摘要：阀门设备遍布在核电厂各系统中，承担着介质输送、控制等重要功能，且部分阀门直接与核安全相关。随着核电行业的快速发展，核电阀门的需求数量和规模也在不断扩大，核电作为全球公认的清洁能源，在保护环境的前提下发展能源，核电成为了越来越多国家的选择。本文将对阀门常见的故障进行简要探究。
关键词：核电站；阀门；常见故障
引言
随着核电行业的快速发展，核电阀门的需求数量和规模也在不断扩大，在阀门的使用中也出现了许多问题，本文将对阀门常见的故障进行简要探究。
1核电站常见阀门类型
闸阀：液压驱动闸阀。其一般是借助自身压力水来实现活塞的开启或关闭，该阀工作压力为PN17.5MPa；公称通径为DN350、400mm；工作温度315℃。全封闭型电动闸阀。其一般选择了特制的屏闭式电动机，主要是借助浸水工作的内行星减速机来确保闸板正常的启闭运动。该阀工作压力PN2.5-45.0MPa，公称通径DN100-800mm，工作温度200-500℃。截止阀：其包括三种结构，分别是波纹管式截止阀、填料式截止阀和金属膜片式截止阀，其一般在辅助管路上得到广泛应用。该阀介质为中温、中压的水和蒸汽，公称通径一般在DN10-150mm。
蝶阀：其在安全壳内空气介质输送系统、冷却系统中广泛应用，其主要包括偏心式金属密封蝶阀、同轴直连式衬胶蝶阀和双动式金属密封蝶阀三种类型。该阀工作压力PN＜4.0MPa、公称通径DN≤2500mm、工作温度100-150℃。
止回阀型隔离阀：其在核电站的蒸汽系统中被广泛应用，其结构形状与升降式止回阀类似，该阀工作压力PN1.0-42.0MPa、公称通径DN64-800mm、工作温度-29-1050℃。主蒸汽隔离阀：常规岛和核岛用主给水阀门、主蒸汽隔离阀，该阀工作压力40.0MPa、公称通径DN800mm、工作温度700℃。
2主要存在的阀门故障类型及原因分析
2.1阀体或阀盖间泄露故障
这类故障出现的原因主要包括以下几点：
（1）焊接不良，即进行阀体和阀盖焊接过程中存在夹渣、焊接不全或存在焊接裂纹等不足；
（2）铸造材料存在质量问题，导致制成的阀体和阀盖出现砂眼、夹渣等缺陷；
（3）阀体和阀盖密封垫失效。
2.2填料泄露故障
（1）所选用的填充材料的抗腐蚀性能较弱，或存在过期使用等现象，致使阀门容易受到介质的侵蚀，无法较好的承受阀门使用过程中产生的高压、高温或低温；
（2）填料在安装过程中存在以小代大、螺旋盘绕接头不良、上紧下松等缺陷；
（3）阀杆的精准度相对较低，容易出现弯曲、磨损或腐蚀；
（4）因填料圈数不足，压盖未压紧，或因相关部件损坏，导致压盖无法压紧而出现的泄露故障，或由于压盖歪斜，使压盖与阀杆间空隙过小或过大，致使阀杆磨损而填料损坏；
（5）在安装或实际工作中的操作不当等。
2.3内部密封失效故障
（1）自然原因：即由于内部密封元件达到或者超过了其使用的寿命而出现内部密封失效故障；
（2）其他原因：密封面研磨效果不好；由于填料过紧，使内部密封面遭到损坏；材料选择不当，经受不住介质的腐蚀；异物卡住密封面；操作失误等。
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2.4装配、表面与尺寸问题
工程实践中，曾经发生过由于装配不当引起的严重后果，比如某核电厂RRI（设备冷却水）系统调试时阀门螺钉脱落，耗费相当大财力物力进行排查；到货阀体与传动箱法兰连接双头螺栓过短导致拧紧螺母后螺栓外露不足。
2.5功能与性能试验常见问题
阀门的试验和检验是阀门制造的重要环节，是检查和发现阀门设计制造缺陷的重要手段，也是阀门安全可靠使用的重要保证。阀门在总装完成后必须进行性能试验，以检查产品是否符合设计要求和是否达到国家所规定的质量标准。常规试验有壳体强度试验、密封试验、低压密封试验、动作试验等，并且根据需要，依次序逐项试验合格后进行下一项试验。阀门的材料、毛坯、热处理、机加工和装配的缺陷一般都能在试验过程中暴露出来。
2.6阀门机械部分问题
除了控制回路接触导致阻抗变化外，现场机械部分也是导
致阀门关闭的又一项主要原因。核电站机组平时一般带基本负荷，其高压缸的主阀和低压缸调节阀一直处于全开状态。因此阀门定位器中的先导阀阀芯一直处于某一个固定位置。只有在汽机负荷下降到一定水平时，这些阀门才开始要求关小开度。在减小开度的过程中，虽然电流驱动信号在减小，但由于先导阀有卡涩，其LVDT反馈的信号一直维持原值，其结果就会导致positiontrim值的不断累积，直至出现A8故障关闭。
2.7阀门模块本身失效
阀门模块为27V直流供电，通过板载DC/DC将其转换为+5V和±15V电压作为CPU回路和阀门驱动回路工作电源。机柜设计没有强制通风，导致机柜内部温度偏高，DC/DC的表面温度接近工作上限，导致多起板件DC/DC烧毁事件。经过对机柜增加通风格栅，另一方面将厂房通风口移至机柜附近，降低机柜附近温度，并增强了机柜内部的空气的自然流通，大大降低了DC/DC烧毁的发生。
3故障维修策略
针对第二部分提出的阀门故障类型和故障产生原因的分析，找出相对应的维修手段或策略。
（1）为尽量降低或减少阀体或阀盖间泄露故障发生的频率，可以采取以下方法：在进行阀体和阀盖焊接时严格按照焊接操作程序操作，加强焊接完成后的检查；选用适用的高质量的铸造材料；阀盖密封垫选型要符合介质工况；对于频繁发生泄漏的阀门，要分析评价选型合理性，对于不满足要求的阀门及时进行替代。
（2）解决填料泄露故障的具体做法。应按工况条件选用填料的材料和型式；按有关规定正确的安装填料，盘根应逐圈安放压紧，接头应成30℃或45℃；使用期过长、老化、损坏的填料应及时更换；阀杆弯曲、磨损后应进矫直、修复，对损坏严重的应及时更换；填料应按规定的圈数安装，压盖应对称均匀地把紧；损坏的压盖、螺栓及其他部件，应及时修复或更换。以匀速正常力量操作；应均匀对称拧紧压盖螺栓，压盖与阀杆间隙过小，应适当增大其间隙：压盖与阀杆间隙过大，应予更换。
（3）要防止或应对内部密封失效故障，①要检查内部元件，对使用寿命的元件进行及时更换；②管控阀门密封面研磨工作质量；对失效部件进行共性分析，分析是否属于选材不当；③在检修工作中要进行防异物控制，对于容易沉积杂志的管道要进行冲洗，避免异物进入设备造成内漏。
（4）不能关闭或关闭不完全或太慢。可以对手动操作机构进行细致的检查并做FRATOL试验，发现存在的具体问题，并通过手动操作更正相关元件结构的位置；检查填料力矩，更换不合格的碟形弹簧和阀杆。
结语
应对阀门的常见故障主要采取方法和手段的要点在于根据每一个阀门的结构、特点、运行工况等因素进行科学分析。制定程序并开展对阀门操作的相关培训；在日常使用中做好阀门及其相关部件的保养，并通过定期的检查和FRATOL试验，OPREA打压试验等提前发现阀门存在的异常。
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论文作者:刘博,刘明彤
论文发表刊物:《电力设备》2019年第8期
论文发表时间:2019/9/15
标签：阀门论文; 压盖论文; 填料论文; 故障论文; 阀体论文; 公称论文; 核电论文; 《电力设备》2019年第8期论文;