CPR1000机组安全注入系统逆止阀密封性不严 处理方法研究与实践

蔡浪飞

Research and Practice of the Treatment for the Non Tight Sealing of the Check Valve in the Safety Injection System of CPR1000 Unit

CAI Lang-fei

（ Daya Bay Nuclear Power Operations and Mangement CO. Ltd.， Shenzhen 518124， China）

【摘  要】中国改进型百万千瓦级压水堆（CPR1000）核电机组的安全注入系统（RIS）逆止阀试验时出现因阀瓣存在杂质导致阀门关闭不严的情况，如果对阀门进行解体处理，需进行机组状态后撤到重新卸料并将一回路排空，给机组带来额外的控制风险。论文经过细致研究并在实际机组验证，可通过非解体的在线冲洗方案解决该问题，并对该类解决方法的原理进行了分析和探讨，以供同类问题出现时参考借鉴。

【Abstract】During the check valve test of the safety injection system （RIS） of China's improved million kilowatt pressurized water reactor

（CPR1000） nuclear power unit， the valve was not closed tightly due to impurities in the valve flap. If the valve is disassembled， we need to move the unit back to the state of unloading again and empty the primary circuit， which will bring additional control risks to the unit. After careful research and verification in the actual unit， this paper finds that we can solve this problem through the online flushing scheme of non disassembly. The principle of this solution is analyzed and discussed for reference when similar problems occur.

【關键词】核电;CPR1000机组;一回路压力边界;逆止阀

【Keywords】 nuclear power; CPR1000 unit; the boundary of reactor primary loop; check valve

【中图分类号】TM623                                 【文献标志码】A                                   【文章编号】1673-1069（2020）03-0192-03

1 引言

中国改进型百万千瓦级压水堆（CPR1000）核电机组安全注入系统（RIS）逆止阀严密性直接关系着一回路压力边界的完整性，为确保机组正常运行期间一回路压力边界的完整性，在机组上行期间要通过定期试验来确认安注管线下游逆止阀的密封性[1]，但在CPR1000机组进行试验时出现因逆止阀阀瓣上存在杂质导致阀门关闭不严的情况，如果对阀门进行解体检查、阀瓣和阀座研磨，机组需后撤到重新卸料并将一回路排空，给机组控制带来额外的控制风险，同时若阀门本身不存在机械异常，解体检查时将无法发现设备问题，增加了工作量、维修剂量和工作风险，且延缓大修工期，提高了机组发电成本，经细致研究和历史工作经验验证，可通过非解体的处理方法解决该问题，本文对该类解决方法进行分析和探讨，以便同类问题出现时，可进行参考借鉴。

2 逆止阀密封性试验原理及步骤

2.1 试验原理

安注管线逆止阀的密封性试验原理、计算方法及验收准则如下：

①试验压差下“观察到的泄漏”通过适当的计算推算出运行最大压差下的泄漏率。

式中：Qf为在ΔPf下的泄漏率;Qt为在ΔPt下的泄漏率;ΔPf为运行压差，bar;ΔPt为试验压差，bar;

②使用计算每次试验期间每组升压的方法计算阀门泄漏率是否满足允许的泄漏率。

基于水的可压缩性，通过试验压力表所记录的压力上升，在试验压差下与允许的容积泄漏率相互关联;

依据试验状态下逆止阀上游的管线容积V是固定的，根据第一步的公式继续进行推算，得到下面计算式：

式中：ΔPp /ΔT为试验前后单位时间内的允许的压力变化，用来表征阀门泄漏率，bar/h（1 bar=105 Pa）;Q为阀门允许的泄漏率，mL /h，Q=60D[D为试验阀门所在管道的公称直径，英寸（1英寸=2.54 cm）];Ev为水的弹性模量，一般取2 280MPa;V为逆止阀对应的试验管线管道容积，m3。

基于以上原理，若密封性试验的最终压力或单位时间内压力变化ΔP/ΔT高于根据容积泄漏率折算出的单位时间，内管线压力变化的允许值ΔPp/ΔT，则逆止阀的泄漏率超标。

2.2 逆止阀试验步骤

以RIS040VP和RIS072VP密封性试验为例，试验流程见如图1。

对安全注入系统管线的逆止阀密封性试验过程介绍如下：

①安装仪表：关闭RIS401/420VP，打開RPE610/613VP，泄压后安装临时仪表。

②下游升压：通过开启RIS091/101VP（图1中RIS040/072VP右侧黑色粗线所示管线）给逆止阀RIS040/072VP的下游升压至26 bar。

③上游降压：开启RIS401/420VP后，关闭仪表排气阀RPE610/613VP，给下游降压。

④测量泄漏：以1个时间间隔（间隔为10 min）监测压力上升计算逆止阀的泄漏率。

⑤试验恢复：关闭RIS101VP，打开RIS122/124/125VP给逆止阀下游降压后关闭，最后关闭RIS091VP。

⑥拆除仪表：打开RPE610/613VP，关闭RIS401/420VP，将临时仪表拆除。

3 逆止阀密封不严的判断及处理

3.1 密封性判断

在本次机组大修中执行RIS042VP泄漏率试验时，检查逆止阀上下游压力与试验程序的要求一致，但验证时发现，RIS401VP下游试验压力表（图1）在5 min内上涨至5 bar，管线压力的变化速率超过了验收标准ΔP/ΔT≤3.2 bar/h[2]，根据前述的逆止阀密封性试验原理分析判断安注管线逆止阀RIS042VP密封性不合格。

3.2 处理方法

根据安注管线逆止阀的结构（见图2），进行物理原理分析，确定安注管线密封性不合格时，按以下3种方法进行单独或联合使用：

①阀门两端压力平衡时用木锤敲打

用木槌敲击可以使得阀门的阀瓣振动，使得阀瓣上的杂质松动掉落，阀门阀瓣回座，使阀门关闭严密。

②对逆止阀上游管线快速泄压

对逆止阀上游管线快速泄压可使得阀门上下游管线迅速建立压差，在压差的作用下阀门阀瓣快速回座，使逆止阀关闭严密。

③对逆止阀下游管线快速泄压，并冲洗阀门阀瓣

对逆止阀下游管线快速泄压使上游管线中的介质流经阀瓣进行冲洗，将阀瓣上的杂质冲掉，然后重新对逆止阀下游管线建立压力，在压差的作用下阀门阀瓣回座，使逆止阀关闭严密。

4 逆止阀密封不严的处理实践

基于上述分析研究后确定的3种方法，对CPR1000机组大修中RCP320VP和RIS042VP出现的关闭不严的问题进行了处理，具体实践过程如下：

RCP320VP处理过程如下：确认RCP320VP上下游管线压力已平衡，阀门的阀瓣处于非承压的自由状态，通过简易处理方法①对RCP320VP进行木槌敲击，使阀门阀瓣上的杂质松动;利用简易处理方法②，快速开启RPE565VP对RCP320VP上游管线进行快速泄压，使系统中的流体快速流经阀门对阀瓣上的杂质进行反向冲刷，使逆止阀阀瓣快速回座。

经上述两步处理之后重新验证，确认RCP320VP已关闭严密。

RIS042VP处理过程如下：按照前期RCP320VP的处理过程利用简易处理方法①和简易方法②处理后RIS042VP阀瓣上的杂质未能掉落，进行密封性试验检查RIS042VP仍关闭不严，可确认该阀门阀瓣上的杂质较牢固，需继续进行冲洗。

通过简易处理方法③，对逆止阀上下游管线恢复到试验前的初始压力，确认RIS042VP上下游压力平衡，阀门处于自由状态的情况下，对RIS042VP的下游管线进行快速泄压，使得管道中的流体快速对阀门进行正向冲刷，将杂质带离阀瓣，使RIS042VP可关闭严密。

三步处理完毕之后，进行试验发现RIS042VP的试验结果情况有改善，但仍未达到程序要求的试验标准;随后经3次反复对RIS042VP上下游管线充压及快速泄压，辅以压力平衡状态下进行木槌敲击扰动方法，目的是对阀门阀瓣上的杂质进行正向和反向2个方向的反复冲刷，使杂质松动并被流动的流体带离阀瓣，阀门能够关闭严密。

处理后通过密封性试验验证RIS042VP已关闭严密，密封性试验结果合格，验证了理论分析和实际验证结果一致，方法有效。

5 结论

从本次机组上RCP320VP和RIS042VP密封性不严的实际处理过程看，文中对逆止阀密封性不严的处理方法是可行的，经处理后2个阀门的密封性试验结果均合格，2个阀门处理过程共用时仅2h。若进行阀门解体检查，加上机组状态转换一共需耗时202h。对比发现简易处理方法节省了大量时间，且方法简单易行，风险极低，同时大大减少了维修处理过程中的辐射剂量，避免了机组状态变化过程中引入的机组状态控制风险。在进行逆止阀密封性不严的处理过程中可能需要几个方法同时使用，并需要经过几次反复的充泄压，以达到预期的处理效果。根据CPR1000机组的逆止阀门的密封性不合格的实际处理实践过程，该方法切实可行，对于非阀门阀瓣损伤或卡死导致的阀门密封性不严导致阀门轻微泄漏处理，有良好的效果和收益，可复制和推广。

【参考文献】

【1】杨云斐，黄慧敏.核电厂一回路压力边界止回阀在线密封性能测试[J].中国核电，2013（6）：230-235.

【2】广核运〔2015〕52号.岭澳核电厂3、4号机组安全相关系统和设备定期试验监督大纲[Z].