引言

 

在压水堆核电站中，主蒸汽系统是核心设备。其主要功能是将主反应炉中的裂变热转移到二次循环。核岛蒸汽发生器产生的高温高压饱和蒸汽为涡轮机提供动力，并将其输送到常规岛屿。主蒸汽安全阀作为二次循环蒸汽发生器和二次蒸汽管道的超压。核电厂主蒸汽安全阀安全等级高，操作水平高。根据RCCM标准，核安全等级为二级。主安全阀拆卸维护后，发现主要故障有：气缸固定销脱落，导致铜环磨损。为此，讨论了安全阀的主要问题和原因。

 

一、主蒸汽安全阀的工作原理

 

主蒸汽安全阀的工作原理是:正常工作时，当主蒸汽压力保持在标准压力下时，安全阀上部的弹簧预紧力通过阀杆将阀盘安装在阀座上的阀片紧紧压在阀座上，从而实现蒸汽的密封。当主蒸汽超压时，由于阀片的气压作用合力大于弹簧的预紧力，阀片向上推，从而提升阀杆。阀片与阀座分离，使阀座组件在排气装置中上下移动，蒸汽通过排气设备排出。当主要蒸汽压降到系统正常工作压力时，阀杆上的弹性将阀杆压回阀座。主要的蒸汽安全阀可分为两类，一类是加能辅助安全阀，另一类是弹簧加载安全阀。加能安全阀比弹簧安全阀多一个气膜致动器。在隔板上方加载压缩空气可作为弹簧负荷的额外负荷，从而提高安全阀的起跳值。相反，在隔板下加载压缩空气可以增加蒸汽压力，降低安全阀的起跳值。

 

二、主蒸汽安全阀的主要缺陷及原因分析

 

（1）主蒸汽安全阀的主要缺陷

 

首先，导套钢环磨损。在动力操作过程中，出现了一些主汽门的异常敲击声。经检查，声音是由阀杆与导套铜环的冲击引起的。调整套管调整弹簧的压缩由导套管完成，阀杆由导套管完成。导套与阀杆之间的配合间隙有很高的规定。如果间隙不一致，必须进行调整。因此，在大修过程中，必须测量这个值。通过对试验数据的分析，得出增能安全阀导轨的磨损大于机械安全阀。主蒸汽隔离阀附近，主蒸汽安全阀导套的磨损大于远离隔离阀的。导热套管的主要磨损方向是主蒸汽导管[1]。

 

二是排放装置组件铜套磨损。排放装置总成的铜套用于保证阀杆在阀门工作过程中的中心位置。活塞通过紧固圈与阀杆紧密连接。铜套管与活塞之间应有适当的间隙。当间隙大于规定时，应更换铜套管或活塞。在206/108次维修中，拆除了10个主要蒸汽安全阀，发现其中5个主要蒸汽安全阀的铜套磨损严重，必须更换。另外5个安全阀的铜壳也略有磨损。铜套管的磨损一般不均匀，5个阀门的磨损基本沿管道方向相同。

 

（2）缺陷产生的原因分析

 

首先，分析缺陷的报告原因。振动时，阀芯振动范围不适应阀体振幅，长期振动会断裂固定销。导套铜环磨损，主汽管振动引起安全阀顶部振动，频率为25赫兹。这种振动频率会与阀门顶部产生共鸣，从而形成冲击声。谐振导致管道铜圈磨损。随着蒸汽管道的运动，活塞会稍微旋转一下。由于活塞与铜套、紧固环的相对运动，铜套内壁磨损，活塞下部逐渐磨损。间盘座总成和排气装置总成磨损，阀座总成和排气装置总成有一定的振动，阀座总成和排气装置总成的振动范围也会有一定的差异，导致它们之间的摩擦。长期使用后，接触面会磨损。

 

二是分析造成缺陷的人为因素。阀杆与阀盘座总成的螺纹啮合是人为原因造成的。主要原因是操作规范不严格。

 

三、核电厂运行中主蒸汽安全阀技术改进措施

 

（1）使用弹簧安全阀

 

为了更好地了解核电站的实际运行，技术人员建议改造主蒸汽安全阀，其形式可为弹簧式，但结构复杂，可靠性差。任何设备的故障都会导致设备的变化，从而打开安全阀。该设备处理能力高，如果蒸汽发生器失控，反应堆会过冷或停止。技术人员应使用带弹簧的安全阀，并拆除辅助控制箱和辅助设备，以防止事故[2]。

 

(2)重新分布安全阀数量

 

一般情况下，安全系统的整体压力约为8.3MPa，与热停堆相比，压力相差不大，甚至不超过10%的冗余。正常工作时容易漏气，导致维护工作量增加，设备稳定性和利用率降低。因此，必须重新分配安全阀。在原有的7个不变条件下，将整定值分为两部分，即1组的整定值为8.7MPa，从4个增加到5个；另一组的总压力从8.3MPa增加到8.5MPa，但是从原来的三个减少到两个。在这次修改中，两组冗余增加到12%，其整定值可以增加热停堆的压力。由于操作次数的减少，阀门频繁启动的可能性大大降低，密封面的损坏也减少。

 

（3）改进安全阀阀芯组件的结构设计

 

与基准电站相比，核电站采用的阀芯总成结构有了很大的改善，主要由两部分组成。首先，阀杆与阀芯之间的连接与动作的变化。参照电站设计，阀杆末端与阀芯上的总成连接，阀杆与阀芯不直接连接，阀芯通过销钉与回冲盘连接，阀杆末端的作用点位于喷嘴密封面上。核电厂主蒸汽泄压阀阀芯与阀杆之间的连接为“套筒”。安装时阀芯可自由侧向旋转，并有一定的倾斜度；球形阀端为球形，阀芯与阀门的接触面为球形，接触部位低于喷嘴。该结构易于调整阀芯，配合阀杆和喷嘴环的中线，保证各向密封面的密封性能，有效减少蒸汽管道振动对安全阀的损坏。二是改变阀座的结构和密封方式。基准台安全阀芯与喷嘴环之间存在“平密封”，以防止泄漏。如果阀体经常更换，会引起管道的强烈振动，密封极有可能损坏，造成泄漏。核电厂主蒸汽泄压阀与喷嘴的接触采用金属弹性密封。在管道中，由于压力和温度的变化，管道始终处于“线性密封”的位置，从而提高了管道的密封性能。阀体开启前，阀体的密封压力可达96%，大大降低了阀体内压力波动引起的阀体泄漏。当系统压力大于96%时，阀芯与管口直接密封，阀芯外侧设置密封条；当给定系统压力非常接近或等于96%时，阀芯与喷嘴平面接触时会产生压力；当系统压力达到96%时，阀芯在压力作用下继续膨胀。当与管口的接触再次变成丝状时，密封件会变成阀芯的内缘；当阀门打开时，压力会释放，阀体会回到原来的位置[3]。

 

(4)主蒸汽安全阀开启探测装置

 

参照电站设计，考虑到安全阀瞬间打开，操作后系统压力会发生很大变化。因此，主控制器可以通过监控判断系统的超压保护是否有效。但是，如果不考虑每组安全阀的设置，就无法确定哪个阀门在打开时工作，这给操作和维护人员带来了更多的时间和精力。为此，对某核电站的主蒸汽安全阀进行了改造，并增加了阀门开度检测系统。安全阀1-2mm时，可检测到此动作，但此信号只能维持0.3秒，必须用高精度信号接收装置记录。

 

结语

 

因此，技术人员应采取科学合理的设计方案，进一步提高主蒸汽安全阀的可靠性。同时，应严格监督机组的安全运行。一旦发现问题，应立即进行维护，以确保核电站的安全运行。