田湾核电站主蒸汽阀组状态监测系统应用及故障处理

【摘 要】 主蒸汽阀组作为田湾核电站十二大主设备之一，承担着电站主蒸汽系统隔离、压力调节、超压保护等功能，主蒸汽阀组的运行参数和状态监测对电站的安全起到至关重要的作用，加强状态监测的应用和管理，为阀组的运行和检修提供必要的指导依据。

【关键词】 主蒸汽阀组 参数 功能 状态监测

为确保主蒸汽系统安全可靠的运行，田湾核电站在蒸汽发生器出口管道上设有主蒸汽阀组，它作为田湾核电站十二大主设备之一，承担着电站主蒸汽系统隔离、压力调节、超压保护等功能。主蒸汽阀组由一个先导式主蒸汽快关隔离阀，两个先导式主蒸汽安全阀，一个先导式大气释放前置隔离阀和大气释放阀组成。

1 状态监测系统应用

主蒸汽阀组状态监测系统可以对阀组的运行状态和参数进行监测，以便对主蒸汽快关隔离阀、主蒸汽安全阀、大气释放前置隔离阀等的健康状况和质量趋势进行分析、评价，为阀组的安全稳定运行和检修提供参考依据。

主蒸汽快关隔离阀的状态监测主要是通过安装在其电磁先导阀MV1/MV2/MV3排放管线上的温度探测装置CT（即温度传感器）及安装在主阀阀盖上的压力探测装置CP（即数显压力表）来实现的。CT的应用：机组正常运行期间主蒸汽快关隔离阀保持开启，电磁先导阀MV1/MV2/MV3均处于关闭状态，在其对应的电磁先导阀排放管线上分别安装着温度传感器（CT051＼CT052＼CT053），当MV1发生内泄漏缺陷时蒸汽介质将流入其阀后的排放管线，传感器CT051可监测到管线温度升高，MV2内泄漏时CT052监测温度会升高，MV3内泄漏或者主阀倒密封泄漏时CT053监测温度会升高，在主控室OM画面上设置两个超温报警值（温度大于120℃的W报警和温度大于180℃的A报警），当出现W报警时，需要维修人员对报警进行关注，每周分析通报温变趋势，当温度继续升高触发A报警时需要对阀组的运行状态进行高度关注，每日跟踪监测温度的变化情况，同时定期（每周）监测通报主阀上腔压力值，评估其有无触发主阀误关闭的风险。CP的应用：当电磁先导阀MV1/MV2发生较大的内泄漏时（触发A报警），其排放管线堵塞或者排放不及时，将造成主阀上腔室压力升高，根据设计文件当主阀上腔压力高于12.5bar时可导致主阀误关闭，影响机组安全稳定运行，通过在主阀阀盖上安装的压力探测装置CP（数显压力表）可监测主阀上腔室压力值，此为手动离线监测，为保证设备的可靠性，监测后关闭其压力表入口阀，以防止因压力表本身故障导致主阀上腔室密封边界失效，影响主阀可用性。

2 故障及处理

自电站投运以来，主蒸汽阀组在使用过程中出现过一些故障，这些故障通过状态监测均被及时的发现，并在之后的检修中得以消除，以下是田湾核电站主蒸汽阀组故障及处理介绍。

【故障1】主蒸汽快关隔离阀电磁先导阀MV1/MV2/MV3排放管线温度高，监测报警。原因分析：机组调试及运行期间主蒸汽快关隔离阀电磁先导阀MV1/MV2/MV3阀后排放管线探测装置（CT051＼CT052＼CT053）出现温度高报警现象，特别是在进行了主阀定期试验之后，对阀组的安全稳定运行构成潜在影响。分析原因主要有两方面：（1）先导阀的设计存在一定的不合理性，起初为保证密封力，厂家将先导阀的密封面设计的较窄（阀座宽度为1.5mm，阀芯宽度约为0.28mm），而且阀芯在阀座上的接触区域靠近内边缘，当先导阀开启时，在蒸汽的推动下，造成阀芯无法回座到初始位置，引起泄漏，达一定量时，引起温度探测装置高温报警。（2）管道系统内存在细小的金属氧化物颗粒，主蒸汽系统管道内壁覆盖一层金属氧化物，在先导阀开关过程中，氧化物颗粒会损伤密封面，造成泄漏。

处理措施：（1）对先导阀进行优化改进，增加阀芯宽度至0.4mm，将阀座密封面的内径由13mm缩减到12.3mm，以增大密封面接触宽度和改善接触区域。（2）主蒸汽管道为碳钢材质，因碳钢管道固有特性所致，无法完全消除金属氧化物，但随着机组运行周期的延长，经蒸汽的长期冲刷和每次大修后系统冲洗，管道内壁覆盖的金属氧化物会逐年减少，金属氧化物对密封面的影响会逐渐降低。

【故障2】机组投运初期，大气释放前置隔离阀主阀SE280内漏缺陷。原因分析：机组投运初期，大气释放阀后管道有白色蒸汽冒出，经现场检查和分析确认为大气释放前置隔离阀主阀SE280存在内泄漏缺陷，但在之后的主阀解体检查过程中未发现主阀密封面有明显缺陷。后经进一步的核实和分析，确认泄漏是由于阀芯受热不均匀，产生热变形，导致密封接触不严泄漏。从阀组现场布置情况可以看出，该隔离阀阀芯、阀座密封面处于管道系统的低点，而系统介质为饱和蒸汽，蒸汽在流动过程中容易在低点积存因设备管道散热形成的凝结水（即热疏水），凝结水导致阀芯受热不均变形，从而导致密封面接触不严密，密封失效。这一点在之后的开启旁路阀试验中也得到了证明，通过开启旁路阀扩大管道系统低点处的介质流动，介质流动排走在低点处积存的凝结水后，主阀泄漏随即消除。

处理措施：针对泄漏原因联系阀门生产厂家，在厂家的配合下，对主阀阀芯结构进行优化改进，将原刚性结构阀芯改成弹性结构，提高其热变形的补偿能力，改进后机组投运验证，密封性能良好，泄漏消除。

【故障3】机组大修后，主蒸汽安全阀先导阀排放管线监测温度上升。原因分析：经现场检查和分析，确认先导阀排放管线温度升高主要是因为设备保温不合适造成的，并非先导阀内漏导致。T101大修期间对主蒸汽阀组的保温实施了改造，保温改造后，阀门的保温效果更好，导致温度监测显示升高。大修前阀组所在房间温度偏高，影响房间内各仪控设备的正常运行，为解决房间温度过高的问题，在T101大修期间对主蒸汽阀组的保温实施了改造，整体进行保温加厚（原为三层保温棉，后增加至五层），保温加厚后，温度传感器被完全包裹在保温壳内，机组重新投运后发现温度传感器的显示结果普遍比T101之前高，特别是安全阀的先导阀排放管线的监测温度，出现了多组安全阀先导阀排放管线监测温度偏高的现象，个别已达报警值。处理措施：针对有高温报警的先导阀，在确保主蒸汽安全阀主阀热传导至先导阀排放管线的热量可以良好散况下，对先导阀排放管附近温度传感器处的保温进行修改，修改后验证合格，高温报警消除。

3 结语

主蒸汽阀组作为核安全级别高，设计理念先进的阀门，应该保证其有极高的可靠性，更不能因为其故障影响机组安全，但因主蒸汽阀组在国内核电站首次使用，运行和维修经验缺乏，阀组的任何故障都需要我们特别的关注。