電站用典型氣動截止閥簡介及故障分析

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電站用典型氣動截止閥簡介及故障分析簡介
氣動截止閥門,廣泛用於火電廠、核電廠的重要系統中,是保證電站的安全……
電站用典型氣動截止閥簡介及故障分析正文




氣動截止閥門,廣泛用於火電廠、核電廠的重要系統中,是保證電站的安全生產的重大關鍵設備。在實際運行中,因其手動機構設置、盤根失效、操作不當、進氣流量不足等原因出現了較多故障,威脅著電站的安全穩定運行。本文以SEREG廠家生產的氣動截止閥為例,對電站用典型氣動截止閥的工作原理進行了分析,對中性點的設置進行了詳細闡述,對電站中使用的SEREG氣動截止閥和類似的氣動截門的運行及故障處理提供了依據。
1氣動截止閥門工作原理介紹
氣動截止閥門工作原理:使用壓縮空氣作為動力源的閥門大部分採用遠程控制,由主控室手動或自動觸發動作指令,使進、排氣電磁閥動作,向執行機構內供、排壓縮空氣。壓縮空氣作用在活塞或隔膜上,克服閥門動作的摩擦力和閥桿上的彈簧彈力,從而壓下(對於失氣開閥門)或提起(對於失氣關閥門)閥桿,帶動閥芯上下動作,使閥門打開或關閉。
在閥門失氣,驅動頭內無壓縮空氣時,閥門會按照系統的要求處於全開或全關的安全位置。電廠用儀用壓縮空氣,供氣壓力一般為4~9bar,在進入到閥門之前,首先通過過濾器將壓縮空氣過濾、凈化,然後通過減壓閥減壓,入口壓力表的讀數不超過4bar。壓力調整是能通過調節安裝在減壓閥頂部的調節螺釘來實現的,調節前要先擰松保護蓋。
最為常見和應用最廣泛的氣動截止閥門四種類型是:手輪的失氣關閉閥門、手輪的失氣開啟閥門、無手輪的失氣關閉閥門、無手輪的失氣開啟閥門。
2氣動截止閥門結構簡介
氣動截止閥門廣泛用於常規電廠及核電站的重要系統中,在大亞灣核電站、嶺核電站的每個機組各裝備有氣動截止閥。對於現場用氣動閥,為了防止氣源失去時,自動不可操作,都設有手動操作機構。在正常運行時,手動機構被鎖定在不影響閥門正常動作的安全位置(習慣稱之為“中性點”),以便在主控室或操作室遠程控制。在緊急情況下,即氣動迴路故障,氣源失去或其它原因引起的氣動伺服機動作而帶來的遠程操作失效,可由操作人員使用手動機構將閥門從安全位置反向打開或關閉,達到控制閥門開關的目的,也可以根據系統需要將閥門固定在所需的開關位置。
氣動截止閥的主要部件有:手輪、蝶簧、隔膜、隔膜腔、閥芯、閥體等。其具體結構,見圖1。


3氣動截止閥門中性點設置
所謂氣動截止閥的中性點是指當閥門正常運行時,手動裝置固定在某一不影響氣動操作的位置,這一位置區間稱為中性點,中性點不是一個點,而是一段小區域。
在國內許多電站,因氣動截止閥的手動機構的位置設置,而引起閥門關度(開度)不夠造成內漏(行程短)的現象時有發生。大亞灣核電站投運以來,核島氣動截止閥門曾發生過多起因密封不嚴造成的內漏。如:1999年6月27日大亞灣D1REN121VP關閉不嚴;1999年7月26日大亞灣D1REN121VP關閉不嚴;2000年9月8日大亞灣D2REN124VP關閉不嚴;2000年10月13日大亞灣D2REN121VP關閉不嚴等。
為保證機組的安全穩定運行,DNMC維修人員被迫在機組功率運行期間進入安全殼現場進行搶修,造成了維修人員的受照劑量增加,同時也影響了機組的安全運行水平。經過現場的檢查、維修情況可以看出,這些閥門內漏故障的造成原因都是由於閥門手動機構裝置的位置設置的不正確,阻礙了閥門閥芯的正常關閉,造成了閥門關閉不嚴,引起內漏。
氣動截止閥為全開全關閥,通常都配有手動操作機構,按失氣后的安全位置可分為失氣關和失氣開兩種,按手動機構的配置方式不同,又分為直接式和間接式兩種。在閥門自動遠程控制投用,正常運行時手動機構被設置在中性點位置,以保證氣動執行機構順利動作。在氣源失去、氣動機構氣缸或隔膜漏氣等氣動機構不可用的緊急情況下,可利用手動機構開關閥門,或根據系統需要將閥門固定在某一要求位置,達到閥門的設計功能,滿足實際系統需求。
在核電站現場的直接式氣動閥上都用金屬鏈栓著一個金屬勺尺,稱為中性點勺尺,這是DNMC維修人員維修后,調整定好中性點,以手輪的下平面到氣動頭鎖緊器上平面的距離加工而成的。這個勺尺供運行人員及其他部門的現場操作人員等不熟悉閥門結構的人員,手動操作閥門以後恢復手動裝置設置使用的即可。
在火電廠,氣動閥門一般用在減溫水等重要系統中,在核電站氣動截止閥還有一部分被用作安全殼隔離等重要系統中,其功能和可靠性的完備,將直接影響到電廠的安全穩定運行,甚至是核安全。如果手動機構在操縱桿中設定得不正確,當閥門進行氣動操作時,手動機構會幹擾氣動操作,使之不能關嚴而引起內漏,或者不能全開而造成流量不足,喪失閥門應有的功能。因此正確設置每個閥門的手輪機構位置,保證遠程操作控制,是所有進行此類閥門操作人員的必修課。特別是在核電廠中,該類閥門在核安全系統中被普遍使用,掌屋該類閥門的基本知識是提高電站安全運行水平,保證核安全的重要保證。
同時,由於設備維修、磨損、安裝誤差等原因會造成閥門的中性點會在小範圍內不斷變化,因此氣動截止閥的中性點勺尺尺寸不是一成不變的,在閥門的維修或檢查后要重新定做新的勺尺,以保證閥門的開關正確性。在設備使用壽期內,造成閥門中性點變化的因素很多,如:更換氣動頭隔膜、更換蝶簧、閥桿的拆裝與檢修等造成軸向部件發生了位置變動;閥芯或閥座密封面研磨和更換,使軸向部件發生了位置變動;氣動頭支撐柱螺栓的更換、鬆緊度改變等原因造成軸系部件位置變動;維修后的氣動頭密封性試驗,因為高壓引起閥桿變化,軸系固定件鬆動,造成軸向部件位置變動;閥芯與閥座密封面在不斷開關中衝撞引起的自然損耗;現場操作人員手動操作中不注意,造成的中性點勺尺的混用、丟失等原因。
中性點設置計算:現在以失氣關、直接式手輪氣動截止閥為例,介紹中性點設置原理及過程。此類氣動截止閥手輪與閥桿是在一條直線上,如圖2所示。此類閥門的中性點設置計算方法如下(參見圖2):


H:閥門關閉,手動機構在氣動頭操縱桿導套中至下止位時,測量鎖緊器到手輪軸下表面的距離;H1:手動機構在氣動頭操縱桿導套中至上止位時,能測量鎖緊器到手輪軸下表面的距離;H2:閥門全開位(閥瓣/閥體的背密封接觸)時,能測量鎖緊器到手輪軸下表面的距離。
那麼,手動桿在氣動頭操縱桿導套中有效移動距離為:
       

手動機構在氣動頭操縱桿導套中可設中性點為L,閥門的行程為C。則中性點設置應為:         

考慮到運行壓力對軸系部件的影響和中性點設定者測量誤差因素,故閥門手動機構的設置位置最好應為中間位置:J1=J2=(H1-(H+C))/2,一般應大於2mm。
所以在制定“中性點”勺尺時,一般為最佳限值的1/2為準。中性點勺尺長度為:
       

有些閥門以關閉嚴密為主要功能或有些閥門對全流量有嚴格要求時,對勺尺長度上要有一定的考慮,保證實現閥門的主要功能。檢查中性點調整得是否正確,是用氣動控制將閥門全開、關一次,然後在上下點位鬆開鎖緊器,用手輪可以輕鬆搖動1/2圈,就可認為是正確性的。如果有一個位置受力,就說明中性點設置有問題,需重新調整位置設置。需要指出的是,由於加工、安裝、調試等因素影響,每個閥門的勺子都是唯一的,不能多個閥門混用。而且只要軸系部件相對位置發生變化(解體檢修/打壓試驗/調整閥桿長度),需要重新標定勺子或重新加工,不可再用。
4其它常見故障類型
對於SEREG氣動截止閥門有預防性維修和糾正性維修兩種,其中,糾正性維修是針對正常運行期間發生的一些故障進行處理,在正常的運行中,氣動截止閥常見的主要故障及處理措施主要表現在以下幾個方面:
①閥體/閥蓋間泄露:原因—可能是密封墊損壞、閥蓋螺母力矩不夠、密封焊層損壞。處理措施—可以更換密封墊,檢查力矩,重新密封焊。
②填料泄露:原因—可能是填料壓蓋螺母力矩不夠、填料本身損壞。處理措施—應按照規定的力矩檢查並重新擰緊,更換新填料。
③內部密封失效(內漏):原因——可能是填料太緊、密封面損壞、碟形彈簧破裂或調整錯誤。處理措施——可以進行檢查力矩,更換碟形彈簧或重新調整碟簧。
④不能關閉或關閉不完全或太慢:原因—可能是手動操作機構的位置不對、填料太緊、閥桿被卡住、碟簧短裂。處理措施——可以對手動操作機構檢查並做FRATOL試驗,檢查填料力矩,更換閥桿組件、碟形彈簧。
⑤不能開啟或開啟不完全:原因——可能是備用手動機構處於不正確的位置、空氣壓力太低、填料太緊、閥桿被卡住、電磁閥或電路故障。處理措施—可以對手動操作機構檢查並做FRATOL試驗,檢查並重新調整空氣壓力、檢查填料力矩,更換閥桿組件、檢查電路或電磁閥。
⑥從執行機構側孔漏氣:原因—可能是隔膜破裂、軸密封損壞。處理措施—需要更換隔膜和軸密封組件。
⑦氣動軸出口漏氣:原因—可能是導向密封環破裂。處理措施——應更換密封環。
⑧無運行信號:原因——可能是電路故障或限位開關故障。處理措施——應該檢查電路和限位開關。
⑨不能操作:原因—儀錶、電氣、機械等綜合因素。處理措施——應對閥門進行全面的檢查。

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