主要介紹了CPR1000核電站主蒸汽隔離閥的工作原理及結(jié)構(gòu)、閥門的調(diào)試方法及調(diào)試過程中遇到的問題與處理方法，并提出了相關(guān)意見和建議，希望對后續(xù)項目中進行該閥調(diào)試時有所幫助。

　　主蒸汽隔離閥由于其功能特殊且重要，同時由于閥門體積龐大、控制回路和控制邏輯復(fù)雜，調(diào)試過程復(fù)雜且難度大，通過對某核電站3/4號機組主蒸汽隔離閥的調(diào)試發(fā)現(xiàn)了很多典型問題，經(jīng)過專項研究和實踐得到了及時有效的處理。

一、主蒸汽隔離閥介紹

　　某核電站3/4號機主蒸汽隔離閥使用的是EDWARD美國FLOWSERVE產(chǎn)品，為“等楔”型雙板閘閥。執(zhí)行機構(gòu)由一個與氮氣貯罐相連接的液壓缸組成(當(dāng)環(huán)境溫度為40℃主蒸汽隔離閥打開時，壓力為18.3MPa.a)，貯罐內(nèi)的氮氣如同不會失效的關(guān)閉彈簧，使閥門關(guān)閉不需任何其他動力。反之，為開啟閥門時要用一套帶油壓氣動泵的液壓系統(tǒng)(主蒸汽隔離閥開啟時，液壓油的名義壓力為21.4MPa.a)提供足夠的能量來克服氮氣壓力，以便開啟隔離閥。

　　1、主蒸汽隔離閥作用

　　(1)實施主蒸汽隔離。發(fā)生蒸汽管線破裂事故時，主蒸汽隔離保護動作快速關(guān)閉，將有效地限制不可控的蒸汽流失，減少向一回路引入過多的正反應(yīng)性，同時避免另外兩臺正常蒸發(fā) 器的意外排空;如果破口發(fā)生在主蒸汽隔離閥的下游，將直接切除事故源頭;如果破口在安全殼內(nèi)，也減少了向安全殼內(nèi)排放的蒸汽總量，避免安全殼完整性受到破壞。

　　(2)作為第三道屏障——安全殼的一部分。主蒸汽管道穿越安全殼，主蒸汽隔離閥及其上游管線是安全殼的自然延伸。而蒸汽發(fā)生器的管板和傳熱管是一回路壓力邊界，是防止放射性釋放第二道屏障。如果發(fā)生蒸發(fā)器破管，一回路放射性將直 接排放到二回路，此時主蒸汽隔離閥關(guān)閉配合其他隔離措施，將起到防止放射性釋放第三道屏障的作用。

　　2、主蒸汽隔離閥組成

　　主蒸汽隔離閥由主蒸汽隔離閥本體、開閥壓力油回路、關(guān)閥排油回路和氣動油泵回路組成。

　　(1)主蒸汽隔離閥參數(shù)。設(shè)計壽命：40年;閥門高度：3302mm;閥門長度：1626mm;閥門總重：7300kg;閥門行程：521mm;執(zhí)行機構(gòu)行程：550mm開啟時間：6min;快速關(guān)閉：≤5s;慢速關(guān)閉：3min;正常狀態(tài)可以是全關(guān)或全開，但不建議處于中間位置、失電、失氣或事故狀態(tài)關(guān)閉。

　　(2)主蒸汽隔離閥本體組成。貯氣器：充198barN2，貯罐中裝的氮氣可被看作是不會失效的關(guān)閉彈簧，當(dāng)壓力小于111bar.g時氣壓低報警;油缸：充油時開閥，排油時關(guān)閥;閥體：閘閥——對稱鍥行雙閘板;活塞：連同閥桿帶動閥門開關(guān)。

　　(3)開閥壓力油回路組成。油泵出口油管路;閥門油缸;油壓安全閥：定值325bar。

　　(4)油壓貯壓器：作為壓力油油溫變化引起油壓變化時緩沖箱。

　　(5)關(guān)閥排油回路組成。主蒸汽隔離閥有兩條回油管線，每條管線有一個控制分配器(251/271DR)用于關(guān)閉MSIV，由先導(dǎo)電磁閥(251/271EL)控制。一個試驗分配器(VVP261/281DR)用 于控制閥門快關(guān)和慢關(guān)，由其先導(dǎo)電磁閥(261//281EL)控制，流量控制閥(291/301VH)在任何上游壓力狀態(tài)下保持關(guān)閉速度基 本不變;先導(dǎo)電磁閥(251/261/271/281EL)由電磁線圈和彈簧控制其位置;控制和試驗分配器(251/261/271/281DR)由先導(dǎo)油壓和彈簧控制其位置。

　　3、主蒸汽隔離閥動作原理(圖1)

圖1 主蒸汽隔離閥工作原理圖

　　(1)MSIV執(zhí)行機構(gòu)是一只與氮氣貯罐相連的液壓缸：貯罐內(nèi)氮氣壓力為198bar a，其作用是使閥門關(guān)閉;為了開啟閥門，設(shè)置了一套氣動油壓泵操作系統(tǒng)，它將液壓缸內(nèi)的油壓增加以克服氮氣壓力，開啟閥門;當(dāng)需要開啟閥門時氣動泵啟動，開始向油缸活塞的下部注油，克服氮氣壓力把活塞向上推以開啟閥門;當(dāng)油側(cè)的壓力等于氣側(cè)壓力的60倍時，油側(cè)活塞與氣側(cè)活塞達到平衡，氣動泵停止工作，閥門全開。

　　(2)該閥還在ECP(緊急操作)盤設(shè)置有快速關(guān)閥按鈕，遇有緊急情況需要關(guān)閥時只需按下ECP盤上的主蒸汽隔離信號按鈕，閥門就會在5秒內(nèi)關(guān)閉，實現(xiàn)隔離一、二回路的功能。

　　(3)在關(guān)閉MSIV時，只需切斷氣動油泵的氣源(211EL斷電)，并泄掉油壓即可。

　　(4)泄壓回路有兩條(A/B兩列)：A列由控制分配器251DR和試驗分配器261DR組成，B列由控制分配器271DR和試驗分配 器281DR組成，每個分配器由各自電磁閥控制。

　　(5)開關(guān)閥門時各電磁閥狀態(tài)如表1所示。

表1 主蒸汽隔離閥各種工作狀態(tài)下電磁閥工作情況

　　4、主蒸汽隔離閥動作邏輯(圖2)

圖2 主蒸汽隔離閥動作邏輯

　　(1)當(dāng)主蒸汽管線暖管完成后主蒸汽隔離閥上下游壓差小于3bar時，可以通過主控室電腦上VVP系統(tǒng)畫面或BUP(后備操作)盤來開啟主蒸汽隔離閥。

　　(2)在畫面上的操作：調(diào)出VVP系統(tǒng)畫面，點擊對應(yīng)閥門圖標后會彈出一個操閥對話框，在開閥條件滿足情況下會顯示角向右的三角形，點擊三角形后并點擊“execute”后開閥指令發(fā)出，就地閥門會自動開啟到全開位置;關(guān)閥操作相似。

　　(3)如果在BUP盤上進行操作，需要將轉(zhuǎn)化開關(guān)打到“BUP”位置，然后在BUP盤上找到操作的閥門按鈕，同時按下“開按鈕”和“BUP盤上的允許操作按鈕”至開閥燈閃爍后放開，閥門就會自動開啟至全開位，關(guān)閥操作相似。

　　(4)做10%關(guān)實驗時，只需在VVP系統(tǒng)畫面上點擊“SELECT”和“TEST”按鈕后閥門部分關(guān)閥指令發(fā)出，在檢測關(guān)到10%信號(SM7行程開關(guān)動作)后閥門會自動開啟至全開位。如10%位開關(guān)壞的情況下，邏輯會在實驗指令發(fā)出后20秒自動發(fā)開閥指令，防止閥門全關(guān)而導(dǎo)致機組停運。

　　5、氣動泵工作原理

　　(1)氣動液壓泵向泵側(cè)集管打入壓力油，本泵的工作基于力平衡原理，低壓的壓縮空氣作用在一個較大面積的活塞面上(1∶60)，高壓的流體作用在一個面積較小的活塞上來平衡壓縮空氣的力。

　　(2)當(dāng)兩端力平衡的時候，泵停止運轉(zhuǎn)。當(dāng)液壓回路由于泄漏壓力降低，這就造成泵自動運轉(zhuǎn)來補償泄漏的流體。

　　(3)通過控制壓縮空氣的壓力，液壓回路的壓力下限將被自動控制。調(diào)節(jié)204VA來調(diào)節(jié)空氣壓力，正常運行時這個壓力是不調(diào)節(jié)的，調(diào)試過程中調(diào)節(jié)好后需要將這個閥門鎖死。

二、主蒸汽隔離閥的調(diào)試

　　1、調(diào)試先決條件及工器具的準備

　　(1)邏輯控制通道試驗(TP09)先決條件：閥門本體機務(wù)部分和電儀部分已安裝完成，電儀部分相關(guān)設(shè)備接線已完成且檢查合格;系統(tǒng)TOB流程已完成，調(diào)試票已拿到手;儀控已按設(shè)計圖紙完成上位畫面組態(tài)和下位邏輯組態(tài)且DCS可用;電話通訊可用。

　　(2)主蒸汽隔離閥控制試驗(TP12)先決條件：邏輯控 制通道試驗(TP09)完成并合格;油箱內(nèi)油質(zhì)化驗合格;閥門上氮氣罐壓力在110Bar以上;閥門進氣管道已連接且壓縮空氣可用。

　　(3)工器具的準備：先決條件滿足的情況下，進行閥門調(diào)試時需要準備與閥門相關(guān)的接線圖和邏輯圖，萬用表一塊，8mm的套筒扳手一把，手電筒一只，250mm活動扳手一把，梅花和一字螺絲刀各一把，信號短接線一根。

　　2、調(diào)試人員安排

　　(1)閥門就地至少安排2個人，其中一人必須熟悉閥門工作 原理和各控制部件的接線，能正確找到圖紙上標注的接線端子及閥門相關(guān)控制部件位置，熟知信號不能送到主控室時在就地 應(yīng)如何進行檢查和處理的方法，能熟練調(diào)節(jié)行程開關(guān)位置等。

　　(2)主控室至少安排2人，其中一人必須能夠看懂邏輯圖， 在出現(xiàn)指令發(fā)不出去時能熟練進行處理，熟知在指令發(fā)出后需要的反饋信號，熟知閥門操作步驟和熟悉相關(guān)試驗程序，熟悉 DCS機柜接線的查找方法等。

　　3、TP09—邏輯通道驗證的試驗?zāi)繕?/p>

　　該試驗由于閥門實際不動作，是通過主控室發(fā)出控制指令，根據(jù)控制邏輯圖的要求在就地模擬需要的反饋信號，驗證閥門的開啟、慢關(guān)、快關(guān)和部分關(guān)時電磁閥的帶電情況是否正確。

　　(1)閥門開啟時驗證：212EL帶電，252/262/272/282EL失電。

　　(2)閥門A/B列慢關(guān)時驗證：212EL失電，A列252/262EL帶電，B列272/282EL帶電。

　　(3)閥門A/B列部分關(guān)時驗證：中間限位開關(guān)SM7未動作前，212EL失電，A列252/262EL帶電，B列272/282EL帶電，閥門往下關(guān);SM7動作后，212EL帶電，A列252/262EL失電，B列272/282EL帶電，閥門開啟。

　　(4)A/B列部分關(guān)時SM7故障，閥門只能往下關(guān)20s然后自動開啟驗證：在做部分關(guān)閉試驗時，人為模擬SM7故障，閥門從部分關(guān)指令發(fā)出后開始計時，20s計時未到前：212EL失電，A列252/262EL帶電，B列272/282EL帶電，閥門往下關(guān);20s計時到后：212EL帶電，A列252/262EL失電，B列272/282EL失電，閥門開啟。

　　(5)閥門A/B列快關(guān)時驗證：212EL失電，252EL/272EL帶電，262EL/282EL失電。

　　4、TP12—系統(tǒng)無蒸汽時動作閥門的試驗?zāi)繕?/p>

　　在TP09邏輯驗證正確，現(xiàn)場閥門油箱加油完成、油質(zhì)合格、氮氣罐(蘑菇頭)充N2壓力滿足試驗要求，閥門操作時不影響系統(tǒng)上下游安全后，可進行TP12實際動作閥門。該試驗的目標如下：驗證閥門開啟時間<=360s，如果不滿足時間要求，需要調(diào)整進氣壓力;驗證閥門開啟行程為521MM;驗證閥門慢關(guān) 時間<=180s，如果不滿足實間要求，需要調(diào)節(jié)泄油閥的開度;驗證閥門快關(guān)時間<=5s，如果不滿足時間要求，需要檢查N2壓力是否滿足要求及泄油回路是否通暢;驗證閥門SM7動作正常時部分關(guān)情況：在做部分關(guān)過程中，閥門往下關(guān)到中間限位開關(guān)SM7動作后，閥門能自動開啟;驗證閥門動作行程50+25/-5MM;驗證閥門SM7故障，閥門往下關(guān)20s時部分關(guān)動作情況：SM7故障的情況，部分關(guān)指令發(fā)出后，邏輯里的計時模塊開始自動計時，計時時間達到20s后閥門能自動開啟;驗證閥門動作行程50+25/-5MM.。

　　5、調(diào)試過程

　　(1)邏輯控制通道試驗(TP09)。

　　1)在進行TP09之前必須先按照接線圖紙核對電磁閥、行程開關(guān)、壓力開的接線，保證接線正確：就地一組人員帶上除萬用表以外的其他工器具，到就地后先檢查閥門外觀是否有損壞，相應(yīng)零部件是否完好可用，轉(zhuǎn)接箱是否完好，電纜端接是否完成，壓縮空氣進氣閥門是否關(guān)嚴，電話通訊是否可用等;在主控室一組人員帶上萬用表，根據(jù)接線圖紙找到所調(diào)閥門信號接線機柜。就地一組人員用短接線短接信號，主控室一組人員在 DCS機柜后用萬用表檢測信號是否正確。

　　2)信號核對完成且均正確后，聯(lián)系儀控人員給控制卡件上電，同時檢查畫面組態(tài)是否已完成。

　　3)按照圖紙找到閥門電磁閥電源柜并上電，按照TP09程序要求逐一進行邏輯控制通道試驗，試驗過程需要儀控人員一直配合。主要操作就是通過主控室發(fā)出指令，就地人員檢查相應(yīng)電磁閥是否動作，而主控室人員查看畫面上對應(yīng)反饋信號是否正確。如反饋不正確則需要檢查是指令沒有發(fā)出，還是指令發(fā)出 后反饋不正確，然后進行相應(yīng)處理。

　　(2)主蒸汽隔離閥控制試驗(TP12)。

　　1)在TP12先決條件已滿足的情況下，首次動作閥門需要閥門廠方專家到場，經(jīng)其檢查閥門本體無任何問題后才能開始動作閥門。

　　2)檢查閥門壓縮空氣進氣閥組已打開且確保壓縮空氣可用，閥門本體泵側(cè)/非泵則進油手閥已開啟。由于閥門初始位置是全關(guān)位，所以首次操作是先由主控操作員給開閥指令，就地人員觀察閥門上壓縮空氣進行壓力表指示是否在4Bar左右，如偏差過大則需要調(diào)節(jié)減壓閥。就地觀察閥門開啟是否正常，如發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即將壓縮空氣進氣閥關(guān)閉，同時通知主控室 取消開閥指令。只有在處理好缺陷后才能進行下一次動作閥 門操作。

　　3)主蒸汽隔離閥控制試驗(TP12)主要包括開閥、緩慢關(guān)閥、快速關(guān)閥幾個過程。開閥和緩慢關(guān)閥可通過KIC和BUP盤上的按鈕進行操作，而快速關(guān)閥則通過ECP盤操作實現(xiàn)。

　　6、調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)的問題及處理方法

　　(1)邏輯控制通道試驗(TP09)。

　　1)氮氣壓力開關(guān)接線錯誤。應(yīng)該接常閉點而現(xiàn)場卻接成了常開點。反饋給安裝電儀的人員進行更改。

　　2)10%位行程開關(guān)接線錯誤。應(yīng)該接常閉點而現(xiàn)場卻接成了常開點。反饋給安裝電儀的人員進行更改。

　　3)畫面報警信號連接點名錯誤。反饋給儀控人員進行更改。

　　4)由于現(xiàn)場信號轉(zhuǎn)接盒安裝位置狹窄、需要同時檢查的電磁閥數(shù)量多達5個，如果按照通用做法使用過萬用表檢查電磁閥是否動作將導(dǎo)致試驗無法進行。通過對試驗過程和需要驗證 的內(nèi)容進行充分分析和實踐，自制發(fā)明了一個帶燈的試驗裝置(見圖3)，在試驗燈下標注了電磁閥編號。試驗時將試驗裝置 的鱷魚夾夾在相應(yīng)電磁閥的接線柱上，當(dāng)主控室發(fā)出開啟、慢關(guān)、快關(guān)、部分關(guān)指令時，只需觀察試驗裝置上的對應(yīng)燈是否變亮來判斷電磁閥是否帶電(工作原理見圖4)，大大提高了工作效率和減少了調(diào)試人員的工作量。

圖3 試驗過程中使用的自制工具

圖4 自制試驗裝置原理圖

　　5)TRAIN A到TRAINB指令不能進行通訊，聯(lián)系儀控人員檢查發(fā)現(xiàn)線未接到對應(yīng)卡件通道。

　　6)邏輯里的”TEST”按鈕給的是長指令，需要給2秒脈沖指令，這樣可防止在做10%活動試驗時，由于未及時復(fù)位TEST按鈕而導(dǎo)致閥門不斷來回動作，給機組運行造成不必要的影響。

　　(2)主蒸汽隔離閥控制試驗(TP12)。

　　1)在進行3號機主蒸汽隔離閥調(diào)試時，3個閥門油箱油質(zhì)化驗均不合格。將不合格油放掉并注入新油，加入的油質(zhì)通過取樣化驗后合格。

　　2)#3號機三臺主蒸汽隔離閥關(guān)限位行程接線錯誤，將常開點接成了常閉點，反饋給電儀安裝更改接線。

　　3)#4號機002VV在調(diào)試運行過程中發(fā)生氣動泵上有一個消音器脫落后噪音非常大，找到脫落的消音器重新安裝好并檢查另外2臺閥門，發(fā)現(xiàn)其消音器也沒有緊固，將所有消音器緊固一遍防止其脫落。

　　4)#4號機003VV的273DL由于進水后將接線端子銹蝕脫落，導(dǎo)致4號機003VV調(diào)試時缺少273DL，在開啟閥門前詢問廠方人員273DL沒有安裝開啟時會不會漏油，其回答不會，但一開啟閥門時馬上有油從273DL從噴出，馬上關(guān)閉進氣閥門防止油泄漏。后從運營公司找配件安裝后調(diào)試正常。

　　5)#4號機003VV調(diào)試過程中，由于10%位沒有反饋信號，廠方人員進行了調(diào)整，由于調(diào)節(jié)距離過近導(dǎo)致在開閥時將行程開里面的彈簧頂斷而失效，后領(lǐng)取備件更換后調(diào)試正常。

　　6)#3號機行程開關(guān)電纜由于長期運行在高溫環(huán)境導(dǎo)致電纜外皮出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象，目前等設(shè)計院出更改換耐高溫電纜圖紙。

三、結(jié)論

　　目前使用上述方法調(diào)試過的某核電站3/4號機主蒸汽隔離閥工作正常，主蒸汽隔離閥經(jīng)歷了商運前的168小時運行考驗合格，進一步證明了上述采用調(diào)試方法和手段是有效、適用的。主蒸汽隔離閥是作用特殊且重要的關(guān)鍵設(shè)備，調(diào)試過程中一定要認真做好每一個環(huán)節(jié)，遇到問題要認真分析和對待，積極想辦法解決問題。

　　本文總結(jié)的調(diào)試某核電站3/4號機主蒸汽隔離閥時遇到的典型問題及處理方法可作為CPR1000堆型核電站后續(xù)相同及相關(guān)工作的參考和借鑒，并推廣使用。