主蒸汽隔离阀油压问题分析及应对措施

吴锦财 张振鹏

摘 要：M310机组主蒸汽隔离阀主要用于在紧急工况下快速关闭，缓解事故后果，是核电厂的关键重要设备之一。但在机组运行过程中发现主蒸汽隔离阀的油压会随着环境变化会过高或过低，有导致阀门误关的风险，引起机组出现重大瞬态的风险。核电厂通过一系列措施成功应对了油压的大幅度变化，为机组安全稳定运行提供保障。

关键词：主蒸汽隔离阀;油压;误关

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.17.167

0 引言

主蒸汽隔离阀作为核电厂的关键安全级设备，在核电厂正常运行中起着至关重要的作用，但如果阀门意外关闭将导致机组发生大的瞬态，也会威胁机组的安全运行。主蒸汽隔离阀油压的变化会影响主蒸汽隔离阀动作情况，进而影响机组的安全稳定运行，所以对主蒸汽隔离阀油压的关注也显得尤为重要。

1 主蒸汽隔离阀结构

主蒸汽隔离阀为双闸板楔形闸阀，其执行机构由一个氮气储罐和一个与其连接的液压缸组成，贮罐中的氮气用作不会失效的关闭弹簧，關闭时不需要其他能动装置。要开启阀门时，则需要通过一个气动泵将液压油打入执行机构，克服氮气压力和阀杆自重，从而打开阀门。阀门的开启通过一个控制回路来实现。而阀门关闭则用过控制回路将控制油排到一个储槽里，控制回路可以调节控制油的排放速度从而控制阀门的关闭速度。两个控制回路互为冗余，分别由A、B列电源供电。

2 主蒸汽隔离阀油压问题

（1）油压过高问题。经调研，国内多家核电厂尤其是处于南方的核电厂在夏天期间都会出现主蒸汽隔离阀控制油压过高的问题，油压最高能达到3800 psi（1psi=6.895kPa），接近主蒸汽隔离阀油回路的安全阀起跳定值3950psi。油路压力过高不会直接导致主蒸汽隔离阀的意外关闭，但油压过高有可能导致安全阀动作后安全阀无法回座，或超过油路的承受压力导致油路破裂漏油，最终的后果为油路压力失控下降，主蒸汽隔离阀意外关闭。

（2）油压过低问题。2017年8月份在某核电厂4号机组执行主蒸汽隔离阀局关试验后发现其中一个主蒸汽隔离阀油压持续下降，从2800psi缓慢下降到2600psi，接近主蒸汽隔离阀关闭的定值。

另外调研国内多家核电厂在冬天期间主蒸汽隔离阀油压都会持续在较低的水平，甚至能低到2500psi以下，油压低点接近低报值，如长期偏低，存在阀门误关，有非计划停机停堆风险。

3 问题分析

（1）主蒸汽隔离阀油压过高原因分析。经排查，主蒸汽隔离阀油压过高原因一般有两种原因：1）在主蒸汽隔离阀开启期间，气动泵出口压力过高，导致阀门开启后油压维持在一个较高的水平;2）在南方地区，夏天气温可超过40℃，而主蒸汽隔离阀所在房间缺少空气流动，导致环境温度较高，从而导致油路油压持续升高。

（2）主蒸汽隔离阀油压过低原因分析。主蒸汽隔离阀油压过低原因较多，从各核电厂调试到商运运行以来的经验来看，油压过低原因有以下几点：1）主蒸汽隔离阀本体阀门存在泄漏，主要是油控制回路的电磁阀弹力过小导致电磁阀内漏;或油回路安全阀存在内漏;2）环境温度持续降低导致油压逐渐降低;3）油回路气动泵启动定值较低，在油压低时没有正常启动。

4 处理措施和改进

（1）针对主蒸汽隔离阀油压过高的处理措施。针对主蒸汽隔离阀油压过高问题，某核电厂经过多年实践经验总结，采取以下两种方式：

1）在每个主蒸汽隔离阀所在房间各增加一台通风风机，在油压高时通过风冷方式来降低主蒸汽隔离阀油压，并且在风机入口增加一个90°的手动调节阀，可根据油压变化调整风阀开度，从而保证油压不会快速上涨或快速下降。通过实践验证，风冷效果明显，大大降低了主蒸汽隔离阀异常动作的风险。2）如果以上措施不能成功干预油压过高问题，则可通过执行主蒸汽隔离阀局部关闭试验期间调低气动泵供气压力，从而降低主蒸汽隔离阀在开启状态下的油压。

（2）针对主蒸汽隔离阀油压过低的处理措施。1）调试期间出现的主蒸汽隔离阀油压持续下降问题，通过试验发现4VVP283EL泄露率明显超过合格标准，后经验证为电磁阀弹力不足导致密该阀门封面无法完全密封，部分油通过该密封面缓慢泄漏。对该电磁阀进行更换后重新充压验证后油压正常。同时对其他电磁阀和安全进行检查未发现异常泄漏情况。2）在卸油管线上个增加一个手动隔离阀，在出现泄压管线意外泄漏而无法快速干预时，可通过手动关闭手动阀的方式防止油压的进一步下降。3）针对气温导致主蒸汽隔离阀油压过低问题，经过多次试验验证在油压低于2450psi时，可通过执行主蒸汽隔离阀局关试验，调高气动泵供气压力的方式来抬高主蒸汽隔离阀油压压力。

5 不足和改进意见

虽然核电厂通过一系列措施成功避免了主蒸汽隔离阀油压问题，但这些措施基本都是非智能控制，还需要人为进行巡检和调节，存在阀门异常动作的风险还是很高。随核电事业的发展，可将一些自动控制系统加到油压控制上，比如可通过油压自动控制房间风机的起停或风阀的自动调节;同时也可以在主控室增加主蒸汽隔离阀油压的监视。

主蒸汽隔离阀所处的环境一般都比较恶劣：环境温度高、空气质量差等。因此对主蒸汽隔离阀在设计、安装和运维阶段要注意设备的选型必须能耐高温且能适应温度的变化，避免出现设备因温度变化而导致阀门动作卡涩、磨损等问题。

6 总结

核电厂主蒸汽隔离阀油压不稳定是现场较为常见的问题，影响阀门的可靠性，也影响核电机组的安全稳定运行。当前国内M310机组和 “华龙一号”机组使用的主蒸汽隔离阀结构原理类似，因此在运行期间对主蒸汽隔离阀油压的关注和采取的措施对其他机组也有一定的借鉴作用。

参考文献：

[1]杨理烽.主蒸汽隔离阀技术规格书[R].中国核电工程有限公司， 2009.

[2]K.Shephard.主蒸汽隔离阀阀门运行维护手册[R].FLOWSERVE.

[3]赵斌，王翠云.主蒸汽系统手册[R].中国核电工程有限公司， 2018.