過程與場地布置之間可能存在的干涉和阻礙，主要的關注點如下：

（1）閥門拆分所需的空間。

（2）取出閥門內(nèi)部構件所需的空間。

（3）閥門需要離線檢修，管道切割和回裝焊接所需的空間。

（4）閥門安裝方向和位置不利于操作或拆裝。

（5）閥門研磨所需的空間。

（6）閥門更換備件所需的空間。

（7）閥門與周圍設備和管道干涉或距離過近。

（8）閥門吊裝所需的空間。

（9）進行閥門檢修工作時，常用工器具所需的空間。

（10）人員通行和進行檢修活動所需的空間。

（11）閥門檢修工作時會影響其他設備或管道正常工作。

（12）閥門所處房間輻射劑量。

（13）閥門使用頻率。

（14）閥門故障頻率和處理難度。

2 核電站閥門檢修空間不足問題

2.1 閥蓋、閥體與周圍干涉導致檢修空間不足

常見的閥門閥蓋與閥體的連接形式有兩種，一種采用法蘭連接的方式，需要給中法蘭螺栓拆卸使用的力矩扳手等專用工器具預留相應的空間位置；另一種采用螺紋連接的方式，需要考慮擰緊和旋松螺紋連接的操作和檢修空間（圖1）。

圖1 拆卸閥體和閥蓋的間隙干涉

還有一種連接方式為唇邊焊結構的連接方式，多數(shù)情況下，唇邊焊的檢修是由維修人員對唇邊焊進行切割后旋松連接的螺紋完成閥門的拆卸工作，但為了避免維修過程中閥門的損壞，切割工具需要較高的準確性，對維修操作空間也有一定的要求，因此還需要對唇邊焊的閥門預留一定的切割空間。當閥門蓋以上在柵格板上方，現(xiàn)場檢修空間被閥門四周的鋼格柵嚴重干涉（圖2）。由于閥門采用中法蘭連接的形式，但閥門中法蘭四周都是鋼格柵，導致閥門無法正常拆裝，以及在閥門回裝過程中會因閥門無法準確對中而難以保證閥門密封的可靠性。

圖2 閥體和閥蓋與鋼格柵干涉

2.2 閥門內(nèi)閥芯取出空間不足

閥門設計過程中，應在圖紙上會詳細注明閥門頂部的檢修空間要求，但對閥門其余部件，如閥芯和閥蓋拆卸所需要的空間沒有注釋?？紤]到現(xiàn)場布置的管道上可能有橋架、風管和其他管道支架，導致現(xiàn)場環(huán)境嚴重影響閥門的檢修空間。

還有一種情況：閥門只有操作的空間而沒有檢修的空間。如果閥門破損需要更換，無法將閥門從平臺和管道中拆卸下來，只能先拆除閥門的操作平臺再拆卸閥門后修復，或者直接切割閥門操作平臺進行更換，造成工期延誤。

2.3 閥門執(zhí)行機構無檢修空間

有些閥門執(zhí)行機構體積較大，如果該閥門所屬的管道口徑較小，則執(zhí)行機構所占據(jù)的空間可能會超過閥門本體所占的空間。頂部起吊空間受限，影響閥門維修（圖3）。同時因為管道、支架布置密集而無法運出。還有部分閥門因位置正好處于管道、支架“包圍圈”內(nèi)，導致無處下手，無法開展檢修工作。這些問題使得閥門執(zhí)行機構失去了檢修條件，不能保障設備的可靠性。

圖3 閥門執(zhí)行機構無檢修空間

2.4 閥門閥座研磨空間不足

閥門如果采用手動研磨需要保證閥門閥瓣及上部空間滿足手動研磨的需要，若采用研磨工具研磨則需要保證閥門研磨工具有足夠的操作空間。

2.5 閥門起吊空間問題

因為大量的閥門需要離線檢修，需要將閥門拆卸下來進行檢修作業(yè)。這種情況下，閥門就面臨空間干涉導致無法正常起吊運輸?shù)膯栴}。

2.6 人員受輻照風險

因為管道、支架布置不當，個別高能管線之間的距離較小，加裝保溫后必然會相互干涉。高能管線因其內(nèi)部流體高溫高壓，機組運行時，流體流速快會使得管道產(chǎn)生振動，高能管線干涉會導致管道之間摩擦碰撞，進而造成管道破損泄漏。如福清5 號機組的R342 房間為下泄管線房間，房間內(nèi)的高能管線是RCV 系統(tǒng)發(fā)揮下泄功能、維持穩(wěn)壓器水位在設定范圍內(nèi)的重要管線，且管道內(nèi)流體具有高輻射，若因高能管線干涉而導致管道破損泄漏，會造成廠房核輻射污染以及人員沾污風險，影響RCV 系統(tǒng)下泄功能正常工作，危及機組安全穩(wěn)定運行。

R342 房間作為下泄管線房間，機組運行后房間內(nèi)環(huán)境劑量較高。根據(jù)同行電站運行經(jīng)驗，大修期間該房間劑量超過1.0 mSv/h，部分RCV 閥門、管線接觸劑量還將超過3 mSv/h。而且R342 房間內(nèi)大部分閥門為B 類閥門，應維修大綱要求，需要定期進行檢修維護。另一方面，由于該房間閥門管線密集，空間狹小，通過性差，不僅對檢修工作產(chǎn)生阻礙，增加工作時間和工作難度，還使得屏蔽以及放射性污染場地布置等工作的開展變得十分困難（圖4）。這些無疑都將大大增加維修、腳手架、保溫、役檢、核清潔等人員的受照劑量，提高人員沾污和地面污染擴散風險。

圖4 高劑量房間管線密集、空間狹小

3 閥門檢修空間不足分析

閥門檢修空間不足的主要原因可以分為三類：房間內(nèi)設備布局不合理、施工單位和閥門廠家的問題和廠房多次設計問題。

3.1 設備布局不合理

如圖5 所示，福清核電5 號機組R342 房間呈三角形，越靠近房間內(nèi)部，空間越狹小。閥門設備大都堆積在房間內(nèi)部，造成多數(shù)閥門周邊空間狹小，人員通過性差，而房間靠近防火門位置空間利用率低。管道和支架的布置不合理，未考慮到后期加裝保溫以及閥門檢修所需空間，導致管道與管道之間、管道與設備之間、支架與設備之間存在干涉，造成維修不便。

圖5 R342 房間布置

3.2 施工單位和廠家問題

很多閥門安裝圖紙沒有給出明確的檢修空間要求，導致部分閥門的檢修空間過大或者不足，安裝施工單位無法對閥門和管道的布置進行預估，只能盲目增大或減小相應的檢修空間，導致廠房內(nèi)的空間利用率低。

3.2 多次設計造成設計漏洞

核電廠廠房布置的設計不是一次成型的，而是設備、管道、支架、電纜橋等多個專業(yè)設計人員根據(jù)自己的需求，在原始廠房設計的基礎上一步步疊加而來。由于不同專業(yè)設計人員的設計思路和專業(yè)需求不同，或因時間原因，設計思路與最初方向發(fā)生偏移，前一次設計中預留缺陷導致后續(xù)設計偏離方向，最后造成設備干涉和擁擠，使操作和檢修困難。

4 解決措施

（1）工藝布置設計。對廠房進行布置設計時，需要對設備和管道的布置進行合理的分析與優(yōu)化，而不是簡單的往廠房內(nèi)添加和減少設備，可以采用三維圖進行分析和布置，模擬閥門與管道和設備之間的空間，保證閥門后續(xù)檢修空間得到滿足。

（2）閥門廠家。閥門設計廠家在產(chǎn)品安裝圖紙中需要詳細注明閥門拆卸修理最小空間，否則不能引起安裝和設計部門相應的重視，或者導致其采用保守的方式、未按照實際要求進行設計。因此，閥門設計廠家在圖紙上必須要保證檢修空間的完整性和準確性。

（3）現(xiàn)場施工。現(xiàn)場施工單位同樣屬于閥門檢修空間不足責任主體，在閥門安裝期間或者閥門安裝完成后，如果發(fā)現(xiàn)有閥門檢修空間不足的情況，應及時與設計院溝通并提出修改方案，防止后續(xù)閥門無法滿足檢修和操作的需求。

5 結語

解決核電機組閥門維修空間不足的問題，需要結合閥門布置的特點和方式，從設計、安裝等方面合理優(yōu)化和改進閥門的檢修空間，以保證核電機組的生產(chǎn)要求。

檢修空間不足問題使得對設備的操控、檢修、維護等作業(yè)變得復雜和困難，耗費更多人力、物力和工時，增加了核電站的運行成本。因此，越早識別檢修空間問題，能避免更多的成本投入和人員傷害。