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閥門診斷技術在核電廠設備采購中的應用

日期:2025-05-07 03:40
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摘要:

閥門診斷技術在核電廠設備采購中的應用
AP1000核電機組是美國西屋電氣公司設計的第三代壓水堆核電機組,目前正在我國浙江三門和山東海陽兩個地方修建。AP1000 核電閥門數(shù)量和種類眾多,其中核島中就有4000多臺。閥門功能是否正常,關系到核電廠的**和經(jīng)濟運行,因此閥門的隱性故障能夠被提前診斷出來,就顯得十分重要。閥門診斷試驗是在閥門出廠時,通過測試閥門的執(zhí)行機構電流/功率(電動執(zhí)行機構) 或氣壓(啟動執(zhí)行機構) 、閥桿的扭矩和推力以及閥門動作時間等參數(shù),建立閥門的參數(shù)信息; 在閥門后期運行期間,用戶通過在線檢測,對比出廠時的診斷試驗參數(shù),發(fā)現(xiàn)閥門隱性缺陷,有針對性地對閥門部件進行檢修和更換。
傳統(tǒng)的閥門檢查方法是在機組停機或設備定期檢修時,將閥門解體進行檢查,這種方式不但浪費時間而且維護成本很高,因此AP1000核電閥門在采購時要求很嚴格,能動閥門在出廠時必須做診斷試驗。
1 閥門診斷系統(tǒng)*
核電閥門診斷系統(tǒng)的設備供應廠家主要有Teledyne、Crane Nuclear 及Fisher等公司。 以Teledyne閥門診斷系統(tǒng)為例,它主要由便攜式信號處理器及應力傳感器等部分組成。
1.1 便攜式信號處理器
便攜式信號處理器有16個端口,可同時采集16個數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)類型包括閥門的啟/閉時間、閥桿的推力和扭矩、電動執(zhí)行機構的電流、電壓及功率等。該診斷系統(tǒng)基于Windows操作平臺的分析診斷軟件TTSQuiklookII,提供了簡便的人機操作界面。在測量時可根據(jù)不同的測量需要,選用不同的傳感器采集信息,經(jīng)TTSQuiklookII分析和處理后,*終得到電動閥門的診斷數(shù)據(jù)和曲線。
Teledyne設備的采樣頻率為1000次/s,以便于當所測電流或電壓的頻率為50Hz時,在0.02s的一次交變周期內(nèi)可以有20個采樣點給出電流或電壓的變化情況。較為充足的采樣點有利于每個周期內(nèi)對電流或電壓參數(shù)變化的分析和對比。此外,閥門在啟、閉過程中,推力及扭矩等信息的變化是在0.01~0.10s內(nèi)變化的,只有采樣頻率足夠高才能得到較準確的變化曲線。
1.2 應力傳感器
應力傳感器在做出廠診斷試驗時,將壓力傳感器粘貼在閥桿上,試驗做完后可以保存下來繼續(xù)使用。
應力傳感器內(nèi)表面布置有電路,當閥桿受力變形時,應變片中惠斯通電橋電阻發(fā)生變化,引起電橋的電流和電壓變化; 電流和電壓的變化數(shù)據(jù)經(jīng)處理后轉(zhuǎn)換為電信號的變化,形成閥桿推力和扭矩同輸入電信號的關系,經(jīng)過轉(zhuǎn)換即可得到推力和扭矩(圖1)。

圖1 應力傳感器工作原理
2 電動楔式閘閥的出廠診斷試驗
2.1 閥門診斷試驗
本次診斷試驗的AP1000核電閥門共有8臺,是國內(nèi)某廠生產(chǎn)的DN100、公稱壓力為15MPa的電動楔式閘閥,試驗中使用了TeledyneQuiklookII電動閥門診斷系統(tǒng)。
在診斷試驗前,每個閥門進行10次啟、閉動作試驗,確保閥門啟、閉自如。然后每臺閥門分別進行4次空載和帶載啟/閉試驗,測試參數(shù)包括閥桿推力、閥桿扭矩、閥門啟/閉時間、電動執(zhí)行機構的電流、電阻及功率等。
對于閥桿推力和閥桿扭矩,分別采集閥瓣脫離閥座時的值、*大運行值、平均運行值和閥門啟/閉時控制開關跳閘時的值。
2.2 閥桿推力和扭矩
Teledyne Quiklook II電動閥門診斷系統(tǒng)采集了閥門相關參數(shù)的數(shù)據(jù),并生成參數(shù)曲線,作為閥門是否需要解體檢修的判斷依據(jù)。在此選取閥桿推力和閥桿扭矩的參數(shù)曲線作為示例(圖2),對閥桿推力和扭矩進行計算分析,并對診斷試驗結果進行比較。


圖2 閥桿推力和扭矩參數(shù)曲線

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