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氣動調節閥在核電廠中的應用及常見問題分析

2018-04-02  點擊:1017  類別:襯氟閥門(襯裏閥門)

針對氣動調節閥在核电厂的应用及工作原理进行了简单介绍,并根据其在机组调试过程中遇到的各种问题及解决方法进行具有針對性的讨论和分析,确保其在核电厂运行中的安全性。 气动調節閥在核电厂的核岛主辅系统及三废系统、常规岛及BOP系统中都有广泛的应用,须满足耐高温高压、耐腐蚀、抗辐照、以及抗震等其中若干特殊要求的核级或非核级设备,在工艺过程中对流量、压力、温度、液位等工艺参数进行远程自动控制,保证工艺系统的正常运行和安全生产,对核电厂的核安全起着至关重要的作用。 因此,針對氣動調節閥在核电厂的调试、运行、维护等实际应用中所出现的各种问题进行详细分析。 1、氣動調節閥及工作原理 1.1、氣動調節閥的结构及类型 氣動調節閥由气动執行機構和阀体以及附件三部分组成。气动執行機構分为薄膜式和活塞式;阀体按其行程可分为直行程和角行程两种,按其结构分为直通单座阀、直通双座阀、套筒阀、角形阀、隔膜閥蝶閥球閥,按閥芯的流量特性分類有直線型、等百分比型、快開型、抛物線型等,按調節形式分爲兩位式、斷開型、調節型、切斷調節型,按安全失效模式分爲故障開、故障關、故障保位;附件包括定位器、E/P電氣轉換器、過濾減壓閥、流量放大器、手轮机构等。 1.2、氣動調節閥的工作原理 氣動調節閥是以气动執行機構与阀体组成的各类气动控制閥門,它以干燥洁净的压缩空气为动力源,以气缸或薄膜气室为执行器,并借助于电气閥門转换器/定位器、電磁閥、空气过滤減壓閥、限位开关等辅助部件,当转换器或定位器接收来自控制器或控制系统中4mA~20mA弱电信号,输出20kPa~100kPa气压信号来使气动執行機構平衡气室气体压力与弹簧力,从而使阀杆带动阀芯移动,改变阀芯与阀座的通流面积完成对閥門开度调节,通过改变介质流量最终实现对压力、温度、流量、液位等工艺参数的精确控制。 2、氣動調節閥的调试 氣動調節閥在使用之前,重点通过对弹簧预紧力、中性点、E/P转换器、定位器等的调试来满足閥門的行程、閥門位移线性、开关时间、泄漏量等性能指标。调试前,(1)工艺管道必须严格的吹扫合格;(2)手轮机构应处于“释放”位置;(3)检查減壓閥供气压力是否达到供气要求。 2.1、预紧力(BenchSet)调整方法 为避免阀关不死或打不开,须在執行機構安装到阀体之前进行调校。 根据閥門铭牌要求的预紧力上、下限值,采用简单专用调整工具调整弹簧的初始弹簧力。 通过充气排气使閥門开关几次以确定气动头移动顺畅。 对气动头打压,记录气动头连杆刚刚移动的压力值并与閥門铭牌上的下限预紧力对比,调整弹簧预紧力调整螺母,直到使气动头连杆刚好移动时的气压读数为下限值。 继续使气压增加到上限值,当气动头连杆向阀体方向移到尽头时,在阀杆上做好参照标记。 缓慢地将气动头气压降回下限值,记录阀杆标记到气动头连杆末端的距离,其与閥門铭牌行程一致,如果一致,弹簧预紧力调整完毕,证明閥門在自然状态获得足够关闭或开启力,否则需要更换弹簧,重新安装并按照上述步骤重新进行预紧力的调整。 2.2、中性点(NEUTRALPOINIT)的设置 中性点就是手轮调整到不影响自动调节的位置,它可能是一个点也可能是一个区,中性点设置过高引起内漏,设置过低容易导致流量不足。通常閥門隔离或自动失效情况下,往往可以通过破坏氣動調節閥的中性点来实现閥門的全开、全关或保持某一开度。通常的中性点设置只需把手轮滑块的中性点指針對准标尺上的中性点标线即可,也可以通过手感进行调节“,失气开”的气动阀中性点设置,应使气动阀置于失气全开位置,手轮顺时针朝关的方向旋转直到感觉到阻力说明手动杆达到导套下止位,然后再逆时针朝开的方向旋转1/2圈即可“;失气关”的气动阀中性点设置,应使气动阀置于失气全关位置,手轮逆时针朝开的方向旋转直到感觉到阻力说明手动杆达到导套上止位,然后再顺时针朝关的方向旋转1/2圈即可;调到中性点位置后用手轮杆锁紧器锁紧。 2.3、电气转换器(E/P)的校验 利用电流源提供4mA~20mA直流电流信号,SAR提供压缩空气。 以正作用型氣動調節閥为例进行如下调校,其输出压力必须满足精度要求。 零点调整,输入4mA电流信号,旋转零位调整螺丝,读取压力表数据,直到输出压力20kPa为止。 量程调整,输入20mA电流信号,调整量程调整螺丝,直到输出压力100kPa为止。 线性检查,分别输入8、12、16mA,输出压力依次为40、60、80kPa。 重复上述步骤,直到满足精度要求。 2.4、閥門定位器的校验 以E/P转换器来的20kPa~100kPa的压力信号作为定位器的输入信号,首先打开定位器的气源,检查定位器工作顺畅。 将输入信号调到量程的一半,打开气源,这时定位器旋转臂应在水平位置,閥門对应50%开度,否则检查是否存在泄漏或定位器凸轮安装是否得当。 零点调整,使定位器输入为零点,拧松喷嘴锁定螺丝,调整喷嘴直到閥門对应全关(或全开)位置。 量程调整,使定位器输入为满度,调整喷嘴挡板的位置,使閥門对应全开(或全关)位置。 分别在20、40、60、80、100kPa输入压力,检查閥門是否满足对应0%、25%、50%、75%、100%开度要求,否则进行反复调整。 3、调试过程中常见问题分析 调试过程中,針對调试过程中经常出现的閥門内漏、外漏、开关时间不合格、开关不到位等问题,将其氣動調節閥所存在的问题的原因主要分为控制元件故障、執行機構故障、阀体故障。 3.1、控制元件故障 为了保证氣動調節閥满足稳、准、快的要求,解决由于阀位反馈测量不准或气动閥門定位器故障引起的控制器开度与閥門开度不一致问题,须对氣動調節閥进行整体性调校验证,控制器将输入信号平稳地按增大和减小方向输入电气转换/定位器,测量各点对应的閥門开度(行程)是否满足控制要求。主要分为5个关键调校点:0%、25%、50%、75%、100%开度进行验证,通过相应的调节机构分别对0%开度和其它开度进行整定,使手操器或DCS系统开度与现场閥門开度一致。由于無法确定調節閥的实际行程值,始点和终点两个关键点必须调准,不然会导致閥門关闭不严导致内漏发生或调节精度不够。其中作为閥門控制附件的电/气閥門定位器实质是电/气转换器和气动定位器的组合仪表,将电信号转化成气压信号,然后转化成执行器的位移,并且可以通过閥門位移反馈使閥門按照控制要求达到目标开度,根据问题重点检查气室管路泄露、节流孔堵塞、挡板位置及光洁度、电磁线圈是否断线、零点量程调整是否正确、调零弹簧是否变形、凸轮及反馈杆安装位置、正负极接线是否正确等。 3.2、執行機構故障 气动執行機構要求既要有足够的推力,同时死区又较小,它要克服阀塞的不平衡力、閥門关闭等级要求的阀座负荷、填料及阀内件摩擦力等各种阻力。气动執行機構分为薄膜式和活塞式,薄膜式主要有膜室、膜片、弹簧、推杆、弹簧调整件、限位装置、手轮机构等零部件组成,其结构简单、工作可靠,薄膜式氣動調節閥通常安装在要求反应速度快的小口径管道上,故障时重点检查膜片、密封环、紧固推盘、阀杆紧固螺栓、膜室螺栓、弹簧及预紧力、阀杆光洁度以及弯曲度、执行器工作气压;活塞式主要由缸体、活塞、密封环、阀杆、手轮机构等零部件组成,其具有控制閥門的开关可提供较大行程、可提供足够所需关闭力、具有一定开关速度,与薄膜式相比,執行機構允许操作压力更高,因此输出推力大,一般安装在口径较大且反应灵敏的管道上,但价格也较高,故障时主要检查活塞密封环、缸体内壁、柱塞推杆是否磨损、执行器工作气压、气室密闭性、閥門行程。 3.3、阀体故障 故障时主要检查的内容:阀体内壁的耐压、耐腐蚀情况;阀座因螺纹内表面腐蚀使其松动或冲坏;阀芯因腐蚀、磨损引起的松动;膜片、O形圈、密封垫的老化、破损;密封填料的老化、干涸引起的破损。

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