摘要：稳压器安全阀安装于稳压器顶部，它用于反应堆冷却剂系统的超压保护，具有超压保护、卸压与系统隔离及恶劣工况下的降压功能，是保障反应堆安全运行的关键所在。三哩岛核事故中，由于稳压器安全阀（弹簧式）卡开导致堆芯融化事故，SEBIM先导式安全阀在此背景下产生，SEBIM安全阀在启跳前密封更好，无前泄发生，启跳准确，回座迅速，保证了在事故工况下阀门能够可靠地行使其设计功能。某核电厂压水堆机组采用由阀体和控制柜两大部分组成冷态先导式安全阀，三代技术新型机组采用热态SEBIM安全阀,相比于冷态安全阀，热态安全阀结构紧凑、密封件耐用、控制回路为一回路介质并且可以执行在线压力整定，具有不可言喻的优势改进。
关键词：稳压器安全阀、SEBIM安全阀、先导式安全阀、压力整定
引言
SEBIM安全阀的产生是因为美国三哩岛核事故，1979年3月28日三哩岛核事故中，由于蒸汽发生器正常给水丧失，蒸汽发生器二次侧水被蒸发干，进而导致一回路热量无法排出，压力上升，稳压器安全阀开启泄压后，压力降到稳压器安全阀关闭压力时，安全阀没有关闭，一回路冷却剂不断丧失，最终导致堆芯融化事故，造成损失至少10亿美元。法国EDF对SEBIM安全阀进行改进，在此背景下核电厂所用SEBIM安全阀产生。某核电厂压水堆机组采用冷态先导式安全阀，三代技术新型机组采用热态SEBIM安全阀，本文就稳压器安全阀的改进进行分析，并提出部分检修建议。
1 SEBIM安全阀工作原理
先导式安全阀实际上是一个阀组，由隔离阀和保护阀两部分组成，安装于被保护系统的顶部位置，用于对系统的超压保护，对调节系统的正常压力起重要作用，其包含有超压保护、卸压与系统隔离及恶劣工况下的降压功能，是保障系统安全运行的关键所在，正常运行工况下，隔离阀处于常开位置，保护阀处于常闭位置，当压力升到到安全阀开启压力整定点压力时，保护阀被顶开，系统压力从保护阀卸出，系统压力降到保护阀关闭压力整定点压力时，保护阀自动关闭。在保护阀打开后系统持续卸压情况下，系统压力降到保护阀关闭压力整定点压力时保护阀因故障无法关闭，此时系统压力会继续下降，当系统压力降到隔离阀关闭的压力整定点时隔离阀会自动关闭，防止系统压力进一步下降，已起到保护系统的作用。
2 先导式安全阀结构
冷态方案的先导式安全阀组成：阀体部分（保护阀和隔离阀串联组成）、控制柜组件(保护阀和隔离阀分别有一个独立的控制柜)、位移传感器、电磁阀、冷凝罐等部分组成。
热态方案的先导式安全阀组成：阀体、DCM pilot、3VHT及FTD等模块组成。其中DCM模块替代了旧的冷态方案的控制柜组件，也是热态方案的最重要变化之一，它是控制稳压器安全阀准确开启，稳定排放，适时回座，可靠密封的核心部件。DCM Pilot分为三个大部分，压力传感器、针型阀区域、容积部分。3VHT是三通电磁阀，控制电磁阀得失电直接对阀门进行开阀操作。FTD组件为在线验证安全阀组整定压力准确性的辅助部件，可在不需要DCM组件的情况下，使用外接工具对整个安全阀组的压力设定值进行检测。
3 热态SEBIM安全阀动作简析
3.1、DCM Pilot未动作阶段：系统压力低于保护阀开启压力（保护阀关闭，隔离阀开启）。引压管线与控制管线相通，一回路介质通过引压管线直接作用于保护阀阀头。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当一回路压力增大，由于保护阀阀头的横截面积S大于保护阀与阀体阀座的密封横截面积s ，系统压力为P,在保护阀上形成了了一个自然压差F=F1-F2=P×(S-s) ，随着压强P增大，密封压力F也越大，保护阀密封效果也越好。
3.2、保护阀开启前的瞬态：系统压力升至95%整定压力，促使DCM Pilot 组件的探测头带动针阀向上运动，隔绝容积部分与一回路连通，容积部分的压力保持在95%整定压力状态下，这个状态是保护阀开启前的瞬态。
3.3、系统压力上升达到保护阀开启压力：作用在探测头上的压力推动探测头向上动作，带动针阀向上，球体和针阀的密封解除，容积部分中的压力开始泄压，主阀开始开启，当阀头压力逐渐排泄的过程就是主阀开启的过程。
3.4、系统压力下降，还未达到保护阀回坐压力：脉冲管线中的压力下降，探测头在顶部弹簧的作用下，向下推针阀，使得针阀重新与球阀密封。
3.5、系统压力下降至保护阀回坐压力：针阀继续向下运动，使得DCM上部的重新打开，容积部分重新建立压力并与引压管线的压力保持一致，容积部分底部的压力推动活塞向上运动。当容积部分底部的压力完全建立时，引压管线的压力重新经控制管线进入阀头，阀头压力与一回路压力再次保持一致，阀头压力推动阀瓣向下运动，保护阀重新建立密封：F=F1-F2=P×(S-s) ，此时主阀迅速关闭。
4 SEBIM安全阀改进分析
SEBIM安全阀相比于弹簧式安全阀的优点：阀门依靠控制柜的动作来驱动阀体出阀瓣开关，保证了阀门的密封性能，在阀门整定压力下，压力越大密封性能越好，无普通弹簧式安全阀的前泄现象，在阀门SEBIM打开时安全阀阀瓣无背压，能够迅速全开保证系统及时降压，在达到安全阀关闭压力时可以及时关闭，实现安全功能。
热态方案的SEBIM安全阀对比冷态方案SEBIM安全阀，其保护阀和隔离阀主阀为一体化锻造结构，设计紧凑，可以直接安装在主阀上，没有了控制柜及其管路组件，减少了先导箱固定托架、冷凝罐、平衡罐、banjo接头，专用工具不需要注水装置、真空泵，压力整定试验台从BEAN4试验台优化为BEAN5试验箱。控制回路不再要求是冷凝水，直接使用一回路介质，且不需要进行冲水排气。冷态方案的稳压器安全阀安装先导箱时需要模拟体（保证脉冲管线banjo接头与先导箱过滤器以及控制管线与先导箱法兰间的平行度和同心度），安装公差控制点多，安装难度大。热态方案的先导阀直接安装在主阀上，在利用模拟体定位阀组进出口法兰后，直接将阀组/先导阀整体安装到稳压器上，简单便捷。密封采用石墨材料和金属波纹管，相较与冷态方案密封件采用橡胶材料抗辐射老化和热老化的能力大幅提升，阀门易损件的更换维修次数减少，维护成本降低。且为模块化制造，结构紧凑，检修解体可模块化进行，因FTD组件，可在线压力整定。缺点是对于检修工作而言放射性增大。
5 检修及建议
稳压器安全阀阀座的修复主要是检查阀座是否存在不可接受的腐蚀导致的密封副泄漏，然后对损伤进行研磨，研磨过程需遵循由粗到细的顺序。保护阀及隔离阀的阀头检修主要检查密封面是否有缺陷，回装要保证阀体组件清洁度，且需按要求的力矩进行紧固，确保回装后不泄漏。稳压器安全阀压力整定试验时条件允许情况下开工前调整接线和仪器可缩短试验工期；做保压试验时多备一套垫片，防止更换垫片和紧固方式错误导致拖延工期；管线冲洗过程中，整体冲洗要做充分，防止异物卡留造成安全阀内漏；正式阀门在焊接时建议保证一组模拟体是新的，即不紧固螺栓时进行焊接，以便后期微调时使用该模拟体；焊接法兰接头时建议多次焊接，每次根据变形情况确定起焊位置；阀头法兰微调时建议只调出口，调节时入口须与模拟体尽可能紧固平行并同心，同时由于模拟体或者正式阀门存在自动，调整时需用葫芦带点力，微调出口法兰的标准是平行度要求0.1mm，同心度要求0.3mm；正式阀门安装前需微调法兰，请封堵阀门后再进行调节，以免异物进入阀门密封面，正式阀门只有正式安装前才能去除封堵，且现场环境需保证；管道冲洗完成后要认真做好所有开口的封堵，并简单做好标记和警示，以免现场被人打开。
6 总结
本文分析了稳压器安全阀从普通弹簧安全阀到冷态方案SEBIM安全阀再到热态SEBIM安全阀的改进，简析了SEBIM安全阀的组成和作用以及工作原理，结合实际提出了检修见解，以期对奉献在一线核电厂的人员提供帮助和参考。
论文作者:王飞,吴为欣
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年1期
论文发表时间:2019/5/7
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