核二級波紋管安全閥抗震性能試驗

1、概述

　　核二級波紋管安全閥用于百萬千瓦級壓水堆核電站化學和容積控制系統(tǒng)。在系統(tǒng)正常運行工況下，安全閥處于關閉狀態(tài)。當入口壓力超過安全閥整定壓力時，系統(tǒng)介質(zhì)推動閥瓣開啟，排出介質(zhì)，降低系統(tǒng)壓力。當系統(tǒng)壓力降到工作壓力后，閥瓣在彈簧作用下自行回座關閉。為了保證安全閥運行質(zhì)量，對安全閥樣機進行了抗震試驗分析，驗證了產(chǎn)品設計的合理性。

2、核二級波紋管安全閥的技術參數(shù)

　　核二級波紋管安全閥( 圖1) 壓力等級為PN2.0MPa，公稱直徑為DN80mm，整定壓力為0.502MPa，最高工作溫度進、出口均為110℃，最高運行壓力進口為0.51MPa、出口為0.3MPa，排量27m³/h，工作介質(zhì)為反應堆冷卻劑，安全級別為核二級，抗震類別為1A。

3、波紋管安全閥的試驗

　　3.1、準備工作

　　波紋管安全閥(圖1) 抗震試驗前必須完成承壓件強度試驗、水密封試驗、氣密封試驗、波紋管氦檢漏試驗、整定壓力試驗及動作壽命試驗，記錄樣機的功能基線。壽命試驗是在室溫條件下起跳動作100次，試驗期間允許閥瓣研磨1 次。試驗后閥門解體檢查，對各部件進行評估。試驗合格后，安全閥才具備抗震試驗的條件(表1) 。

圖1 波紋管安全閥

表1 地震試驗參數(shù)

　　3.2、動態(tài)特性掃描

　　試驗中安全閥充滿介質(zhì)，但不需要加壓。安全閥按ASME QM -1、QVP-7340 的要求進行動態(tài)掃頻試驗，驗證其自振頻率。試驗時分別在安全閥的三個正交軸施加≤0. 2g 的正弦掃描信號，掃描信號頻率范圍為5 ～100Hz，掃描速率為1oct /min，探測安全閥各向的基階自振頻率和阻尼比(表2) 。

表2 安全閥固有頻率和阻尼比

　　3.3、施加載荷

　　安全閥的抗震類別為1A 類，需要驗證閥門在震中及震后具有可操作性。抗地震試驗按照QME-1、QVP -7380 的要求進行。對運行基準地震(OBE) 條件下同時在三個方向作用3.2g，對安全停堆地震(SSE) 同時在三個方向作用4g( 未包含由重力引起的加速度) 。試驗采用單軸方式，根據(jù)HAF標準要求，需要輸入載荷乘以幾何因子1.3，故OBE為4.2g，SSE 載荷為5.2g。

　　OBE 試驗采用兩次正弦掃描試驗代替五次OBE 地震試驗，分別在安全閥的X、Y 和Z 三個正交軸方向各進行兩次。試驗中，閥門重心處的加速度幅值在8Hz 以上為4.2g，掃描速度≤1 倍頻程/min，掃描頻率范圍5～35 ～ 5Hz，各次掃描時間至少為5min。試驗過程中，安全閥處于工作壓力狀態(tài)。

　　SSE 試驗是在OBE 試驗后接著用正弦波進行一次SSE 試驗，試驗在5 ～33Hz 的1/3 倍頻程(5Hz、6. 3Hz、8Hz、12. 6Hz、16Hz、20Hz、25. 2Hz、32Hz) 和共振頻率處進行，每個頻率施加5 個以上連續(xù)正弦拍波，每個拍波的每個拍中有13 ～15 個周波，每個拍波之間有2s 間隙。SSE 輸入的地震運動使安全閥重心處產(chǎn)生的輸入加速度在8Hz 以上為5.2g，輸入運動形狀按IEEE 382 -2006 標準。試驗過程中，安全閥處于工作壓力狀態(tài)，并進行排放操作。

　　3.4、安全閥的檢驗

　　安全閥試驗中各方向基階固有頻率均大于33Hz。OBE 試驗時閥門重心處三個方向的加速度幅值在8Hz 均大于4. 2g，滿足標準要求。SSE 試驗時閥門重心在8Hz 以上的加速度響應能夠包絡5. 2g，滿足標準要求。水密封試驗中泄漏率≤30ml /h，動作試驗中閥門開啟和回座順利，穩(wěn)定，且無卡塞，結構完整。

4、結語

　　核二級波紋管安全閥在環(huán)境為常溫，介質(zhì)為去離子水的條件下，按照HAF J0053、IEEE 382 和ASME QME-1 等標準檢驗，動作靈活，無卡阻，信號反饋正常，水密封、氣密封和整定壓力試驗的各項指標均達到了試驗前的功能基線和要求。試驗結果證明閥門的動作性能穩(wěn)定，結構合理，抗震性能滿足規(guī)定要求。