核電站閘閥鍋爐效應(yīng)的解決方案

2015-01-28 范書淳核反應(yīng)堆系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

　　介紹了采用堵塞封堵核電站閘閥閥座壓力平衡孔的方法，論述了為防止鍋爐效應(yīng)新增管線和閥門的選擇、安裝和檢測(cè)。

1、概述

　　閘閥的“鍋爐效應(yīng)”本質(zhì)上是一種溫度效應(yīng)，當(dāng)熱源加熱處于關(guān)閉狀態(tài)的閘閥時(shí)，其內(nèi)部空間有一個(gè)較大的壓力上升，這一壓力升高將使得閘閥無(wú)法開(kāi)啟或閘板出現(xiàn)變形而不能保證其密封性能。在核電站系統(tǒng)，為了解決鍋爐效應(yīng)一般在閘閥的下游閥座上開(kāi)設(shè)平衡孔，用以連通閥座上部空間與閘閥下游，泄放超高的壓力。由于這些閘閥在核電站反應(yīng)堆停堆大修期間需要對(duì)其進(jìn)行密封性試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)需要對(duì)平衡孔進(jìn)行臨時(shí)封堵，試驗(yàn)后再打開(kāi)平衡孔。真空技術(shù)網(wǎng)(http://genius-power.com/)認(rèn)為每次封堵或打開(kāi)平衡孔均需要對(duì)閘閥進(jìn)行解體和回裝，造成了人力、物力及資金等的浪費(fèi)，同時(shí)也增加了操作人員的輻照劑量。所以有必要永久封堵平衡孔，采用一種更加方便有效的平衡閥門壓力的方法。

2、改進(jìn)方法

　　某核電站2 號(hào)機(jī)組反應(yīng)堆余熱排出系統(tǒng)(RRA) 閘閥的出口閥座設(shè)置了一個(gè)直徑約6mm 的平衡孔(圖1) 。為了永久封堵閥座平衡孔，采用了焊接堵塞并加裝旁通管線連接閘閥的填料吹掃孔與閘閥的下游。在新增旁通管線上設(shè)置常開(kāi)手動(dòng)截止閥，從而起到平衡孔的作用。在旁通管線上設(shè)置帶有盲板的支管，在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)打開(kāi)盲板連接OPERA專用試驗(yàn)臺(tái)架(圖2) 。

帶平衡孔的閘閥

圖1 帶平衡孔的閘閥

　　封堵閥座平衡孔的堵塞為圓柱錐形體，其易于安裝并且可以有效限制潛在放射性污染物的輻射影響。堵塞采用與閥座相同材料Z2CND - 12N2 的棒材加工，以避免在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)由于材料的不同而導(dǎo)致的材料熱膨脹差異。經(jīng)力學(xué)性能評(píng)價(jià)分析，堵塞的軸向應(yīng)力和剪切應(yīng)力均滿足工況要求。堵塞焊接時(shí)為了避免焊絲表皮產(chǎn)生的金屬飛濺，對(duì)焊接點(diǎn)周圍采取不銹鋼保護(hù)套進(jìn)行保護(hù)。焊接完成后對(duì)焊縫區(qū)域進(jìn)行拋光、打磨，并按照相關(guān)要求進(jìn)行了滲透檢驗(yàn)。經(jīng)過(guò)分析，由于閥座比較厚，相對(duì)于閥座的尺寸，平衡孔的直徑較小，并且焊接金屬熔敷的空間很小，所以在焊接過(guò)程中不會(huì)導(dǎo)致閥座變形。

閘閥閥座平衡孔封堵方案

圖2 閘閥閥座平衡孔封堵方案

　　結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況分析，新增管線和閥門的選用、安裝、可維修性和可操作性不影響現(xiàn)場(chǎng)管線和設(shè)備的運(yùn)行，并滿足RCCM 和RCCP 的有關(guān)物項(xiàng)分級(jí)的要求。

3、系統(tǒng)運(yùn)行

　　在核電站正常運(yùn)行階段，管線上新增的截止閥保持常開(kāi)狀態(tài)，以平衡閘閥上下游的壓力。在核電站大修期間，當(dāng)需要使用OPERA 臺(tái)架對(duì)閘閥進(jìn)行密封性試驗(yàn)時(shí)，首先關(guān)閉截止閥，取下新增管線支管上的盲板，通過(guò)該孔直接與OPERA 臺(tái)架連接，進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn)。試驗(yàn)完成后，斷開(kāi)系統(tǒng)與臺(tái)架的連接，重新將支管進(jìn)行封堵，開(kāi)啟閥門，保持機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)。