核电站稳压器先导式安全阀技术综述

核电站稳压器先导式安全阀技术综述 霭螭誊馘棼--?镪长懑套誊暖臻吣 罗志远副总工程师 核电站 辫蔫藏嬲攮秘箱懑j 0|l0?每斑l章硗钟 一 ,前言 稳压器安全阀是核电站一回路 部分系统中最重要的阀门之一,是 保证反应堆冷却剂系统及其相连管 道和设备安全的关键设备.在1979 年发生的"三哩岛"核事故中,稳 压器上所使用的弹簧式安全阀不能 回座关闭,是造成该起严重核事故 的主要原因之一,从而也使得稳压 器安全阀的可靠性问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 成为核工 业界关注的焦点.此后,以法国 SEBIM公司为代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 的核级先导式安 全阀技术得到了高度重视和快速发 展. 先导式安全阀由主阀和先导 阀组成,主阀受先导阀的控制. 由于先导式安全阀是利用系统自 身介质压力来实现主阀自紧式密 封,利用灵敏度高的小口径先导阀 来控制主阀的开启和关闭,从而避 免了弹簧式安全阀在工作原理和结 构 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 上的局限.先导式安全阀的 密封性能更加可靠,开启压力和启 闭压差的精度很高,可避免冷却剂 的损失和减少放射性废物的排放, 另外更容易实现大排量,启闭循环 寿命更长,尤其适用于高温高压放 射性介质环境.先导式安全阀除了 应用于核电站的反应堆冷却剂系统 (RCS)的稳压器上外,还用于余 辍200~~劳8婀 热排出系统(RRA),化学和容积 控制系统(RCV),蒸汽发生器 (SG)等重要场合. 稳压器先导式安全阀被列为 核安全一级设备,是一种技术含量 高,制造难度大,质量保证 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 严,精度等级要求高的安全阀产 品.可以毫不夸张地说,稳压器先 导式安全阀标志着安全阀技术领域 的最高技术水平,目前国际上也 仅有法国的SEBIM公司,德国的 SEMPELL公司和瑞士的SULZER 公司等几家厂商能够提供此类产 品.我国在役及在建的所有核电站 中的稳压器安全阀目前仍全部依赖 进口. 二,SEBIM先导式安全 阀 法国SEBIM公司的稳压器先 导式安全阀于1979年开发成功,其 技术经历了从冷态解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 (Cold Solution)向热态解决方案(Hot Solution)不断改进的发展过程. 所谓冷态方案是指先导系统不能够 直接承受蒸汽介质的高温,需要单 独设置冷凝罐,先将流体冷却下来 再进入先导系统.SEBIM公司随后 开发的安全阀热态方案的先导阀可 以直接由高温蒸汽驱动,不再设置 冷凝罐,并且阀门操作次数不受冷 ww~.tyjx.net GM通用朝麓 凝罐体积的限制.上述两类产品的 工作原理大致相同,区别在于先导 阀的设计发生了大的变化.SEBIM 安全阀现已广泛应用于世界范围内 100多座核电站中,总共有800余套 SEBIM先导式安全阀运行于核电站 的RCS,RHR,RCV~I]SG等重要 系统上. 1.SEBIM冷态方案(Cold Solution) (1)单阀结构及原理冷态方 案的单阀工作原理如图1所示.单 个的SEBIM先导式安全阀是由主阀 和先导阀组成.主阀既可受先导阀 的控制,在超压下自动开启,也可 以通过安装于先导阀上的一个电磁 驱动装置强制开启,为系统提供强 制释放功能. 主阀关闭时,其活塞上腔通过 先导阀与主回路流体连通.由于活 塞上腔的有效面积大于阀瓣下表面 面积,阀瓣受到的合力向下并压紧 阀座.此密封力随着系统压力的升 高而增加,为自紧密封形式.超压 时,活塞上腔的压力介质通过先导 阀卸压,主阀阀瓣在其下方介质的 推动下,开启主阀,具有卸压开启 的特点. SEBIM冷态方案由于采用了分 体式设计,先导阀连同专门配置的 __?磷电杰出蜘,v通l0? 5 6 (a)(b) 图1SEBIM冷态方案的原理示意图 (a)主阀(b)先导阀 1.冷凝器2.阀头3.控制器4.脉冲管5.探测头6.整定弹簧 7先导控制单元8.电磁驱动装置9-控制杆 过滤与缓冲冷凝设备安放在离主阀 位置较远的先导箱内.先导阀由压 力探测头,整定弹簧,先导控制单 元(包含控制杆及RI~I]R2两个控 制阀)及强制性电磁驱动装置四部 分组成.先导探测单元通过上部活 塞感知系统压力变化,使弹簧伸缩 产生位移.装有控制板的控制杆通 过活塞杆的位移向先导单元发出信 号.控制杆直接驱动两个液压双向 分配器R1和R2,使主阀的阀头获 得供水(通过R1)或向外排放(通过R2),从而开启或关闭主阀. 压力整定值可在一定范围内进行调 节.先导控制系统内的流体经过了 冷凝和过滤,先导箱不会受到系统 温度变化的影响,这样可确保在各 种类型的流体条件下(蒸汽,饱和 水或欠饱和水,两相流)阀门具有 操作稳定,无颤振现象的优点. (2)SEBIM稳压器先导式安 全阀组SEBIM稳压器先导式安全 阀实际上是由设置在同一体内的两 台由各自独立的先导箱自动控制的 安全阀(保护阀和隔离阀)串联而 成的阀组(如图2所示).安全阀 除了具有安全保护功能和强制释放 功能外,还具有自动隔离功能,以 防止稳压器安全阀出现类似于"三 哩岛"核事故中安全阀管路无法隔 离关闭的情况.保护阀和隔离阀在 结构和工作原理方面基本相同,可 分别看作单一的SEBIM先导式安全 阀. 串联组合的SEBIM安全阀阀 组工作原理如图3所示.沿管线流 向,第一个阀为正常工况下提供压 图2SEBIM稳压器先导式安全阀阀组 (冷态方案) 力安全保护功能和强制释放功能, 称为保护阀;串联在其下游的第二 个阀称为隔离阀或冗余阀.由于保 护阀的整定压力和关闭压力均高于 隔离阀,而系统的正常工作压力正 好处于二者之间,在正常工况下, 保护阀常闭,隔离阀常开.仅当保 护阀回座失败时,隔离阀则可立即 接管保护阀的功能,不但可及时回 座关闭,避免冷却剂的进一步损 失,而且仍然能提供安全释放功 能. 2.SEBIM热态方案(Hot Solution) SEBIM稳压器安全阀热态方案 如图4所示,保护阀和隔离阀的主 图3SEBIM稳压器先导式安全阀阀组原理(冷态方案) 1.稳压器2.保护阀3.隔离阀4.隔离阀先导箱5.脉冲管6.保护阀先导箱 G通用棚麓200Z~第8期 www.tyjx.net 阀体为一整体锻件制成.新的先导 阀采用了紧凑设计,可以直接安装 在主阀上,省去了许多连接管道, 整个阀门的安装更方便.热态方案 与冷态方案相比,作了许多技术上 的改进,例如密封结构采用石墨材 料或金属波纹管,不仅可解决阀门 的耐高温问题,而且还可减轻设备 对辐照和热老化的敏感度,减少阀 门易损件的更换维修次数. 热态方案中的先导阀与冷态 方案的先导箱相比,其结构更加复 杂,加工精度要求更高,设计制 114SEBIM稳压器先导式安全阀 (热态方案) 1保护阀的先导阀2.保护阀的主阀 3隔离阀的先导阀4隔离阀的主阀 造更为先进.如图5所示,新型先 导阀由先导压力探测阀头,上部三 通阀,下部三通阀以及三通电磁阀 几大部分组成.新型先导阀的操作 循环步骤比冷态先导箱更多,并且 每一步都取决于上一步骤的成功执 行.要保证上部三通阀和下部三通 阀的密封可靠,动作正确,则其设 计和加工难度很大. 三SEMPELL先导式 安全阀 德国SEMPELL稳压器先导式 安全阀按照德国TRD规范设计制 造,如图6所示,主阀可由一个或 多个先导阀驱动,完成自动超压保 护功能;由一个独立的电磁阀来执 }《2007~第期 115SEBIM稳压器先导式安全阀工作原理(热态方案) (a)先导阀(b)主阀 1.三通电磁阀2.下三通阀3.上三通阀4.压力探测头5.供给管6.脉冲管7.阀头 行强制释放功能.主阀和先导阀以 及电磁阀之间的控制管线中都设置 了截止阀,便于调试和检修. SEMPELL安全阀的工作原理 如图7所示.该主阀的介质压力作 用在阀瓣周围,其密封力取决于阀 瓣面积的大小.当工作压力增大, 阀座密封力也会随之增加.在关闭 状态下,由于活塞与活塞缸之间存 在间隙和孔道,活塞上下两侧均受 到相同的系统压力,主阀不需要使 用波纹管. SEMPELL先导阀由一个弹簧 直接载荷式脉冲阀和一个止回阀两 tyjx.net 116SEMPELL安全阀 GM通用虮靖 部分组成.如果工作压力超过整定 压力设定值,脉冲阀开启,蒸汽则 流过先导阀体的排气通道,推动止 回阀侧的挡板并使之提升.与挡板 连接在一起的止回阀阀瓣升起,主 阀控制管打开,从主阀活塞上腔卸 压,主阀活塞产生向上开启的驱动 力而拉开主阀阀瓣.主阀开启的同 时,脉冲阀也保持开启状态,压力 介质同样也要经过先导阀流入卸压 箱,先导阀为有流动式设计.止回 阀的作用是避免从脉冲阀过来的压 力介质进入主阀活塞上腔. SEMPELL的先导阀为带辅助 驱动装置的先导阀,即配置了电磁 附加载荷装置,目的是为了在正常 的工况下增加对系统的密封性能. 先导阀在设计中必须要保证当系统 压力到达整定压力后时,能自动去 除该附加电磁载荷.该附加载荷的 施加或卸除由压力开关控制. 四SULZER安全阀 瑞士SULZER稳压器先导式安 全阀如图8所示.该阀1991年开发 成功. 0 0濑《j_?鎏爱爨爨i薯薯 图7SEMPELL安全阀工作原理图示 I.先导阀的脉冲阀2.先导阀止回阀3.主阀 SULZER安全阀的工作原理如 图9所示,主阀采用了阀杆穿越阀 座的倒挂式设计,并且介质作用在 阀瓣周围.在正常工况下,主阀和 先导阀都处于关闭状态,主阀内部 图8SULZER稳压器安全阀 空间都和卸压箱连通.阀杆在系统 压力作用下,在进口喷嘴处紧压在 阀座之上,也为自紧式密封设计. 整个安全阀系统包括一个主 阀和多个先导阀.主阀需通过其中 任意一个与主阀连接的先导阀的开 启而开启.先导阀开启后,系统介 质经先导阀对主阀活塞上腔加载, 从而开启主阀,此为加载式开启 原理.为了增加主阀开启的可靠 性,其上配置的先导阀个数和种类 就比较多.先导阀有三种不同的 设计,即带附加电磁 密封载荷的弹簧直接 载荷式先导阀,电磁 阀式先导阀和主要用 于BLEED功能的电 动机驱动的先导阀. SULZER公司的先导 阀的特点在于均由电 磁力作为附加载荷力 或主要驱动力进行操 作. 3)稳压器先导式安全阀的精 度要求非常高,SEBIM安全阀的整 定压力精度可达No.3%,回座压 差仅为整定压力的3.5%.这些指 标主要取决于先导阀的技术性能. SEBIM的先导阀还采用了先进的 "无流动式"设计,导阀内部受到 高温介质的影响较小,不易堵塞, 并且先导阀动作时所需流动的介质 的量很少,可防止产生大量含辐射 的废弃物. 4)由于稳压器先导式安全阀 是一回路压力边界的一部分,必须 五,关键技图 术及难点 SULZER稳压器安全阀工作原理示意图 1.STV先导阀2.位置指示器 3.可选冗余sTV先导阀 1)稳压器先导 式安全阀除了应具有 安全阀应具有的超压保护功能外, 还需具有强制释放,自动隔离功 能,这给安全阀的系统设计带来了 很大的难度. 2)稳压器先导式安全阀必须 满足高可靠性的要求,为此,除 了每个组成模块应具有高可靠性 外,还需要采用冗余设计.SEBIM 安全阀采用的是冗余主阀结构. SEMPELL和SULZER采用的则是 冗余先导阀设计. GM通用却棘 具有良好的密封性能,在系统正常 运行期间,必须确保无泄漏. 六,结束语 国外不同厂商生产的稳压器先 导式安全阀在结构和工作原理方面 各有特点.为满足国家能源发展对 核电设备国产化的需求,在我国现 有安全阀技术基础上,同时借鉴国 外的先进经验,本着自主创新的原 则,开展相关的研制工作是该核电 关键设备国产化的必由之路.GM 20o7年第8期嗡 www.tyjx.net