王啟元+李林

【摘 要】簡要介紹了核電站常用的幾種止回閥，并列舉了軸流式止回閥的優(yōu)勢。通過分析核電站使用的圓盤型結(jié)構(gòu)軸流止回閥基本設(shè)計參數(shù)，以及國內(nèi)外軸流式止回閥的生產(chǎn)能力，提出了核電站軸流止回閥的國產(chǎn)化的可能。

【關(guān)鍵詞】軸流式止回閥；圓盤型結(jié)構(gòu)；國產(chǎn)化

【Abstract】Several kinds of frequently-used check valve are introduced briefly，and the advantages of nozzle check valve are quoted. Combining the analysis on the basic parameters designed for the solid-disc structure nozzle check valves used in nuclear power plants and the facts of domestic and abroad nozzle check valve production capacities，the possibility of nozzle check valves localization for nuclear power plant is included

【Key words】Nozzle check valve； Solid-disc structure；Localization

0 前言

1935年，軸流止回閥問世。1954年，前蘇聯(lián)建成奧勃靈斯克核電站。1972年，軸流式止回閥被首次應(yīng)用在某歐洲核電站中，替代了主給水止回閥（旋啟式）。

AP1000核電作為嶄新的第三代核電技術(shù)，從設(shè)計上再次引入了廣泛使用在石油化工行業(yè)的特殊型止回閥——軸流式止回閥。

1 核電站常用止回閥的幾種形式

核電站常用的止回閥主要有以下三種形式：

1.1 旋啟式止回閥

1.1.1 設(shè)有鉸鏈機構(gòu)，閥瓣與鉸鏈機構(gòu)有足夠的旋啟空間，閥瓣相對鉸鏈機構(gòu)不能轉(zhuǎn)動；

1.1.2 依重心旋轉(zhuǎn)：閥瓣靠重力回位至關(guān)閉位置，低壓的密封較差。

1.2 升降式止回閥

沿軸線移動：流體使閥瓣從閥座密封面上抬起，介質(zhì)回流導(dǎo)致閥瓣回落到閥座上，流阻較大。

1.3 蝶式止回閥

1.3.1 閥瓣為2個半圓蝶板，采用彈簧強制復(fù)位；

1.3.2 沿中心旋轉(zhuǎn)：流體壓力克服彈簧力使閥瓣從閥座密封面上抬起，介質(zhì)回流時依靠彈簧和閥瓣的自重（垂直安裝）使閥瓣回落到閥座上，密封較差。

2 軸流式止回閥的特點及核電應(yīng)用

2.1 軸流式止回閥的特點

2.1.1 軸流式止回閥的型式

軸流式止回閥根據(jù)其閥瓣結(jié)構(gòu)形式的不同可分為圓盤型（solid-disc）、環(huán)盤型（ring-disc）和套筒型等，應(yīng)用較多的是圓盤型和環(huán)盤型兩種。

（1）圓盤型結(jié)構(gòu)又分為懸臂式以及雙支承式：

懸臂圓盤型（見圖4）軸流式止回閥對閥軸和軸套的設(shè)計、制造精度要求高。由于運動的閥芯是懸臂結(jié)構(gòu)，如閥軸與導(dǎo)向套存在偏心則易卡阻。

雙支承的閥芯結(jié)構(gòu)（見圖5），避免了懸臂結(jié)構(gòu)的偏心現(xiàn)象，具有良好的對中性，閥芯動作平穩(wěn)，但閥軸與其支撐軸套存在一定的磨損[1]。

（2）環(huán)盤型結(jié)構(gòu)（見圖6）避免了圓盤型閥軸偏心的缺點，閥芯輕便靈活，運行無磨損卡阻，但環(huán)形閥芯的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，流體阻力略大，且不易密封[2]。

（3）套筒型結(jié)構(gòu)（見圖7）閥瓣質(zhì)量輕，動作靈敏，行程較短，結(jié)構(gòu)長度短，可低壓密封和低壓開啟，關(guān)閉無沖擊、噪聲，彈簧不直接與介質(zhì)接觸，因而壽命長，缺點為有兩個密封副，給加工、研磨和維修增加了困難，同時有一定的壓力損失[3]。

2.1.2 軸流式止回閥的原理

閥前介質(zhì)流動到閥瓣處，動能轉(zhuǎn)化為勢能對閥瓣形成靜壓，當入口靜壓大于彈簧彈力與出口端壓力的總和時，介質(zhì)推動閥瓣壓縮彈簧，閥門開啟。隨著閥前介質(zhì)流量的減小，閥前的介質(zhì)壓力不足以克服彈簧彈力與閥后介質(zhì)背壓的和力時，閥瓣將恢復(fù)至原位，止回閥關(guān)閉，并阻止介質(zhì)回流[4]。

2.1.3 軸流式止回閥的優(yōu)勢

（1）啟閉迅速

軸流式止回閥與旋啟式、對夾式止回閥相比行程短，特別是大口徑閥的相對行程更短，可以實現(xiàn)快速關(guān)閉。

（2）密封性能較好

輕質(zhì)量、低慣性的閥瓣經(jīng)過短行程關(guān)閉后對閥座的沖擊力小，可有效減少閥座密封面因破壞而導(dǎo)致的泄漏。

（3）流體阻力小

軸流式止回閥采用文丘里式的閥門內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計，流體流經(jīng)閥門時，漸縮和漸擴的流道可保證流體處于層流狀態(tài)，減少流體壓力損失，從而使得閥門的流阻系數(shù)小。

（4）震動小、噪音低、防水錘

閥瓣關(guān)閉時介質(zhì)的倒流速度小，彈簧復(fù)位使得閥門啟閉無撞擊，從而減少了機械震動、噪聲及水錘的發(fā)生。

2.2 軸流式止回閥的核電應(yīng)用

軸流式止回閥目前主要應(yīng)用在石油/天然氣運輸?shù)然は嚓P(guān)領(lǐng)域，在國內(nèi)（AP1000）核電站單機組中有12臺核級止回閥采用了軸流式（AP1000的核級止回閥共有54臺/機組），且均為懸臂式圓盤型結(jié)構(gòu)。

其中，核一級的參數(shù)要求較高：

核級閥門制造前需依照AEMEQME-1-2007的QV-7000相關(guān)要求進行閥門質(zhì)量鑒定。通常核級設(shè)備的質(zhì)量鑒定次序為：老化鑒定試驗（熱老化、輻照老化、振動老化等）、抗震鑒定試驗、LOCA環(huán)境鑒定試驗。上述鑒定試驗須在同一試驗件上順序進行。

3 國內(nèi)外軸流式止回閥的生產(chǎn)能力

軸流式止回閥主要以進口為主，最大口徑可達60"以上。比較知名的品牌如Mokveld（荷蘭）、Goodwin（英國）、Noreva（德國）、Enertech（美國）以及Crane（美國）等。

據(jù)稱，在油氣集輸管網(wǎng)、石化等管道上的止回裝置應(yīng)用中，16"以下的小口徑閥已實現(xiàn)國產(chǎn)。國內(nèi)有三家閥門廠在做軸流式止回閥的研發(fā)：自貢新地佩爾、蘇州鈕威和重慶科特。從實際使用情況來看，國內(nèi)廠家已經(jīng)基本具備了與國外廠家一較高下的能力[5]。

對于AP1000核電站采用的核級軸流止回閥，目前國內(nèi)廠家尚無相關(guān)設(shè)計、制造資質(zhì)，仍需進口。

4 總結(jié)

軸流式止回閥在我國核電站中屬于首次使用，AP1000的樣板項目選擇了進口Enertech，但在供貨過程中也出現(xiàn)過延期。如后續(xù)核電在常規(guī)島的止回閥設(shè)計中能考慮逐步引入軸流式止回閥，將極大促進國內(nèi)廠家的參與。在減小大口徑止回閥水錘效應(yīng)的同時，對核級軸流止回閥的國產(chǎn)化也起到積極作用。

【參考文獻】

[1]李科.長輸管線軸流式止回閥的選用與分析[J].閥門，2015（4）：31-32.

[2]彭林，宋忠榮.軸流式止回閥的密封試驗[J].閥門，2012（3）：15-16.

[3]李學(xué)飛.軸流式止回閥閥瓣結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計[J].閥門，2011（2）：5-7.

[4]張寶江.軸流式止回閥的應(yīng)用[J].石油化工設(shè)計，2011，28（2）：45-46.

[5]趙春磊.軸流式止回閥在長輸管線上的應(yīng)用及國產(chǎn)化情況[J].通用機械，2015（4）：50-54.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]