核电汽轮机主汽阀关闭异常分析与处理措施

核电汽轮机主汽阀关闭异常分析与处理措施

黄新龙,贾嵩

国核示范电站有限责任公司  山东省威海市  264200

摘要：本文主要目的是探讨核电汽轮机主汽阀关闭异常分析与处理措施。为了确保核电汽轮机主汽阀正常关闭，文章首先从主汽阀结构的基本概述入手，具体分析核电汽轮机主汽阀关闭异常的现象及其发生原因，从而提出相对应的处理措施，旨在减少安全事故的发生几率。基于此，通过对上述内容进行简单的分析，希望能给其他工作人员提供一定的理论参考和借鉴。

关键词：核电汽轮机；主汽阀；关闭异常分析；处理措施；油动机

前言

核电汽轮机的启动、停机和功率的变化，是通过调节保安系统的各个汽门的开大、关小，更改进入核电汽轮机的蒸汽流量、蒸汽参数实现的。主汽阀工作的正常与否直接影响到机组的安全运行。随着汽轮发电机机组单机容量的升高，对调节系统的快速性、稳定性提出更高要求。现代化大功率汽轮机主要采用带减压阀的结构，降低阀门所需要的提升力，而提升力的减少却为阀门的稳定性带来问题。要想彻底解决问题，就要做好主汽阀关闭异常分析工作。

1. 主汽阀结构的基本概述

主汽阀结构采用旋启式蝶板阀，蝶板阀借助键固定在阀轴上，阀轴利用连杆和油动机进行连接，在油动机活塞动作时，驱动阀轴90°旋转。阀轴上设置碗型密封装置，用于正常运行时密封向驱动端泄漏的蒸汽。阀门非驱动端通过端盖密封，轴端部是高压汽腔，通向油控跳闸阀。

机组挂闸前，油控跳闸阀是开启的，没有形成主汽阀非驱动端高压汽腔，碗型密封装置处于松弛状态下，蒸汽通过轴间隙从驱动端漏出。机组挂闸期间，主汽阀先打开，当其处于全开状态下，油控跳闸阀会关闭，高压汽腔形成，将阀轴推向驱动端，碗型密封装置压紧，蒸汽停止泄漏[1]。机组开闸时，油控跳闸阀首先动作，将汽腔压力泄掉，促使碗型密封装置恢复松弛状态，主汽阀关闭。

2. 核电汽轮机主汽阀关闭异常的现象

机组调试过程中，在执行50%停机试验时，发现汽轮机主汽阀没有关闭到位，剩余10%的行程。主汽阀在50%功率前的所有试验以及机组开闸期间的工作都是正常的；在50%功率后的试验存在关闭异常的问题，而这其中，前90%行程都是正常关闭，只有后10%的行程没有正常关闭。当主蒸汽隔离阀关闭后，主蒸汽母管压力下降后，主汽阀才能彻底关闭。因此，工作人员开始不同的验证试验，在存在蒸汽的情况下，主汽阀不能正常关闭；在冷态下进行试验，主汽阀正常关闭。在此过程中，对AST-OPC阀组液压块以及主汽阀油动机的逆止阀和节流孔板进行清洗，还是没有解决这一问题。

3. 核电汽轮机主汽阀关闭异常的原因

（1）油动机关闭缓冲装置油孔堵塞

在机组开闸时，活塞下腔室EH油借助有压回油管泄油，等到活塞活动到末端时，活塞下的圆柱将回油口堵死；剩下的EH油从缓冲装置泄油，在此阶段，泄油比较缓慢，对活塞起到良好的保护作用。等到阀门彻底关闭，油动机活塞剩下6.5mm空行程。如果有杂物停留在缓冲装置泄油管内部，在开闸泄油时，很容易将缓冲装置的油孔堵塞，导致油不能排出、或者缓慢排出，造成阀门在最后一段行程不能正常关闭[2]。

（2）油控跳闸阀排气管线不流通

在开闸瞬间，打开油控跳闸阀，将主汽阀轴端高压蒸汽排到凝汽器中，如果这一管线堵塞造成排汽不畅，那么主汽阀轴端汽压不能正常泄压，阀轴和碗型密封装置还是处于压紧状态中，阀门关闭阻力增加。但是，此时主调节阀门已经关闭，主汽阀阀板前后压力处于平衡的状态，主汽阀通过弹簧力关闭，很容易导致弹簧力不能克服阀轴圆周方向阻力而无法关闭到位。

4. 核电汽轮机主汽阀关闭异常的处理措施

（1）采用油动机直连式主汽阀

油动机直连式主汽阀的油动机活塞杆、阀杆及其之间的导杆同轴布置。直连式主汽阀去除导杆以及连接销子等部件，比卧式杠杆主汽阀结构更为简便。当直连式主汽阀的开度是100%状态时，导杆、阀杆和连接头都设置支撑装置，减轻阀杆一端的受力，减缓阀杆弯曲趋势，而且该支撑装置布置在阀门开度是100%的位置，如果主汽阀快速关闭时，不会增加摩擦阻力。直连式主汽阀的活塞杆、导杆和阀杆处于同一直线上运动时，阀杆不会受到侧向力作用，降低主汽阀关闭时的阻力[3]。直连式主汽阀的尺寸比较长，但是将杠杆连接主汽阀变成直连式主汽阀，不会受到空间的束缚。如果使用立式主汽阀阀杆，不会出现弯曲的问题，也不会存在卧式主汽阀阀杆弯曲太快的情况，完全消除主汽阀关闭阻力，并且立式主汽阀油动机与门杆同心连接，阀杆完全不受侧向力。但是，立式主汽阀主蒸汽转角和蒸汽流动阻力很大，将杠杆连接主汽阀变成立式主汽阀很容易加大核电厂发电耗能，而且亚临界600MW汽轮机主汽阀和调节阀铸成一体，需要同时更换阀门组件，改造难度不小，且投入的资金成本更高。基于此，通过全面分析改造效果、可操作性、费用问题等，相关工作人员将杠杆连接主汽阀改造为油动机直连式主汽阀，并加大弹簧力。

（2）加装支撑设置

要想进一步消除主汽阀阀杆弯曲后产生的摩擦阻力，在主汽阀弹簧筒外端盖加设支撑装置，支撑在阀杆和杠杆之间的连接导杆上。如果主汽阀开度处于100%时，调节支撑结构，减少阀杆一端的受力，减缓阀杆弯曲趋势，降低阀杆和衬套之间的摩擦力。这一方法有助于减小关闭阻力，可操作性更高，而且投入的资金成本偏少一些。但是，这一方法调节支撑结构的理论依据偏少，也不能完全解决卧式杠杆连接主汽阀关闭异常的问题。

结束语

总而言之，核电汽轮机主汽阀是汽轮机调节系统的重要部件，更是事故多发部件，为了降低事故发生的几率，减少事故发生造成的经济损失，相关工作人员必须要做好核电汽轮机主汽阀关闭异常分析工作和诊断工作，研究关闭异常的原因，一旦发现问题，要在第一时间进行处理，谨防事故的扩大，提高和改善阀门的工作性能，确保核电汽轮机主汽阀可以正常关闭。

参考文献

[1] 柴广, 余浩, 曹亮亮,等. 某核电汽轮机再热主汽阀无法开启分析与处理[J]. 设备管理与维修, 2020，000(19):133-134.

[2] 杨宏欢, 林金旭, 龙磊军,等. 核电厂管道外部涂层失效原因分析及处理措施[J]. 电镀与涂饰, 2020, 39(52):144-145.

[3] 陈星玥, 高原, 林御臣. CPR1000核电汽轮机出力下降的原因分析及缓解措施[J]. 原子能科学技术, 2022，23(17):331-332.