羅良蓋 程巨光

（中核核電運(yùn)行管理有限公司 浙江嘉興）

一、引言

大氣釋放閥是核電站控制中重要閥門，當(dāng)凝汽器不可用或不夠用時，大氣釋放閥可用作熱阱。在系統(tǒng)正常運(yùn)行時，大氣釋放閥也可以處理蒸發(fā)器小的壓力波動。大氣釋放閥受蒸汽發(fā)生器壓力控制程序控制，是蒸汽發(fā)生器壓力控制的一部分，屬于失效關(guān)閉的閥門，在正常運(yùn)行情況下，閥門處于自動關(guān)閉狀態(tài)，在緊急情況下要求2 s內(nèi)全開。如異常打開將影響汽輪機(jī)的額定出力，如在調(diào)節(jié)時不能打開或打開不能滿足要求，將影響電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。中核核電運(yùn)行管理有限公司三廠大氣釋放閥配置FISHER DVC6000系列閥門定位器，可以使用VaIveLink軟件對氣動閥門工作情況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并分析，找出氣動閥門可能存在的隱性缺陷，進(jìn)行預(yù)判性維修，保證氣動大氣釋放閥工作狀態(tài)最佳。

二、VaIveLink軟件功能介紹

使用傳統(tǒng)機(jī)械式閥門定位器往往直到閥門工作已經(jīng)開始影響生產(chǎn)的時候，才發(fā)現(xiàn)閥門已經(jīng)損壞，在閥門的性能下降還沒有影響生產(chǎn)的情況下對閥門進(jìn)行檢測顯得格外重要，而配合智能定位器使用的Valvelink軟件就能幫助用戶做到一些預(yù)防性措施，從而有效避免事故的發(fā)生。

VaIveLink軟件就是與FISHER DVC6000系列智能定位器配套的診斷軟件，是FISHER公司開發(fā)的閥門管理的軟件，能對氣動調(diào)節(jié)閥進(jìn)行離線數(shù)據(jù)采集和診斷分析，也可以在線對氣動調(diào)節(jié)閥門的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控。并且確認(rèn)出氣動閥門是否存在隱性故障和表征故障，幫助用戶判斷是否需要對氣動調(diào)節(jié)閥進(jìn)行檢修及檢修項(xiàng)目，避免閥門性能惡化影響電站的正常運(yùn)行。也為用戶提前采購備件和采購哪些備件提供了很好的依據(jù)，避免盲目的采購大量備件。

三、Valvelink軟件對大氣釋放閥的數(shù)據(jù)采集

大氣釋放閥性能檢查是每次機(jī)組大修期間的重要項(xiàng)目之一。在大氣釋放閥性能檢修期間，使用Valvelink軟件對大氣釋放閥進(jìn)行階躍響應(yīng)測試（Step Response）和全行程測試（Total Scan），通過采集到大氣釋放閥數(shù)據(jù)對其的運(yùn)行性能進(jìn)行分析，確認(rèn)閥門運(yùn)行性能情況。

1.階躍信號測試（ Step Response）

階躍信號測試（Step Response）是Valvelink的一項(xiàng)重要的測試項(xiàng)目，通過測試可以判斷閥門的運(yùn)行情況，是否需要標(biāo)定或者檢修。大氣釋放閥階躍信號檢測首先通過設(shè)定點(diǎn)確定閥門動作的步驟和行程，最常用的是在0%、25%、50%、75%、100%、75%、50%、25%、0%、100%、0%這11個點(diǎn)進(jìn)行階躍響應(yīng)測試（階躍參數(shù)設(shè)定見表1），并將時間參數(shù)設(shè)置為10 s。階躍響應(yīng)測試實(shí)際上是將日常的閥門手動診斷通過計(jì)算機(jī)集成并自動完成，可以通過生成的圖形曲線將抽象的閥門性能指標(biāo)圖像化，便于對閥門做出診斷,也可以將當(dāng)前圖形曲線與歷史進(jìn)行比較，確認(rèn)其性能有無變化。

表1 階躍信號設(shè)置點(diǎn)

在組態(tài)欄（Configuration）里讀入DVC6000閥門定位器已經(jīng)設(shè)置好的參數(shù)，點(diǎn)擊運(yùn)行階躍響應(yīng)診斷按鈕進(jìn)行測試，測試結(jié)束后軟件會對測試采集到的數(shù)據(jù)繪制成圖形，從圖表再分析閥門的狀態(tài)和故障情況。在圖1階躍響應(yīng)曲線中，①曲線代表系統(tǒng)輸入的信號，也可以理解成理想閥門動作響應(yīng)曲線，②曲線為閥門實(shí)際行程。圖中的曲線說明閥門動作響應(yīng)及時并且行程正常，出現(xiàn)的超調(diào)和欠調(diào)在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。

2.全行程測試（ Total Scan）

圖1 階躍響應(yīng)曲線

全行程測試（Total Scan）是Valvelink的另一個重要的測試項(xiàng)目，此項(xiàng)目可以測試閥門的物理性能，對閥門的彈簧預(yù)緊力（壓縮狀態(tài)）、閥桿行程、填料狀況、閥座狀況、閥座關(guān)閉力等具體參數(shù)進(jìn)行定性測試并分析。全行程測試跟階躍響應(yīng)的方法類似，但閥門全行程測試診斷會對閥門進(jìn)行一次全開、全關(guān)操作，對運(yùn)行過程進(jìn)行監(jiān)測并采集數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)生成閥門的特性曲線。圖2為全行程測試曲線圖，①曲線代表系統(tǒng)輸入信號，即閥門動作的理想值，②曲線為上行程曲線，③曲線為下行程，X軸為閥門行程，Y軸為氣缸壓力。閥門啟動瞬間彈簧預(yù)緊力突然上升，瞬間上升的幅度可以診斷閥座和閥芯磨損的情況。②和③之間的距離為摩擦力大小，說明了填料狀況，一般情況下，如果間距太大，說明調(diào)料太緊，如果間距太小，則說明填料太松。相對于階躍響應(yīng)，全行程測試提供閥門的健康狀況信息，通過曲線就可以全面了解閥門的狀況。

圖2 全行程測試曲線圖

四、使用Valvelink軟件對大氣釋放閥缺陷分析

1.階躍信號測試曲線缺陷分析

通過對大氣釋放閥進(jìn)行階躍信號測試，可以分析動態(tài)閥門響應(yīng)，提供閥門運(yùn)動速度信息、確認(rèn)閥門的行程偏差、提供超調(diào)和運(yùn)動時間信息等。在使用Valvelink軟件對電站的大氣釋放閥進(jìn)行階躍信號測試時，發(fā)現(xiàn)2號機(jī)組1號大氣釋放閥的階躍響應(yīng)曲線在閥門開啟時跟蹤較為滯后，如圖3所示。從圖中可以看出，1號大氣釋放閥階躍動作時，在閥門開度較低時，閥門開度響應(yīng)正常。當(dāng)閥門開度＞40%時，響應(yīng)開始變慢，在閥門關(guān)閉過程中響應(yīng)基本正常。根據(jù)此響應(yīng)缺陷，可以判斷出是因?yàn)?號大氣釋放閥的供氣回路供氣流量小造成。在閥門開度較小時，閥門的氣缸容量相對較小，且驅(qū)動閥門打開的氣壓要求相對較低，所以小供氣流量能滿足要求，閥門響應(yīng)正常。當(dāng)閥門開度增大后，氣缸容量增大，且驅(qū)動閥門打開的氣壓要求相對較高，導(dǎo)致響應(yīng)變慢。如沒有通過診斷軟件發(fā)現(xiàn)這一問題，閥門投入運(yùn)行，在緊急情況下開閥時間將不能滿足要求。2號機(jī)組1號大氣釋放閥的供氣回路檢查發(fā)現(xiàn)，1號大氣釋放閥的供氣回路隔離閥沒有全開，導(dǎo)致供氣截流所致。全開1號大氣釋放閥的供氣回路隔離閥后，閥門階躍響應(yīng)正常。

圖3 2號機(jī)組1號大氣釋放閥異常的階躍響應(yīng)曲線

2.全行程測試曲線問題分析

在對因閥門內(nèi)漏解體檢修后的2號機(jī)組3號大氣釋放閥進(jìn)行全行程測試時，發(fā)現(xiàn)上行程跟下行程曲線間距較正常增加了1倍多，如圖4所示。圖4左圖為因閥門內(nèi)漏解體檢修后測量的曲線，上行程與下行程的同值壓力差為110 kPa（16 Psi）左右，而圖4右圖為上次檢修測得上行程與下行程的同值壓力差為48.3 kPa（7 Psi）左右。上下行程壓力值偏差增大，說明閥門動作要克服彈簧力外的其它力值增大。根據(jù)閥門的工作原理，可以判斷為閥門的閥桿摩擦力過大導(dǎo)致。根據(jù)現(xiàn)場閥門的動作情況，進(jìn)一步判斷為閥門填料過緊引起摩擦力偏差。重新檢查和調(diào)整3號大氣釋放閥填料壓蓋力矩后，再次進(jìn)行檢測，確認(rèn)恢復(fù)正常。

圖4 2號機(jī)組3號大氣釋放閥全行程測試曲線

圖5 1號機(jī)組3號大氣釋放閥全行程測試曲線

在對1號機(jī)組3號大氣釋放閥進(jìn)行全行程測試時，發(fā)現(xiàn)3號大氣釋放閥在閥門開到25%后出現(xiàn)明顯的鋸齒形曲線，如圖5的左圖所示。根據(jù)全行程測試曲線圖，可以確定產(chǎn)生鋸齒形曲線為3號大氣釋放閥的氣缸壓力信號。在閥門性能良好時，此曲線是一條平穩(wěn)光滑的曲線，如圖5的右圖所示。因產(chǎn)生鋸齒形曲線為3號大氣釋放閥的氣缸壓力信號，可以判斷為執(zhí)行機(jī)構(gòu)有漏氣。當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)漏氣時，進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)的壓力不穩(wěn)定，為了保證行程的平穩(wěn)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)在不停的重復(fù)著進(jìn)排氣，產(chǎn)生鋸齒形曲線。在對3號大氣釋放閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)上下氣缸有串氣現(xiàn)象，閥門開啟過程比關(guān)閉過程串氣量大。對閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行解體檢查，發(fā)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)壁有一劃痕，導(dǎo)致執(zhí)行上下氣缸串氣，對執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)壁的劃痕進(jìn)行修復(fù)后，閥門全行程測試曲線恢復(fù)正常。

五、總結(jié)

通過VaIveLink軟件對大氣釋放閥進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和診斷分析，及時精確掌握閥門的工作狀態(tài)，找出閥門存在的故障點(diǎn)和隱性缺陷，及時進(jìn)行針對性維修，保證大氣釋放閥的運(yùn)行性能。同時通過每次檢修時的數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)比較，也可以掌握閥門性能的變化情況，為閥門的預(yù)防性維護(hù)計(jì)劃安排提供充足的依據(jù)。