核电站安全阀鉴定试验如何进行

核电站安全阀鉴定试验如何进行
核电站安全阀鉴定试验如何进行

核电站安全阀鉴定试验如何进行
两种核电站主蒸汽安全阀对比分析
http://www.doc88.com/p-677853951687.html

核电阀门是核电站中量大面广的水压设备,它连接整个核电站的300余个系统,是核电站安全运行的关键附件.据相关资料统计,全世界现有核电机组500余座,总装机容量达4亿KW以上,其反应堆类型主要有压水堆（PWR）、沸水堆（BWR）、石墨堆（LGR）、快中子堆（FBR）、高温气冷堆（HTGR）、重水堆（PHWR）.其中,压水堆占整个堆型的50%以上.
随着我国国民经济的持续快速发展,对我国能源行业提出了非常紧迫的要求.目前,从保证我国的能源安全、优化能源结构、支持国民经济可持续发展等多方面迫切需要出发,我国已制订立足于火电,大力发展水电,适度开发新型能源的政策,如核电和风力发电等.我国核电的建设正从试验性、补偿性调整为向战略性和进取性的发展.这对于我国的核电事业是一个极好的发展机会,而核电站阀门的巨大需求则给国内外阀门生产厂商带来了广阔的市场前景.
上篇：核电阀门基础原理技术
一、核电阀门概况：
核电阀门是指在核电站中核岛N1、常规岛CI和电站辅助设施BOP系统中使用的阀门.从安全级别上分为核安全Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、非核级.其中核安全Ⅰ 级要求最高.核电阀门在核电站中是使用数量较多的介质输送控制设备,是核电站安全运行中的必不可少的重要组成部分.据统计一座具有两台100万KW机组的核电站有各类阀门3万台.
二、核电阀门工作条件：
核电阀门,由于其使用工况特殊、复杂、恶劣,加之量大面广,故其要求较高.
核电阀门除了其工况环境错综复杂之外,其输送介质的放射性和温度、压力等级的苛刻性也是很特殊的.
核电阀门输送的介质主要为：饱和蒸汽、冷凝水、放射性水蒸汽重水、辐照腐蚀物、放射性介质、稀硫酸和碱液、二氧化碳、钠、氦、油、真空等各种流体介质.
一回路上的大通径阀门工作条件是最复杂的,在现阶段核动力装置上的蒸汽参数比热电厂的蒸汽参数（压力22.5MPa、温度565℃）要低,但核电厂运行条件却复杂得多.在液态金属冷却剂的快中子反应堆装置上,蒸汽参数为最高（汽轮机前的蒸汽温度为600℃,压力为14.0MPa）.
三、核电阀门的具体类型及参数
核电用阀门比常规的大型火力发电站用阀门其技术特点和要求要高.阀类一般有闸阀、截止阀、止回阀、蝶阀、安全阀、主蒸汽隔离阀、球阀、隔膜阀、减压阀和控制阀等；具有代表性阀门的最高技术参数为：最大口径DN1200mm(核3级的蝶阀)、DN800mm(核2级的主蒸汽隔离阀)、DN350mm(核1级的主回路闸阀)；最高压力：约1500磅级；最高温度：约350℃；介质：冷却剂(硼化水)等.生产核级阀门产品规定要求：通常按核行业标准EJ、美国ASME、IEEE标准及法国压水堆核岛机械设备设计和建造规则RCC-M等.
核电用阀发展的具体类型、参数如下：
1、核电用无填料函的闸阀：
（1）液压驱动闸阀.该阀借助自身压力水推动活塞开启或关闭,该阀公称通径：DN350、400mm；工作压力：PN17.5MPa；工作温度：315℃.
（2）全封闭型电动闸阀.该阀应采用特制的屏闭式电机,通过浸水工作的内行星减速机构使闸板作启闭运动.该阀公称通径：DN100~800mm；工作压力：PN2.5~45.0MPa；工作温度：200~500℃.
2、核电用截止阀：
核电用截止阀,即用于辅助管路上的截止阀.
该阀通常为三种结构,即填料式截止阀、波纹管式截止阀和金属膜片式截止阀.该阀介质为中等参数(中温、中压)的水和蒸汽；公称通径：DN10~150mm.
3、核电用蝶阀：
用于冷却系统和安全壳内输送空气介质的系统中的蝶阀.该阀通常为三种结构,即同轴直连式衬胶蝶阀、偏心式金属密封蝶阀和双动式(蝶板在回转前先脱开密封面再回转)金属密封蝶阀.该阀公称通径：DN≤2500mm；工作压力：PN＜4.0MPa；工作温度：100~150℃.此外,用于风道系统中的快速关闭蝶阀,其公称通径：DN400~1200mm也列为发展的方向.
4、核电用带探测器的先导式安全阀：
用于核岛系统中的带探测器的先导式安全阀.采用带探测器的先导式安全阀,可以根据压力与弹簧力平衡的敏感关系,来改变位置控制释放和加充介质的两个触点的原理,从结构上避免卡阻问题.该阀采用正作用式带弹簧预紧和波纹管密封的阀瓣结构,可以保证可靠的密封.该阀公称通径：DN600mm；工作压力：PN1.265MPa.
5、核电用止回阀型隔离阀：
用于蒸汽系统的止回阀型隔离阀,其结构形状类似于升降式止回阀.该阀公称通径：DN64~800mm(21/2in~30in)；工作压力：PN1.0~42.0MPa(Class600~2500)；工作温度：-29~1050℃.
6、核电用主蒸汽隔离阀：
核岛和常规岛用主蒸汽隔离阀、主给水阀门,其公称通径：DN800mm；公称压力：40.0MPa；温度700℃；
7、核电用隔膜阀：
主要用于核电站核岛系统中放射性水蒸气重水,公称通径DN8 ~500mm.
该阀在核岛系统中约占所用阀门总数的26.2%.
8、核电用球阀：
公称通径DN6 ~350mm；公称压力PN1.0~14.5MPa ；工作温度T-196~500℃.该阀在核岛系统中约占所用阀门总数的12.8%.
9、核电用分相阀：
在核动力装置的分相阀中,主要使用的是蒸汽疏水阀,主要用来自动地排除蒸汽管道内的凝结水,通常用敞口向上浮子式蒸汽疏水阀,热动力型圆盘式蒸汽疏水阀和热静力型双金属片式蒸汽疏水阀.
核电站用疏水阀技术参数范围：公称通径DN25~50mm；公称压力PN6.3~15MPa .
10、核电用安全阀：
在核电厂的一回路上,安全阀一般安装在容积补偿器上,除了一回路的主安全阀外,在冷水反应堆的每个环路被封闭的部分,还安装了通径较小的附加安全阀.
核电厂主要应用：直接作用式安全阀（全启式和微启式）,先导安全阀（公称通径DN600mm,动作压力为1.265MPa）,带辅助装置的先导安全阀,防爆膜装置等.
核电站用安全阀技术参数范围：公称通径DN15~1500mm；公称压力PN2.0~70MPa ；工作温度T-253~535℃.
11、核电用调节阀：
为了保证核动力装置的自动化,要求使用大量的调节,主要功能是以一定的精度保持流量、压力、温度、水位等这样一些规定被调节的参数.
调节阀按操纵方式可分为：由外部能源（气动、液动或电动）来操纵的调节阀；靠工作介质本身而无外部能源操纵的调节阀；手动调节阀；直接作用式调节器.按调节介质流量的方式分：单座和双座调节阀、调节闸阀、球形调节阀和蝶形调节阀.在核电厂应用最广的是双座和单座调节阀.
核电站用调节阀技术参数范围：公称通径DN1.5~500mm；公称压力PN4.1~68.8MPa ；工作温度T538℃
此外,满足地震要求的安全阀、核燃料提取用的软硬密封高真空电磁阀、上装式核电球阀也是急需开发的核电阀门.
四、核电阀门常见故障类型
在核电站系统中运行的阀门,最常见的故障类型有如下四种：
① 阀杆泄漏
② 阀座泄漏
③ 执行机构选配过大和关闭力矩过高引起的密封面损坏
④ 外泄漏
五、核电阀门其他技术要求
根据核电阀门运行的实际工况,核电阀门其技术特点和要求比火力发电阀门更高.核电阀门的技术要求除了阀门常规的技术要求外,还要着重考虑介质中杂质的污染、环境温度、运行温度、环境湿度、放射性、直流电源及电压波动、有关地震和振动条件下稳定性的技术要求、安全等级等等.
1、核电阀门的设计
（1）强度设计
核电阀门设计中,强度计算是必不可少的.除常规的强度计算、有限元分析和抗震计算分析外,对核安全1级的阀门,还要求进行：一次薄膜应力的极限计算、一次薄膜应力＋弯曲应力的极限计算、与回路启——停循环有关的一次加二次应力变化幅度的极限计算、除回路中启——停工况以外的一次加二次应力的变化幅度极限计算、疲劳性能分析.
（2）结构设计
由于核电系统输送介质大多带有放射性,不允许有任何泄漏,故结构设计中阀门的填料、波纹管、阀座的密封结构设计尤为重要（阀体的形状设计,规定在ASME标准中）.
国外,填料一般采用多重密封结构、Ω环密封结构和填料层之间夹碟簧的填料箱密封结构.波纹管一般采用组合波纹管密封结构.对重要的高压阀门,阀座采用锻造结构.此外,阀体与管道的连接采用对接或承插焊接结构.
2、核电阀门的材料
核电阀门的材料必须具有良好的耐腐蚀、抗辐照、抗冲击和抗晶间腐蚀.一般情况下：
（1）承压零件必须采用ASME BPVC-Ⅱ-D-1的材料要求；
（2）阀杆和承压螺栓常采用沉淀硬化钢制造；
（3）填料多用石墨纤维、纯石棉或膨胀石墨.
3、核电阀门驱动装置
核电阀门驱动装置的性能和质量非常重要和关键,必须具有安全操作的可靠性,同时,应能承受温度、压力、湿度、辐照、地震破坏、化学污染及所供电源变化的最大值,而且必须在发生失水故障的情况下,仍能在规定的期限内工作（一般标准为14天）.
此外,除了驱动装置的电动部件要求用O形密封圈将其与外部环境密封隔离之外,驱动装置的设计者还应考虑核电工况用高压阀门的快速操作问题.
4、核电阀门的试验与检验
（1）核电阀门需进行常规的水压试验——壳体试验、阀瓣强度试验、上密封试验、阀座密封试验、填料密封试验；
（2）对带有执行机构,如电动、气动阀进行抗震试验；
（3）对所有操作形式的阀门进行静压寿命试验；
（4）对一回路的重要阀门还必须经过冷态、热态和LOCA事故（即失水事故）的试验.（美国的ASME、日本的JEM等标准,对上述试验及检验作了详细描述,并提供了评定标准.）