核电MSR先导式安全阀典型故障分析及改进应用.pdf
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1、 收稿日期:作者简介:李庆华()男高级工程师 主要从事核电汽轮机技术管理工作核电 先导式安全阀典型故障分析及改进应用李庆华丁佳鹏(中广核工程有限公司设备采购与成套中心深圳)摘要:某核电厂 配置的先导式安全阀在机组调试、运行检修期间多次发生先导阀不起跳、主阀 环密封问题通过对设计、结构进行全面深入的技术分析确定问题产生的可能原因并制定了先导阀阀瓣材质升级、主阀 环取消的技术改进方案实践验证该方案有效保证了设备质量 本项目研究成果可根本上解决核电 先导式安全阀主阀 环泄漏、先导阀不起跳长期遗留的共性问题为后续设备设计选项、自主化攻关研发推进实施提供技术经验关键词:先导式安全阀 环泄漏不起跳分类号:
2、.文献标识码:文章编号:()(.):.:前 言鉴于国内多台 核电机组 配置的先导式安全阀在役运行、大修阶段均先后发生主阀 环泄漏、先导阀整定压力不起跳问题给机组稳定运行带来一定的安全隐患为此各业主均高度关注该问题的解决 同时华龙一号项目采用该型先导式安全阀结构相同同样存在类似问题必须对该型安全阀进行研究及改进找到问题的关键所在确保上述问题得到有效解决和验证保证机组安全稳定运行 设备简介.结构特点发生上述各种问题的国内核电 安全阀均是原滨特尔生产供货的先导式安全阀该阀主要由主阀、先导阀和平衡阀组成阀门启闭由先导阀控制阀门整定压力实际上就是先导阀的整定压力主阀阀座、阀瓣金属密封面在系统压力作用下接
3、触贴合形成主密封密封 环与阀座内侧斜边挤压接触形成辅助密封增强启停机阶段负压状态下的密封性 先导阀主要由阀芯、阀座、上下调节圈、弹簧和阀杆等部件组成阀芯和阀座材质均为 详细结构如图 所示图 安全阀结构图第 卷 第 期汽 轮 机 技 术.年 月.动作原理()正常工况下系统压力低于阀门整定压力先导阀处于关闭状态平衡阀无驱动力在弹簧力作用下处于关闭状态主阀阀芯上腔与系统介质连通阀芯上部受压面积比下部大在弹簧力和上腔压力作用下主阀处于关闭状态()当系统超压时先导阀开启排放介质 若先导阀不足以泄压系统压力继续升高先导阀开启高度增加出口压力升高克服平衡阀弹簧力使其开启排放主阀阀芯上腔介质失去下压力阀芯在系
4、统压力向上作用力下克服弹簧力主阀开启()当系统泄压后先导阀关闭出口压力降为 平衡阀失去驱动力在弹簧力作用下关闭 系统介质进入主阀阀芯上腔重新建立压力阀芯与阀座重新接触建立密封主阀关闭.安全阀的布置 先导式安全阀布置在汽水分离再热器壳体顶部或热再出口其主要作用是防止汽水分离再热器壳体超压破坏 当安全阀超压后不起跳时会导致汽水分离再热器超压影响机组安全运行甚至发生安全事故其布置接口如图 所示图 安全阀布置接口图 问题描述及原因分析.问题描述.主阀密封泄漏问题某核电机组运行其时检查/安全阀排汽管放水口时发现有持续滴水现象疑似这些安全阀存在内漏如图 所示 机组大修期间将这些安全阀进行了解体检查发现主阀
5、密封 环破损和变形严重如图 所示 现场对 环进行了 次改进换型但该问题一直未能得到有效解决.先导阀不起跳问题某核电机组大修期间对 台 安全阀先导阀解体前校验其中/升压至定值上限值时图 安全阀泄漏图 主阀 环损坏情况发现阀门仍无法起跳/能够起跳但起跳值都接近或超过上限值起跳后重新升压过程中提前发生泄漏密封性均不满足要求检查结果详见表.原因分析.主阀密封泄漏问题根据表 国内某核电机组大修处理过程造成主阀泄漏的主要原因为主阀 环环选型有误(不耐高温、尺寸偏大)虽然经工程、业主和供应商多次设计改进处理损坏或内漏情况有所好转但根本问题仍未彻底解决需要进一步研究对主阀密封型式、结构设计进行优化改进.先导阀
6、不起跳问题针对 先导式安全阀不起跳问题开展了详细的分析见表 制造商原设计先导阀的阀瓣、阀座材质均采用 奥氏体不锈钢这种奥氏体不锈钢材质具有良好的塑性、韧性阀瓣和阀座的接触表面无硬度差而长期处于高温蒸汽运行环境下很可能产生粘连现象 综合上述故障分析及检查结果影响阀门正常起跳的直接原因是:先导阀阀门密封面存在“粘连”技术改进方案.主阀密封结构型式由于安全阀主阀 环进行了多次设计选型和改进后仍存在主阀环变形、尺寸不合适等问题进而影响到主阀密 表 安全阀先导阀解体前校验情况序号功能位置整定试验是否合格(定值范围:.)升压至.阀门不起跳无弹簧力时.起跳不合格(定值范围:.).起跳合 格(定值范围:.)升
7、压至.阀门不起跳无弹簧力时.起跳不合格(定值范围:.)升压至.时阀门起跳不合格(定值范围:.)首次升压至.时阀门起跳第二次和第三次.时起跳不合格(定值范围:.)升压至.阀门不起跳无弹簧力时.未起跳不合格汽 轮 机 技 术 第 卷 表 国内某核电机组 安全阀主阀 环泄漏及处理序号处理窗口故障现象处理方案原因分析 小修后阀门内漏采用第一代改进型 环更换 环选用错误 不耐高温(、内径.、线径.)大修 环变形严重硬化断裂现象采用第一代改进型 环更换 环选用错误 不耐高温(、内径.、线径.)大修 环变形切割分层采用第二代 环更换 环尺寸偏大 大修 环变形切割分层采用第二代更换 环更换 环尺寸偏大 表 安
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