黃麟淞，周金昊，胡啟帥，曹 宇，袁 磊，鄧治鑫

（中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院，四川成都 610041）

0 引言

全封閉電動(dòng)閘閥是安全注射系統(tǒng)重要組成部分，負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)中介質(zhì)的流動(dòng)和切斷，保證系統(tǒng)在核設(shè)施事故時(shí)完成預(yù)定的功能。在安全注射系統(tǒng)定期功能性試驗(yàn)期間，全封閉電動(dòng)閘閥出現(xiàn)全封閉電動(dòng)閘閥關(guān)閥指示燈不亮以及閥門(mén)無(wú)法動(dòng)作的異常情況，嚴(yán)重影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。為保證安全注射系統(tǒng)正常功能，本文針對(duì)電動(dòng)閘閥關(guān)閥指示燈不亮以及閥門(mén)無(wú)法動(dòng)作的異常情況作出分析處理及建議。

1 全封閉電動(dòng)閘閥結(jié)構(gòu)介紹

全封閉電動(dòng)閘閥主要由閥體、閘板、閥蓋、位置指示器、屏蔽電傳動(dòng)裝置組成。

1.1 閥體

全封閉電動(dòng)閘閥閥體由閥座、閥板、閥蓋、滾珠絲杠副等組成。全封閉電動(dòng)閘閥采用內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)，它的功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)滾珠絲杠副作用得到較高的運(yùn)動(dòng)效率。

1.2 屏蔽式電傳動(dòng)裝置

全封閉電動(dòng)閘閥采用屏蔽式電傳動(dòng)裝置。該裝置主要由屏蔽式電機(jī)和減速機(jī)構(gòu)兩個(gè)部分組成，屏蔽式電機(jī)通過(guò)轉(zhuǎn)子軸向減速機(jī)構(gòu)提供扭矩，減速機(jī)構(gòu)再將扭矩傳遞給閥門(mén)，以控制閥門(mén)的啟閉，從而達(dá)到操作閥門(mén)開(kāi)關(guān)的目的[1]。

1.3 位置指示器

位置指示器提供閥門(mén)的位置信號(hào)，供給運(yùn)行人員遠(yuǎn)程監(jiān)視閥門(mén)啟閉使用，或者供給其他自動(dòng)裝置（調(diào)節(jié)器）用。閥門(mén)動(dòng)作時(shí)，通過(guò)位置指示器傳遞閥門(mén)啟閉信號(hào)，閥門(mén)動(dòng)作到位之后給出閥開(kāi)（閥關(guān)）到位信號(hào)，對(duì)應(yīng)遠(yuǎn)程控制臺(tái)閥開(kāi)（閥關(guān)）指示燈亮。若位置指示器發(fā)生故障，閥位信號(hào)則無(wú)法輸出，閥門(mén)將無(wú)法動(dòng)作。位置指示器主要包括行程開(kāi)關(guān)、電位計(jì)、石墨襯套、滾珠等，安裝在滾珠式杠副上，用于閥門(mén)位置信號(hào)的反饋。

在閥門(mén)的長(zhǎng)期動(dòng)作中，長(zhǎng)期摩擦?xí)斐闪慵p，間隙磨損到一定程度的時(shí)候必須更換零件。設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)的時(shí)候，一般選用硬度較低、耐磨性較好的浸銅石墨復(fù)合材料制成的石墨襯套[4]。這類(lèi)新材料突出表現(xiàn)在良好的自潤(rùn)滑性、較低的氣孔率、較高的機(jī)械強(qiáng)度、極好的耐磨性與優(yōu)異的熱性能。

2 異常情況分析

2.1 異常情況描述

安全注射系統(tǒng)進(jìn)行閥門(mén)定期啟閉試驗(yàn)過(guò)程中，1#、2#全封閉電動(dòng)閘閥遠(yuǎn)程開(kāi)閥、關(guān)閥現(xiàn)場(chǎng)均正常動(dòng)作，閥開(kāi)和閥關(guān)指示燈均正常顯示。3#、4#全封閉電動(dòng)閘閥執(zhí)行遠(yuǎn)程開(kāi)閥指令時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)閥門(mén)正常動(dòng)作，閥開(kāi)指示燈亮，遠(yuǎn)程關(guān)閉閥門(mén)時(shí)，3#、4#全封閉電動(dòng)閘閥分別動(dòng)作7.4 s、9.2 s 之后停止動(dòng)作，閥開(kāi)指示燈滅，閥關(guān)指示燈不亮，運(yùn)行人員未發(fā)現(xiàn)3#、4#閥門(mén)有異?，F(xiàn)象，且關(guān)閥時(shí)間短于1#、2#關(guān)閥時(shí)間經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)初步檢查。運(yùn)行人員判斷閥門(mén)關(guān)閥不到位，再次對(duì)3#、4#全封閉電動(dòng)閘閥進(jìn)行遠(yuǎn)程關(guān)閥動(dòng)作，閥門(mén)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)動(dòng)作，閥開(kāi)閥關(guān)指示燈均不亮，進(jìn)行遠(yuǎn)程開(kāi)閥動(dòng)作時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)動(dòng)作，閥開(kāi)閥關(guān)指示燈均不亮（表1）。

表1 全封閉電動(dòng)閘閥啟閉試驗(yàn)記錄 s

2.2 故障分析

全封閉電動(dòng)閘閥閥門(mén)動(dòng)作不到位是閥門(mén)常見(jiàn)故障之一，閥門(mén)本體故障、閥門(mén)電動(dòng)裝置故障、閥門(mén)限位裝置故障等均可能導(dǎo)致電動(dòng)閘閥動(dòng)作不到位。

2.2.1 閥門(mén)本體故障

閥門(mén)本體故障主要發(fā)生在安裝時(shí)出現(xiàn)的安裝問(wèn)題以及后續(xù)閥門(mén)使用過(guò)程中的動(dòng)作失效故障[5]。閥門(mén)本體故障容易導(dǎo)致閥門(mén)出現(xiàn)無(wú)法動(dòng)作、閥門(mén)動(dòng)作緩慢現(xiàn)象。

（1）安裝故障。全封閉電動(dòng)閘閥安裝初期填料壓得太緊，閥桿與絲母配合過(guò)緊或損壞，閥桿潤(rùn)滑不良，閥桿磨損，閥桿歪斜都會(huì)造成閥桿升降不靈活甚至無(wú)法動(dòng)作。根據(jù)閥門(mén)動(dòng)作過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)人員未聽(tīng)見(jiàn)3#、4#閥體出現(xiàn)卡滯、磨損等異常聲音，故排除閥門(mén)安裝原因。

（2）動(dòng)作失效故障。全封閉電動(dòng)閘閥長(zhǎng)期運(yùn)行期間，可能會(huì)有異物或雜質(zhì)隨著水流進(jìn)入電動(dòng)閘閥裝置內(nèi)從而造成軸承失效或齒輪磨損、損壞、法蘭螺母松弛、閥桿螺母?jìng)鲃?dòng)失效以及閘板卡滯故障致使閥門(mén)卡滯、閥門(mén)關(guān)閥不到位的現(xiàn)象。現(xiàn)場(chǎng)拆卸3#、4#閥門(mén)本體，檢查閥體內(nèi)均無(wú)異物、無(wú)破損元件，閥門(mén)本體正常，故排除閥體動(dòng)作失效故障。

2.2.2 屏蔽電傳動(dòng)裝置故障

屏蔽電傳動(dòng)裝置常見(jiàn)故障有電機(jī)電壓不足不能啟動(dòng)、電機(jī)燒毀、電機(jī)絕緣電阻不良3 種，3 種故障均會(huì)導(dǎo)致閥門(mén)出現(xiàn)無(wú)動(dòng)作的現(xiàn)象。

（1）電機(jī)不能啟動(dòng)。原因?yàn)殡姍C(jī)電源缺相或沒(méi)有接通電源、電壓過(guò)低會(huì)造成電機(jī)無(wú)法啟動(dòng)。就地檢查3#、4#閥門(mén)電源連接正常，檢測(cè)電壓沒(méi)有缺相現(xiàn)象，電機(jī)沒(méi)有短路故障，故排除電機(jī)電壓不足的可能。

（2）電機(jī)燒毀。電動(dòng)閘閥長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行或長(zhǎng)時(shí)間堵轉(zhuǎn)工作，容易造成閥門(mén)電機(jī)燒毀致使閥門(mén)無(wú)法動(dòng)作?，F(xiàn)場(chǎng)拆卸電機(jī)，檢查電機(jī)無(wú)損壞，檢測(cè)電機(jī)引線(xiàn)與外殼電阻值為12 MΩ，故排除電機(jī)燒毀的可能。

（3）電機(jī)絕緣不良。電動(dòng)閘閥隨著系統(tǒng)管線(xiàn)走向分布，分布于空間狹小、潮濕地帶，閥門(mén)電機(jī)很容易受潮造成電阻降低甚至發(fā)生內(nèi)部短路或漏電現(xiàn)象使該閥門(mén)無(wú)法正常動(dòng)作。就地對(duì)3#、4#閥門(mén)電機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，電阻分別為83 MΩ 和52 MΩ，絕緣值正常，故排除電機(jī)絕緣不良故障。

2.2.3 位置指示器故障

安全注射系統(tǒng)運(yùn)行期間，由于泵體產(chǎn)生的振動(dòng)較大，對(duì)閥門(mén)各零部件的傷害有很大影響，容易造成管線(xiàn)和零部件脫落、損壞，造成信號(hào)傳遞故障，出現(xiàn)實(shí)際閥位與反饋信號(hào)不對(duì)應(yīng)的現(xiàn)象[2]。

（1）位置指示器接線(xiàn)端脫落。閥體動(dòng)作帶來(lái)的振動(dòng)容易使接線(xiàn)端松動(dòng)致使位置指示器接觸不良造成閥位信號(hào)無(wú)法正常發(fā)送，閥位控制機(jī)構(gòu)無(wú)法給出閥開(kāi)（閥關(guān)）到位信號(hào)，閥門(mén)無(wú)法動(dòng)作?，F(xiàn)場(chǎng)檢查3#、4#閥門(mén)位置指示器連接線(xiàn)路均沒(méi)有松動(dòng)、脫落現(xiàn)象，故排除位置指示器接線(xiàn)端脫落的可能。

（2）石墨襯套破損。石墨襯套在位置指示器中起到密封、防磨損和潤(rùn)滑和閥位信號(hào)的傳遞作用。閥體動(dòng)作振動(dòng)過(guò)大容易造成石墨襯套破裂、損壞，當(dāng)石墨襯套內(nèi)壁有裂紋或內(nèi)徑磨損0.20 mm以上[3]會(huì)致使位置指示器接收不良，閥位控制機(jī)構(gòu)無(wú)法接收信號(hào)，閥門(mén)停止動(dòng)作?，F(xiàn)場(chǎng)拆卸3#、4#閥門(mén)位置指示器，將石墨襯套拆卸下來(lái)，發(fā)現(xiàn)3#、4#閥門(mén)的石墨襯套內(nèi)壁分別有不同程度的破損情況（圖1）。

圖1 石墨襯套

3 問(wèn)題處理及驗(yàn)證

根據(jù)故障分析可知，石墨襯套破損是導(dǎo)致全封閉電動(dòng)閘閥無(wú)法動(dòng)作的原因，通過(guò)對(duì)3#、4#全封閉電動(dòng)閘閥石墨襯套進(jìn)行更換，之后分別對(duì)3#、4#全封閉電動(dòng)閘閥進(jìn)行遠(yuǎn)程關(guān)閥、開(kāi)閥試驗(yàn)，閥門(mén)均動(dòng)作正常，閥關(guān)和閥開(kāi)指示燈均亮，3#、4#閥門(mén)開(kāi)關(guān)閥時(shí)間如表2 所示。其中，關(guān)閥時(shí)間、關(guān)閥燈亮、開(kāi)閥時(shí)間和開(kāi)閥燈亮?xí)r間均不應(yīng)大于20 s。

表2 全封閉電動(dòng)閘閥啟閉試驗(yàn)記錄（更換襯套后）s

根據(jù)閥門(mén)試驗(yàn)數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)操作人員對(duì)石墨襯套的檢查，由于閥門(mén)石墨襯套破損，導(dǎo)致閥門(mén)的閥位信號(hào)無(wú)法傳遞給位置指示器，故位置指示器接收不到信號(hào)反饋，致使閥門(mén)停止動(dòng)作。更換3#、4#閥門(mén)的石墨襯套后，閥位信號(hào)能及時(shí)反饋至位置指示器，閥門(mén)動(dòng)作恢復(fù)正常，閥門(mén)信號(hào)燈恢復(fù)正常。

4 結(jié)論

本文根據(jù)全封閉電動(dòng)閘閥關(guān)閥不到位異常情況進(jìn)行分析，從閥門(mén)結(jié)構(gòu)和工作原理出發(fā)，設(shè)計(jì)方案對(duì)閥體各部件進(jìn)行檢查。全封閉電動(dòng)閘閥關(guān)閥不到位的根本原因是石墨襯套破裂。通過(guò)更換石墨襯套，恢復(fù)了全封閉電動(dòng)閘閥的正常使用。

對(duì)于石墨襯套破損問(wèn)題導(dǎo)致的全封閉電動(dòng)閘閥無(wú)法動(dòng)作的問(wèn)題，未來(lái)石墨襯套的研究焦點(diǎn)可以重點(diǎn)關(guān)注以下兩個(gè)方面。

（1）隨著市場(chǎng)對(duì)電動(dòng)閘閥的要求越來(lái)越高，新型石墨復(fù)合材料必然是研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

（2）在未來(lái)工作過(guò)程中，石墨襯套將面對(duì)更為復(fù)雜的工作環(huán)境，有效的維護(hù)保養(yǎng)能延長(zhǎng)石墨襯套的使用壽命，相應(yīng)的維護(hù)策略也是發(fā)展的一個(gè)重要內(nèi)容。