核電閥門使用中出現(xiàn)的故障該如何維修？
在核電廠的各個核心系統(tǒng)中，閥門設備如同動脈一般，負責著關鍵介質(zhì)的傳輸與控制，其中不乏與核安全息息相關的關鍵閥門。隨著核電技術的迅猛進步，核電閥門的需求量和規(guī)模也呈現(xiàn)出顯著的增長態(tài)勢。核電，作為國際公認的清潔能源代表，其在保障環(huán)境可持續(xù)性的同時，為能源供應提供了有力支撐，因此，越來越多的國家正積極選擇核電作為能源發(fā)展的重要方向。
在核電廠的運營中，閥門堪稱是守護安全與穩(wěn)定運行的關鍵衛(wèi)士。閥門在核電廠應用廣泛，幾乎涵蓋了所有系統(tǒng)，確保了電廠的正常運作。以CPR1000項目為例，兩個百萬千瓦的機組內(nèi)，就有超過28400臺閥門，這些閥門的投入占據(jù)了設備總投資的4%。而在長達40至60年的核電廠運行周期中，閥門的維護至關重要，其維修費用在整體運營支出中占據(jù)顯著比重。一般來說，核電閥門的年度維修費用往往超過整個核電廠費用的一半。 一些關鍵閥門如主蒸汽隔離閥、穩(wěn)壓器安全閥和主蒸汽安全閥等，其重要性不言而喻。它們不僅是電廠的核心組件，更是確保核電廠安全與穩(wěn)定的關鍵。同樣，一回路系統(tǒng)中的各類核級閥門也承載著巨大的責任，任何故障都可能對電廠的正常運行構成威脅。歷史上，如1979年的三哩島核泄漏事故和2011年的日本福島第一核電廠核泄漏事故，均凸顯了閥門操作的正確性和故障處理的準確性對核電廠安全的重要影響。這些事件告訴我們，閥門的正確操作與故障處理是確保核電廠安全運行的關鍵環(huán)節(jié)。 1）閘閥 液壓驅(qū)動閘閥。其一般是借助自身壓力水來實現(xiàn)活塞的開啟或關閉，該閥工作壓力為PN17.5MPa；公稱通徑為DN350、400mm;工作溫度315℃。全封閉型電動閘閥。其一般選擇了特制的屏閉式電動機，主要是借助浸水工作的內(nèi)行星減速機來確保閘板正常的啟閉運動。該閥工作壓力PN2.5-45.0MPa，公稱通徑DN100-800mm，工作溫度200-500℃。 2）截止閥 其包括三種結構，分別是波紋管式截止閥、填料式截止閥和金屬膜片式截止閥，其一般在輔助管路上得到廣泛應用。該閥介質(zhì)為中溫、中壓的水和蒸汽，公稱通徑一般在DN10-150mm。 3）蝶閥 其在安全殼內(nèi)空氣介質(zhì)輸送系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)中廣泛應用，其主要包括偏心式金屬密封蝶閥、同軸直連式襯膠蝶閥和雙動式金屬密封蝶閥三種類型。該閥工作壓力PN<4.0MPa、公稱通徑DN≤2500mm、工作溫度100-150℃。 4）止回閥型隔離閥 其在核電站的蒸汽系統(tǒng)中被廣泛應用，其結構形狀與升降式止回閥類似，該閥工作壓力PN1.0-42.0MPa、公稱通徑DN64-800mm、工作溫度-29-1050℃。 5）主蒸汽隔離閥 常規(guī)島和核島用主給水閥門、主蒸汽隔離閥，該閥工作壓力40.0MPa、公稱通徑DN800mm、工作溫度700℃。 此外，在核電廠的核燃料提取過程中，還選擇了滿足地震要求的安全閥、頂部安裝的核彈道閥和軟硬關閉的高真空閥。 1）內(nèi)部密封失效 原因可能涉及自然因素，如密封元件壽命耗盡，以及人為因素，如密封面研磨不佳、填料過緊導致的損壞、材料不耐腐蝕、異物阻塞密封面或操作錯誤等。 2）閥體或閥蓋間泄露 原因可歸結為多個方面。首先，焊接過程中的不良操作，如夾渣、焊接不全或焊接裂紋等問題，是引發(fā)閥門性能不佳的重要原因。其次，鑄造材料的質(zhì)量問題，如砂眼、夾渣等缺陷，也會直接影響閥體和閥蓋的質(zhì)量。最后，閥體和閥蓋密封墊的失效也是導致閥門性能下降的關鍵因素。這些問題共同影響了閥門的正常運行和安全性。 3）閥門機械問題 現(xiàn)場機械部分也是導致閥門關閉的又一項主要原因。核電站機組平時一般帶基本負荷，其高壓缸的主閥和低壓缸調(diào)節(jié)閥一直處于全開狀態(tài)。因此閥門定位器中的先導閥閥芯一直處于某一個固定位置。只有在汽機負荷下降到一定水平時，這些閥門才開始要求關小開度。 4）裝配以及表面、尺寸問題 在工程實踐中，裝配不當曾引發(fā)過嚴重的后果。例如，某核電廠在RRI系統(tǒng)調(diào)試過程中，由于閥門螺釘脫落，導致了巨大的財務和時間成本用于故障排查。此外，還有到貨的閥體與傳動箱法蘭連接時，由于雙頭螺栓長度不足，擰緊螺母后螺栓外露部分不夠，這也帶來了潛在的安全隱患和維修難題。 5）填料泄露 主要原因包括：填充材料抗腐蝕性不足或過期，安裝缺陷如填料尺寸不當、螺旋接頭不良等，閥桿精度低導致彎曲磨損，填料圈數(shù)不足或壓蓋未正確壓緊引發(fā)的泄露，以及安裝和操作中的不當處理。 6）功能與性能試驗的常見問題 閥門試驗與檢驗至關重要，確保閥門設計制造無缺陷，使用安全可靠?？傃b后須進行性能試驗，檢查是否符合設計與國家標準。常規(guī)試驗包括殼體強度、密封、低壓密封和動作試驗等，需逐項合格后進行下一項。試驗能有效暴露材料、毛坯、熱處理、機加工和裝配中的缺陷。 1）減少閥體或覆蓋泄露措施 d.對常泄露閥門進行選型評估，必要時替換。 2）解決填料泄露 g.操作時保持勻速正常力量，適當調(diào)整壓蓋與閥桿的間隙，避免過大或過小。 3）防止內(nèi)部密封失效措施 d.檢修時加強防異物控制，清洗易沉積雜質(zhì)的管道，避免內(nèi)漏。 國內(nèi)核級閥門產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模，取得顯著成就，并展現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢。然而，我們必須正視現(xiàn)實，即當前核電閥門在技術水平、質(zhì)量穩(wěn)定性和可靠性方面仍有不足，這在一定程度上制約了核電閥門的國產(chǎn)化進程。為了從根本上解決核電閥門的技術和質(zhì)量問題，滿足行業(yè)發(fā)展的迫切需求，我們需要在多個方面采取有力措施： 6.核安全意識與質(zhì)量管理：加強核電安全意識教育，提升全員質(zhì)量管理水平，確保核電閥門的設計、制造全過程符合高標準、嚴要求。
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