尚雪蓮

(中國核電工程有限公司電氣儀控所，北京 100840)

0 引言

作為過程控制工業(yè)中最常用的終端控制元件，調(diào)節(jié)閥在過程控制中起著極為重要的作用。它用來接收信號(hào)，并根據(jù)調(diào)節(jié)器輸出來改變閥門開度，從而調(diào)整工藝參數(shù)，使之趨向于期望值，其應(yīng)用質(zhì)量直接反映在系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)上。

核級(jí)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)的正確選型是確保調(diào)節(jié)閥正確合理應(yīng)用的根本和關(guān)鍵;錯(cuò)誤的設(shè)計(jì)選型不僅影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而且還可能威脅到整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)過程的安全性。

目前，我國的核電機(jī)組所使用的調(diào)節(jié)閥大部分為氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥。由于氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥品種、規(guī)格繁多，故設(shè)計(jì)選型要求設(shè)計(jì)人員具備多專業(yè)的背景知識(shí)。而核電站工藝管道中介質(zhì)的理化性能千差萬別、工況參數(shù)復(fù)雜多變，與常規(guī)工業(yè)相比，核電站對(duì)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥功能、環(huán)境、使用壽命、設(shè)備可用性及可靠性等方面的要求更為苛刻。這就使得核電氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的選型難度與重要性更加凸顯出來。

1 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的選型

1.1 輸入條件及選型原則

氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的選型需綜合考慮工況條件、調(diào)節(jié)要求、環(huán)境狀況、使用壽命、安裝維修以及性價(jià)比等因素。此外，以往工程的使用經(jīng)驗(yàn)也在選配氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的過程中發(fā)揮重要作用。

一般而言，氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的選型所需的輸入條件包括以下幾個(gè)方面。

①工藝參數(shù):它主要包括介質(zhì)類型、各工況下的上下游壓力及其對(duì)應(yīng)的流量要求、管路的設(shè)計(jì)溫度和壓力、閥門上下游的最大壓差等。如有較為惡劣的瞬態(tài)工況，還應(yīng)明確瞬態(tài)情況下的工況條件。

②工藝系統(tǒng)控制要求:它主要包括工藝系統(tǒng)對(duì)故障位置的設(shè)置要求以及基本調(diào)節(jié)要求之外的其他控制要求(如是否有快開或快關(guān)要求、是否需要設(shè)置電磁閥、是否有遠(yuǎn)程閥位指示要求、是否需要設(shè)置手輪等輔助裝置等)。

③ 過程連接方式(如法蘭連接、焊接等)及材質(zhì)要求。

④密封及泄漏量的要求:從工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度，明確對(duì)閥門泄漏率(內(nèi)漏)的要求;對(duì)于有毒、高溫高壓或放射性的介質(zhì)，或是當(dāng)工藝過程對(duì)密封性有較高要求時(shí)，還應(yīng)明確對(duì)填料函的要求，以防介質(zhì)外漏給運(yùn)行的安全穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性造成的影響。

⑤尺寸與布置要求:考慮到現(xiàn)場安裝與維護(hù)，對(duì)外形尺寸提出限制要求。

⑥環(huán)境條件:對(duì)安裝在易燃易爆區(qū)的閥門，應(yīng)當(dāng)考慮防爆要求。

⑦鑒定與分級(jí):它主要包括閥門的RCCM制造規(guī)范等級(jí)、電氣附件的RCCE鑒定等級(jí)、抗震分級(jí)、防爆分級(jí)以及在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故下的可用要求等。

⑧質(zhì)保與清潔度要求:根據(jù)介質(zhì)情況，明確質(zhì)保與清潔度的要求。

⑨其他特殊要求。

1.2 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的選型過程

1.2.1 鑒定要求

對(duì)核級(jí)閥門而言，能夠滿足鑒定要求是閥門選型與應(yīng)用的最基本前提。在核級(jí)閥門選型時(shí)，應(yīng)首先依照《壓水堆核電站核島機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)建造規(guī)則》(RCCM)、《壓水堆核電站核島電氣設(shè)備設(shè)計(jì)和建造規(guī)則》(RCCE)對(duì)閥門的鑒定等級(jí)、抗震分級(jí)以及設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故要求等進(jìn)行審查，以確保閥門滿足鑒定要求。對(duì)于不能滿足鑒定要求的閥門，閥門需通過鑒定或變更選型。

1.2.2 結(jié)構(gòu)形式的確定

調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)形式的確定，應(yīng)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中的工藝條件(溫度、壓力、流量等)、工藝介質(zhì)的特性(如黏度、腐蝕性、有無顆粒、有無毒害等)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求(調(diào)節(jié)范圍、泄漏量、噪聲)、管系布置以及空間情況等因素綜合考慮。

一般而言，在流量、壓差和泄漏量小的場合，選擇單座調(diào)節(jié)閥即可滿足生產(chǎn)需要;套筒調(diào)節(jié)閥最適合應(yīng)用在介質(zhì)壓差和振動(dòng)大的場合;蝶閥雖然結(jié)構(gòu)緊湊，但調(diào)節(jié)性能和關(guān)閥密閉性能較差，一般適用于低壓差、大流量、泄漏量要求不高的場合，尤其適用于濃稠漿狀及含有顆粒介質(zhì)的情況。此外，角閥適用于高黏度、含懸浮物和顆粒狀流體的場合或要求用直角配管的地方;與普通的直通單座閥相比，角閥具有防堵性能好、流阻小以及流量系數(shù)比單座閥大等優(yōu)點(diǎn)［1］。這幾種結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)閥在核電站中的應(yīng)用都較為普遍。

1.2.3 流量特性的選擇

調(diào)節(jié)閥的流量特性可表現(xiàn)為固有流量特性和工作流量特性［2］。固有流量特性分為線性、等百分比(對(duì)數(shù))、拋物線和快開這幾種形式。在實(shí)際工況中，閥門的工作流量特性相對(duì)固有流量特性會(huì)存在一定的畸變［3］。因此，在確定調(diào)節(jié)閥的流量特性時(shí)，還應(yīng)充分考慮畸變所帶來的影響。對(duì)串聯(lián)管道而言，壓降比(調(diào)節(jié)閥可控制的最大流量所對(duì)應(yīng)閥門進(jìn)出口差壓和系統(tǒng)差壓之比)越小，工作流量特性與固有流量特性偏差越大［4－5］。目前，國內(nèi)核電站中應(yīng)用最多的是線性和等百分比這兩種形式。

調(diào)節(jié)閥的流量特性可以根據(jù)控制原理中的補(bǔ)償原理進(jìn)行選取，如根據(jù)壓降比、被控對(duì)象特性及負(fù)荷變化情況來選擇等;還可以根據(jù)以往類似工況經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合設(shè)備供貨商閥門的實(shí)際固有流量特性進(jìn)行選取。

1.2.4 閥門口徑的確定

閥門的流量系數(shù)與可調(diào)比是表征閥門流通、調(diào)節(jié)能力的重要參數(shù)，也是選擇調(diào)節(jié)閥的主要參數(shù)之一。由于工藝系統(tǒng)條件不同，在某些情況下要求閥門需要有較寬的調(diào)節(jié)范圍。目前，國產(chǎn)閥門的可調(diào)比一般為30。根據(jù)計(jì)算所得的流量系數(shù)、可調(diào)范圍，再結(jié)合生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品特性，就可以選擇合適的閥門口徑，以滿足工藝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求。

1.2.5 電氣附件的選擇

氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的電氣附件主要有電氣轉(zhuǎn)換器、定位器、限位開關(guān)、電磁閥等。在滿足過程控制要求的基礎(chǔ)上，還應(yīng)重點(diǎn)查驗(yàn)這些附件的鑒定等級(jí)是否滿足要求。

近年來，智能電氣轉(zhuǎn)換定位器在普通工業(yè)用閥中占據(jù)的份額正在逐步增大。截止目前，智能電氣轉(zhuǎn)換定位器的核級(jí)鑒定尚未全部完成。國內(nèi)外目前只有FISHER的FIELDVUE硬件部分通過了鑒定試驗(yàn)，軟件部分的鑒定試驗(yàn)尚未完成。因此，在目前國內(nèi)的核電機(jī)組中，有核級(jí)鑒定要求的閥門使用的仍然是“電氣轉(zhuǎn)換器+定位器”。

此外，對(duì)于有K1級(jí)鑒定要求的限位開關(guān)，還應(yīng)關(guān)注其自帶電纜是否隨開關(guān)本體一同通過了K1級(jí)質(zhì)量鑒定，以確保其能滿足高溫高濕情況下的密封要求。

1.2.6 其他細(xì)化設(shè)計(jì)

在完成了上述初步選型與計(jì)算步驟之后，還應(yīng)當(dāng)針對(duì)管路設(shè)計(jì)及工藝系統(tǒng)調(diào)節(jié)的具體要求，進(jìn)行以下細(xì)化設(shè)計(jì)。

①材質(zhì)的選擇:調(diào)節(jié)閥承壓部件的材質(zhì)應(yīng)充分考慮到介質(zhì)的溫度、壓力和腐蝕性，起節(jié)流作用的閥內(nèi)組件則應(yīng)具有良好的耐腐蝕和耐沖刷性［6］。核級(jí)閥門的材質(zhì)應(yīng)能滿足RCCM的相關(guān)要求。

②設(shè)計(jì)應(yīng)保證調(diào)節(jié)閥能夠滿足工藝系統(tǒng)的控制要求，如閥門的氣開、氣閉性，閥門的氣路以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作等方面的要求。

③閥門的內(nèi)漏與外漏均需滿足工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。為解決閥門的外漏問題，在核電站中有一種特殊型式的填料函結(jié)構(gòu)，即雙填料的密封方式。雙填料密封組件有上下兩組串聯(lián)的閥桿填料，主要用于高壓介質(zhì)，或介質(zhì)放射性較高、需防止介質(zhì)外泄的場合，也可用于高真空［7］。在國內(nèi)核電機(jī)組中，波紋管密封及雙填料帶引漏的密封方式都有較多的應(yīng)用［8］。

④核實(shí)閥門的連接方式與外形尺寸是否滿足現(xiàn)場要求。

⑤關(guān)閉壓差與允許壓差:在選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)作用力時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮閥芯全關(guān)時(shí)的壓差。所選閥門的最大允許壓差應(yīng)大于關(guān)閉壓差，以防止出現(xiàn)“關(guān)不死”或“打不開”的現(xiàn)象［9］。

⑥汽蝕與閃蒸:閥門的設(shè)計(jì)應(yīng)避免汽蝕和閃蒸的發(fā)生，必要時(shí)可采用抗汽蝕或抗閃蒸的結(jié)構(gòu)。

⑦噪聲:在自控系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)閥是最大的噪聲源。當(dāng)噪聲超過有關(guān)規(guī)定時(shí)(一般為85 dB)，應(yīng)考慮采用低噪聲結(jié)構(gòu)。

⑧可維修性與性價(jià)比。

2 核電用氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥現(xiàn)狀

由于核電行業(yè)的特殊性，氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥在該行業(yè)應(yīng)用中還需滿足一系列的特殊要求。在《壓水堆核電站核島機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)建造規(guī)則》(RCCM)和《壓水堆核電站核島電氣設(shè)備設(shè)計(jì)和建造規(guī)則》(RCCE)中，對(duì)核級(jí)閥門的制造與鑒定提出了非常詳盡的要求。這些要求是確保核電設(shè)備安全性與可靠性的重要保證，也是區(qū)別核電用設(shè)備與普通工業(yè)用閥的重要因素。

除此之外，核電設(shè)備在設(shè)計(jì)與功能需求方面還存在一定的特殊性，這使得核電用閥的選型更為復(fù)雜，舉例如下。

①耐輻照性能:由于部分閥門被安裝在高放射區(qū)，因此，對(duì)閥門及其電氣附件的材質(zhì)選擇與設(shè)計(jì)提出了一定的要求。為保證一定的使用壽命，必須對(duì)這些環(huán)節(jié)進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。

②密封性能:由于部分介質(zhì)為高放射性或高溫高壓介質(zhì)，一旦泄漏到空氣中將帶來很大的安全隱患。為防止閥門外漏，對(duì)填料函的設(shè)計(jì)提出了更高的要求，如采用波紋管密封或雙填料密封。

③結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性:部分閥門要求在地震情況下仍可用。

④水淹:部分閥門要求在水淹情況下可用。

⑤事故瞬態(tài):部分閥門要求在非常惡劣的瞬態(tài)工況下可用。

⑥閥門的分體安裝與氣路:由于部分閥門所處的管線振動(dòng)較大，另有部分閥門所處的安裝區(qū)域?yàn)楦叻派鋮^(qū)或是其他不易接近的區(qū)域，為保證閥門性能和便于運(yùn)行人員維修，需將閥門本體與電氣附件分開安裝。

⑦限流擋塊及其可調(diào)節(jié)性:某些特殊閥門正常運(yùn)行期間不需要全行程可調(diào)，為防止誤動(dòng)，設(shè)有位置可變的限流擋塊。

⑧高穩(wěn)定性:為保證核電安全可靠運(yùn)行，要求所設(shè)計(jì)的閥門具有較高的穩(wěn)定性。

⑨可拆卸性:位于放射區(qū)內(nèi)的閥門應(yīng)具有良好的可拆卸性，以盡量減少維護(hù)人員停留在現(xiàn)場的時(shí)間。

核電站用氣動(dòng)閥門的特殊技術(shù)要求還有很多種，以上僅例舉了其中一些較為常見的情況。正是由于這些特殊要求，對(duì)核級(jí)閥門而言，只有取得相關(guān)資質(zhì)的供貨商才能供貨。目前，國內(nèi)具有核級(jí)閥門供貨能力的生產(chǎn)廠家只有上海自動(dòng)化儀表七廠、中核蘇閥、浙江三方幾個(gè)廠家。

與國外成熟的調(diào)節(jié)閥產(chǎn)品相比，國產(chǎn)調(diào)節(jié)閥還存在許多不足，如國產(chǎn)調(diào)節(jié)閥壽命短、穩(wěn)定性較差;應(yīng)用于高溫高壓、壓差較高的嚴(yán)酷工況的調(diào)節(jié)閥，其產(chǎn)品性能和穩(wěn)定性尚無法提供保證;國產(chǎn)調(diào)節(jié)閥配套使用的核級(jí)電氣附件仍被國外供貨商壟斷，自主品牌較少。此外，目前國內(nèi)各閥門廠的核級(jí)資質(zhì)取證尚不完善，核級(jí)產(chǎn)品的種類不完備，尤其對(duì)于技術(shù)要求較高的調(diào)節(jié)閥，國內(nèi)閥門廠在設(shè)計(jì)、取證和試驗(yàn)驗(yàn)證等方面都還存在很大問題［10］。

盡管目前國內(nèi)品牌在中低端市場已占有較大份額，但國外品牌占領(lǐng)核級(jí)調(diào)節(jié)閥高端市場的格局遠(yuǎn)未打破，國產(chǎn)化核電用調(diào)節(jié)閥產(chǎn)品仍有待于進(jìn)一步開發(fā)。

國內(nèi)閥門廠家現(xiàn)在也已經(jīng)意識(shí)到這一點(diǎn)，并積極努力地推進(jìn)核級(jí)調(diào)節(jié)閥的開發(fā)。以上自儀七廠為例，該公司已于2010年12月與英國IMI公司設(shè)立合資公司，專門引進(jìn)、消化和吸收核電調(diào)節(jié)閥技術(shù)。各電氣附件的國產(chǎn)化也正在進(jìn)行中，中國核電工程有限公司與鞍山電磁閥廠合作研發(fā)的核級(jí)電磁閥就是其中的一個(gè)例子。

3 設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與反饋

結(jié)合各項(xiàng)目設(shè)計(jì)、采購、調(diào)試及運(yùn)行反饋情況，對(duì)選型過程中存在的特殊性與難點(diǎn)進(jìn)行分析總結(jié)。

3.1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特殊設(shè)計(jì)

位于余熱排出系統(tǒng)換熱器的旁通管線上的RRA013VP［7］屬于安全二級(jí)、抗震1A類的閥門。該閥門要求在水淹情況下和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故下可用，閥門應(yīng)能夠承受熱瞬態(tài)的沖擊，且要求在失氣狀態(tài)下至少在一定時(shí)間內(nèi)保持原位。在M310機(jī)組設(shè)計(jì)中，該閥門屬于技術(shù)要求相對(duì)較高、功能作用較為重要的調(diào)節(jié)閥。在目前的市場情況下，只有FISHER公司能夠提供此類產(chǎn)品，具有一定的壟斷性。因此，研究該閥門的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)原理，對(duì)于推進(jìn)設(shè)備的國產(chǎn)化意義重大。

RRA013VP作為重要的核二級(jí)閥門，除核級(jí)設(shè)備的材料、制造等方面的一些特殊要求外，其特殊性還集中體現(xiàn)在水淹與保位設(shè)計(jì)方面。由于該閥門要求在水淹條件下仍然可用，因此在閥門氣路設(shè)計(jì)上必須特殊考慮。FISHER公司在早期推出的產(chǎn)品為活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)。這些產(chǎn)品在我國的大亞灣和嶺澳一期核電站運(yùn)行良好。但近年來根據(jù)EDF與法馬通的要求，F(xiàn)ISHER已將原來的活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)更新?lián)Q代為氣動(dòng)薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并通過了水淹試驗(yàn)的驗(yàn)證。

對(duì)于在水淹條件下可能會(huì)進(jìn)水的氣動(dòng)膜頭或氣缸結(jié)構(gòu)，可采用分體式的方法，將執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝于較高的位置上，以避開水淹深度。但對(duì)于必須安裝于閥體之上的閥門定位器，要想保證其可用性，需進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。在早期的閥門設(shè)計(jì)中，F(xiàn)ISHER公司將定位器設(shè)置在氣缸結(jié)構(gòu)的頂部，并在定位器上加了一根排氣管，用來防止定位器排氣口被水淹沒，從而保證了定位器的排氣出口壓力是大氣壓力，而不是大氣壓力加上水壓。為徹底解決這一問題，F(xiàn)ISHER公司按照淹沒于水下20 m的設(shè)計(jì)考慮，對(duì)不增加排氣管的定位器進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。試驗(yàn)假設(shè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各個(gè)環(huán)節(jié)(如膜片內(nèi)部、過濾減壓閥等)都已進(jìn)水，且進(jìn)水壓力應(yīng)該等于空氣大氣壓+20 m的水柱。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)最小氣源壓力大于480 kPa時(shí)，F(xiàn)ISHER的定位器就能滿足該水淹試驗(yàn)的要求。因此，目前FISHER公司設(shè)計(jì)的調(diào)節(jié)閥已不需要在定位器上增加排氣管。

3.2 大可調(diào)比閥門的選型設(shè)計(jì)

RRI155VN是M310機(jī)組中另一個(gè)選型較為困難的閥門。該閥門是用來控制RCV系統(tǒng)下泄流量的溫度調(diào)節(jié)閥［7］，閥門所處的工藝系統(tǒng)在不同工況下的參數(shù)變動(dòng)很大。以嶺澳二期核電站為例，RRI155VN選型結(jié)果如表1所示。

表1 RRI155VN選型結(jié)果Tab.1 Model selection for RRI155VN

由計(jì)算結(jié)果可知，該閥門要求的流通能力較大，且可調(diào)范圍廣、可調(diào)比高。

在大亞灣和嶺澳一期，RRI155VN選用的是AMRI公司的蝶閥。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)反饋，在正常運(yùn)行工況下，該型號(hào)的閥門橡膠內(nèi)襯存在一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)破損的現(xiàn)象，且內(nèi)襯破損后導(dǎo)致閥門的調(diào)節(jié)性能變差。經(jīng)分析，由于該閥門經(jīng)常處在小流量開度范圍內(nèi)，水流通過時(shí)在蝶板背面容易產(chǎn)生漩渦，出現(xiàn)低壓區(qū)，從而造成汽蝕現(xiàn)象;閥門內(nèi)襯的橡膠材質(zhì)作為一種有機(jī)材料，容易發(fā)生老化，并被進(jìn)一步?jīng)_蝕。內(nèi)襯沖蝕后的閥門調(diào)節(jié)性能變差，被沖蝕掉的橡膠碎片進(jìn)入管道還可能造成其他設(shè)備的異常。

此外，運(yùn)行人員還反饋稱該閥門在小開度下的調(diào)節(jié)性能不佳。但是一般情況下，調(diào)節(jié)閥在小開度下都無法取得最佳的調(diào)節(jié)性能。若要從根本上解決這一問題，只能通過修改管路設(shè)計(jì)，增加旁路，并設(shè)置兩個(gè)調(diào)節(jié)閥來實(shí)現(xiàn)。該方案可從根本上解決目前一個(gè)閥門無法兼顧多個(gè)工況的調(diào)節(jié)精度的難題，但該設(shè)計(jì)從根本上改變了系統(tǒng)布置和設(shè)計(jì)，對(duì)控制系統(tǒng)的改變也很大，需要做大量的工程分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。設(shè)備的增加也會(huì)帶來采購費(fèi)用以及后期維護(hù)費(fèi)用的增加。經(jīng)咨詢，法國同類電站也沒有類似的改造經(jīng)驗(yàn)反饋。而在大亞灣和嶺澳一期最初的設(shè)計(jì)中選擇蝶閥是因?yàn)樵撻y門所處的閉環(huán)回路并不要求進(jìn)行精確調(diào)節(jié)。市場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，其他結(jié)構(gòu)形式的調(diào)節(jié)閥均很難滿足如此大的可調(diào)比要求。以FISHER公司的閥門為例，查詢FISHER公司的產(chǎn)品樣本不難發(fā)現(xiàn)，需采購更大口徑的閥門才能滿足我們的設(shè)計(jì)要求。而該閥門布置于N核輔助廠房內(nèi)，距離地面5 m處，布置空間狹小，閥門擴(kuò)徑之后的外形尺寸遠(yuǎn)大于該處的布置空間。再者，如此大規(guī)模的擴(kuò)徑對(duì)管路介質(zhì)造成的擾動(dòng)勢必會(huì)影響管路的流動(dòng)狀態(tài)，從而進(jìn)一步影響調(diào)節(jié)效果。

在這樣的情況下，再結(jié)合大亞灣和嶺澳一期的運(yùn)行情況，盡管小開度情況下調(diào)節(jié)性能仍無法達(dá)到最優(yōu)的效果，但被調(diào)量的波動(dòng)范圍均能滿足工藝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。經(jīng)過上述分析和調(diào)研之后，在設(shè)計(jì)時(shí)將選型與改造的重點(diǎn)放在了尋找既可滿足大可調(diào)比又具有較長使用壽命的閥門方面。

在嶺澳二期自主設(shè)計(jì)選型期間，分別調(diào)研了多家供貨商的產(chǎn)品情況，并最終在VERDELET提供的兩套選型方案中采納了與FRAMATOME技術(shù)改造時(shí)相同的一套方案，即采用“Z MATIC”型蝶閥。該閥門為全金屬結(jié)構(gòu)，且其蝶板的結(jié)構(gòu)優(yōu)化了流體通過閥門時(shí)的壓差分布，避免了汽蝕現(xiàn)象，解決了大亞灣和嶺澳一期出現(xiàn)的閥門內(nèi)襯被沖蝕的問題。該閥門可調(diào)比較寬，RRI155VN所用工況點(diǎn)對(duì)應(yīng)的蝶板轉(zhuǎn)動(dòng)角度可控制在14°～74°之間，基本可滿足最小流量工況下的調(diào)節(jié)要求。目前，該閥門在嶺澳二期運(yùn)行良好，無不良反饋。

3.3 三通調(diào)節(jié)閥的設(shè)計(jì)

三通調(diào)節(jié)閥作為一種特殊結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)閥，可代替兩個(gè)直通單座調(diào)節(jié)閥用于分流和合流。其選型與普通的兩通閥存在一定區(qū)別。

3.3.1 流通能力的選擇

以M310機(jī)組輔助給水系統(tǒng)中的ASG160VD為例，該閥門的工藝專業(yè)的設(shè)計(jì)要求如表2所示。

表2 ASG160VD設(shè)計(jì)技術(shù)要求Tab.2 Design requirement of ASG160VD

該閥門為分流閥。從表2可知，隨著行程的逐漸增大，該閥門兩個(gè)出口方向的流量分別逐漸增大和減小，但總流量維持不變。對(duì)于合流閥與分流閥而言，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注流過閥門的總流量是否符合設(shè)計(jì)要求。

在與設(shè)備供貨商溝通的過程中發(fā)現(xiàn)，部分廠家出于節(jié)能的考慮，提供了流通能力高于設(shè)計(jì)需求值的閥門。但在隨后的項(xiàng)目調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)，流通能力過高會(huì)帶來管系壓阻值的降低，導(dǎo)致上游泵的超流量。因此，對(duì)于該類閥門，應(yīng)與設(shè)備廠家進(jìn)行充分的溝通，盡量使所供閥門逼近設(shè)計(jì)需求值。

3.3.2 故障安全位置的特殊性

三通閥除了在流通能力的考量上與兩通閥不同之外，它在故障安全位置的設(shè)計(jì)上也存在特殊性。三通調(diào)節(jié)閥利用閥芯自身導(dǎo)向，更換氣開、氣關(guān)時(shí)必須更換執(zhí)行機(jī)構(gòu)。因此，在對(duì)三通閥的故障安全位置作出要求時(shí)，必須明確故障開(關(guān))時(shí)的位置類型，否則將可能導(dǎo)致閥門的不可用。

4 結(jié)束語

核電用氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥與普通工業(yè)用閥相比，設(shè)計(jì)工況復(fù)雜多變、工作環(huán)境更為嚴(yán)酷，在功能及可靠性、安全性等方面都有著更為特殊和嚴(yán)格的要求。因此，核電用氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥在選型和設(shè)計(jì)過程中，在保證閥門正常調(diào)節(jié)性能的基礎(chǔ)上，還應(yīng)當(dāng)充分考慮到核電閥門的特殊性，即綜合考慮諸如輻照、密封、承壓、特殊工況點(diǎn)的調(diào)節(jié)范圍、系統(tǒng)設(shè)置所能接納的壓力損失、特殊工作環(huán)境等方面的要求。針對(duì)性的特殊設(shè)計(jì)、完整的試驗(yàn)或應(yīng)用業(yè)績證明，核電用調(diào)節(jié)閥確保了核電用閥的安全性和可靠性，這是核電閥門選型中重點(diǎn)考量的一個(gè)方面，也是閥門國產(chǎn)化過程中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。

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