恒立佳创：核电厂长期不动作阀门卡涩原因分析及应对措施

一、引言

为避免M310机组非停事件重复发生,减少重大瞬态,提升机组安全性与经济性,中国核电针对该机型近年停机停堆事件开展专项研究,梳理共性管理与技术薄弱环节并优化,核电厂长期不动作阀门卡涩研究便是其中重要内容。

长期不动作阀门指动作频率小于2次/周的阀门,调节阀长期保持固定开度也归为此类。本文研究的卡涩不仅包括阀门本体机械卡阀,还涵盖驱动机构故障导致的阀门无法动作。研究对象聚焦于一旦卡涩可能引发停机、停堆、降功率、功率大幅波动、产生第一组IO,或无法在线维修且影响机组长期稳定运行的阀门,实例主要来源于中国核电A/B级状态报告、中核/中广核执照运行事件报告,部分未造成严重后果但具经验反馈价值的故障案例也纳入分析。

二、故障分析

(一)阀门卡涩类型

根据驱动方式不同,阀门卡涩分为电动阀卡涩和气动阀卡涩两类。核电厂稳态运行时,部分调节阀长期小范围开度运行,隐性失效难以发现,当机组功率大幅变化需调节阀大范围动作时,这些问题才会显现为卡涩故障。

1.电动阀卡涩

2014年5月9日,执行PT4RPA018过程中,4RIS051VP关闭时卡在50%位置,原因是阀门及传动装置装配过紧,阻力矩超过电动头力矩开关设定值。

2014年1月8日,执行PT2RPA018试验时,2RIS051VP在90%开度时无法电动关闭,故障原因同为阀门及传动装置装配过紧。

2017年5月7日,PT3RPB015试验期间,3RIS052VP未全关,卡在20%开度,主控可操作全开但无法关闭,因阀门远传卡涩导致。

1996年9月21日,执行PT2RPA016定期试验时,2RIS012VP马达转动但阀门不动,解体发现电动头主轴与伞形齿轮轴焊缝断裂,齿轮脱落。

2016年1月13日,某机组维修停堆模式下执行EIE-001定期试验,安全壳喷淋系统地坑入口阀EAS013/014VB未开启,因电机侧离合器磨损严重且存在制造缺陷,导致自锁功能失效,电机反复启动触发热继电器保护;另一机组同类阀门出现相同故障,更换离合器后恢复正常。

2018年5月19日,执行PT2RPA012试验时,2RIS001VP无法正常开启,热继电器保护动作,手动盘松后首次开关正常,再次开启时电机卡死,原因是自动离合器ISL过度磨损失效。

2.气动阀卡涩

2003年11月29日,L2机组向RRA连接状态过渡时,L2RRA013/024VP拒动,导致RRA回路温度无法升高,现场检查发现阀门定位器无输出,因微小异物颗粒进入定位器RELAY引发异常。

2016年1月1日,机组降功率过程中,4ARE032VL卡在13%开度,主控关闭操作失败,直至电功率降至88MW通过下游电动阀隔离供水,故障原因是主给水调节阀气动放大器漏气。

2016年1月22日,机组大修降功率时,2ARE031VL卡在10%开度,因主调阀定位器存在偏差。

2007年10月18日,机组大修降负荷至257MW时,D1ARE032/033VL在指令信号为零时仅能关闭至8%和12%,影响大小阀切换,存在SG水位失控跳堆风险,采用手动调节方案完成切换,故障原因是气动放大器内部O型环硬化失封。

2010年10月30日,机组启动并网升功率时自动停堆,因L3GCT127VL开启缓慢,冷凝器B列喷淋水压力未在15秒内达3bar,触发停机逻辑,原因是阀门再鉴定后气源管线流量调节阀旋钮置于最小位置。

(二)故障主要原因

阀门传动机构阻力矩过大:涉及4RIS051VP、2RIS051VP、3RIS052VP等故障案例。

阀门定位器异常:包括L2RRA013/024VP、2ARE031/032VL、D1ARE032/033VL等故障。

气源管线异常:如L3GCT127VL开启缓慢导致停堆的案例。

驱动机构故障:涵盖2RIS012VP电动头故障、EAS013/014VB离合器问题、2RIS001VP自动离合器失效等案例。

(三)现有定期试验和PM项目分析

某研究电厂的定期试验和PM项目已全面覆盖相关阀门,且能及时排查同行电厂经验反馈的问题,例如在EAS013/014VB阀门故障后,第一时间排查同类阀门未发现异常。但仍存在两点不足:一是HN-PT-MI-X-GCT-XXX-001试验仅检查GCT125/127VL的启闭功能,未验证开启后喷淋水压力是否在规定时间内达标,需修改试验规程,在热停堆状态下运行一台CEX泵进行检测;二是RIS051/052VP与EAS013/014VB工况相近,但前者PM项目缺少阀门润滑环节,建议补充该项目。

三、预防措施

阀门检修中规范使用防人因失误工具,避免类似气源调节阀旋钮误操作导致的故障。

定期试验中或通过其他方式,检查GCT125/127VL开启后喷淋水压力是否在规定时间内达标。

定期目视检查关键阀门压空管线,及时发现供气小阀门误操作或误碰问题,重要阀门供气阀可考虑运行隔离并锁在开启位置。

对RIS051/052VP等卡涩高发阀门定期进行润滑维护。

大修期间检查ARE031/032VL定位器,经济允许时可定期更换;补充该类阀门故障处理规程,完善操纵员应急处置依据。

大修前通知仪控人员检查GCT-C的12个阀门,确认定位器、电磁阀状态正常,避免停机时出现拒动或开启缓慢。

运行人员操作ISL相关阀门时,两次操作间隔不少于15秒,动作过程中不反向操作,在运行规程中补充相关注意事项;更换离合器类型,从根本上解决此类故障。

(恒立佳创是恒立集团在上海成立的一站式客户解决方案中心,旨在为客户提供恒立全球12个生产制造基地生产的液压元件、气动元件、导轨丝杆、密封件、电驱电控、精密铸件、无缝钢管、传动控制与系统集成等全系列产品的技术支持与销售服务。)