核电站用核级风阀的设计.pdf

文章编号 1002258552009 0120004202 作者简介沈捷美1976 - ,女,工程师,从事阀门设计工作。 核电站用核级风阀的设计 沈捷美,张逸芳,孙雪萍 江苏神通阀门股份有限公司,江苏 启东226232 摘要 分析了核电站通风系统用核级风阀的工况条件,论述了风阀的设计、 制造及试验要求, 总结了风阀的维护与保养方法。 关键词 核电站用阀;核级风阀;设计 中图分类号TB472 文献标识码A The design of classified blow valve for use in nuclear power station SHEN Jie2m ei, ZHANG Yi2fang, SUN Xue2ping Jiangsu Shentong valve Co. , L td, Q idong226232, China AbstractThe technology condition of nuclear pow er station classified blow valve w ere introduced in this paper . The process of design, m anufacture and test of nuclear pow er station classified blow valve w ere completely introduced in this paper . Key wordsnuclear pow er station valve; classified blow valve; design 1 概述 核电站用核级风阀主要应用于核岛的通风系 统、 安全壳内大气监测系统及风机出口处等,起阻断 气流、 切断通风系统、 防止放射性气体倒流和对系统 的自动隔离作用。目前国内外核级风阀按照其实现 功能的不同,其结构形式主要有截断型隔离阀、 对开 式隔离阀、 电磁式快速隔离阀、 气动快速隔离阀、 调 节风阀和止回阀等。由于核电阀门的安全和可靠性 直接影响反应堆的安全性和可利用率。因此,核电 用阀门与常规的大型火力发电站用阀门相比,其技 术要求非常严格。 2 结构 核级风阀根据实现不同的功能其结构形式有多 种,但阀门的组成、 工作原理基本相同。现以典型的 截断型隔离阀为例进行论述。核级风阀主要由阀 体、 阀板、 密封圈、 阀轴、 轴承等零部件组成图 1 。 1阀体和阀板 阀体和阀板采用冷成型。阀体由两个冷成型的 异型框架组焊而成,焊后不需要加工。为保证两法 兰面相互平行,两个异型框架采用高精度板材下料, 图1 核级风阀 在专用冷成形设备上进行加工。薄板焊接时,首先 进行焊接工艺评定,验证确定合理的焊接工艺参数, 依照焊接工艺评定报告编制焊接工艺,合理设置焊 接工装,将焊接变形控制在设计许可的范围内。阀 4 阀 门 2009年第1期 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 体连接端有法兰连接端和焊接连接端2种形式,法 兰连接端设计执行AS ME B1615 - 2003标准的要 求,焊接连接端设计执行焊接接头专用技术规格书 的要求。阀板采用流线型,使得阀门具有很小的流 体阻力和噪声。在阀板四周均设有空心橡胶密封 条,从而保证阀门的内泄漏要求。 2阀轴与填料 阀轴两端采用滚动轴承支承,确保阀门灵活运 行。针对轴承介质侧易进灰尘的问题,在轴承内侧 增加了防尘圈。阀轴与阀体之间采用O形环密封, 减小了阀门启闭过程的摩擦力矩。 3阀门操作 阀门的操作方式有手动、 蜗杆传动、 气动双作 用或弹簧复位单作用和电动等。 3 执行标准 阀门设计制造过程中一般执行下列标准。 RCC - M 压水堆核岛机械设备设计和建造规 则2000年版及2002年补遗 RCC - E 压水堆核岛电气设备设计和建造规 则1993年版 RCC - P 压水堆核电站系统设计和建造规则 1991版及1995修订 AS ME B16134a 法兰、 螺纹和焊接端连接的阀 门 AS ME B1615 管法兰和法兰管件 AS ME QME - 1 核电厂能动机械设备的鉴定 要求2002版 AS ME N509 Nuclear power plantAir Cleaning u2 nit and Component AS ME AG - 1 Code on Nuclear Air and Gas Treatment GB /T 1184 形状和位置公差 未注公差值 EJ /T 1039 核电厂核岛机械设备无损检验规 范 EJ /T 1116 核设施通风空调和气体处理系统 机械设备设计规范 4 计算机辅助设计 设计时根据EJ /T 1116的要求,对核级风阀的 主要零部件采用ANSYS有限元分析软件进行了数 值仿真。以便综合分析和确定各件在自重、 地震、 风 道连接载荷、 压差和内压等复杂应力状态下的许用 值和变形值及屈曲失稳评定。 5 样机试制 样机试制过程中严格依据产品图样、 工艺文件 和技术标准的规定操作。如阀体焊接时严格按焊接 工艺评定确定的工艺参数执行,金切加工按机械加 工工艺过程卡操作,装配时按装配明细表备齐所有 零部件及工装夹具,按装配工艺过程卡的操作规程 进行组装调试。所有操作均做好记录,并有见证人 员和检验人员进行跟踪验证。 6 试验 为了确保产品的可靠性和安全性,必须对样机 阀门进行一系列型式试验和可靠性试验。试验均根 据不同种类的阀门、 不同的性能参数,设计专用的试 验大纲和规程,并在专用的试验装置或设备上完成。 1基准试验 验证样机阀门组件的功能满 足情况,并建立组件功能的基准值。以作为各项试 验完成后,基准功能值和试验后检查值进行比较的 依据。 2流阻系数测试 测试样机阀门组件在全 开位置时的流阻系数。 3中间检验 每完成一项试验均要进行样 机阀门组件的中间检验,检验内容同基准试验,以验 证各项试验后阀门功能的变化情况。 4热老化试验 验证样机阀门组件在设计 温度的热态工作条件下的功能。 5湿热老化试验 验证样机阀门组件在设 计的湿热工作条件下的功能。 6运行老化试验 验证样机阀门组件在实 际承载条件下进行设计给定的运行寿命后的功能。 7辐照老化试验 验证样机阀门组件的非 金属件在设计辐照剂量的中子和 γ辐照引起的老 化后的功能。 8振动老化试验 验证样机阀门组件在模 拟寿期内正常运行时外部载荷引起的振动后的功 能。 9地震试验 验证样机阀门在设计给定的 地震载荷作用下,测量试验阀门组件典型部位的应 力、 应变,从而验证阀门的完整性和可运行性。 10最终检验 获得和基准检查进行比较 的数据,以便确定样机阀门经过一系列功能试验后, 其各项性能参数是否仍在设计规定的范围之内。 11最终拆散检验 对经过各项功能试验 后的样机阀门进行拆散检验,以验证样机阀门的各 零部件的状况,是否有变形、 损坏现象,下转第8页 52009年第1期 阀 门 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 初定弹簧的自由高度H0’ H0′H2L05 D2D-dt6 式中 D2 弹簧的中径,mm dt 弹簧的线径,mm 图3 弹簧的载荷变形 dtD 2 C 7 C 弹簧的旋绕比C4～ 8 经初算,选取一组标准值的D2和dt的弹簧,弹 簧两端并紧磨平,支承圈为215。 n1 GD2 8C 4 k 8 式中 n1 弹簧的有效圈数, G 弹簧的切变模量,MPa H0pn2dt9 H0 弹簧的自由高度,mm p 弹簧的节距,mm 经以上计算,比较结果,选取最佳方案。 Fjk H0-Hj10 F2k H0-H211 F1k H0-H112 式中 Fj 弹簧的极限工作载荷,N F2 弹簧的最大工作载荷,N F1 弹簧的最小工作载荷,N Hj 弹簧的极限工作载荷时的高度,mm H1 弹簧的最小工作载荷时的高度,mm 4 结语 目前市场上,电动气瓶阀一般用于CO2固定式 灭火系统的氮气启动瓶上,接受消防控制系统的电 信号,闸刀迅速动作,释放启动瓶中的气体,驱动 CO2气瓶阀,使CO2固定式灭火系统全面启动。其 结构简单,动作可靠、 灵敏,维护方便,可根据不同环 境要求选择电磁铁型号,与控制系统的上位机连接。 参考文献 〔1〕 林瑞义、 夏福民. CO2气瓶阀的结构与性能分析〔J〕.阀门, 2001, 1. 〔2〕 林瑞义. CO2固定式灭火系统遥控阀组的设计〔J〕.阀门, 2001, 5. 〔3〕 杨源泉.阀门设计手册〔M〕.北京机械工业出版社, 1992. 〔4〕 GB 567 - 1999,爆破片及爆破片装置〔S〕. 〔5〕 GB 16918 - 1997,气瓶用爆破片技术条件〔S〕. 〔6〕 GA 112 - 1995,建筑防火产品用电磁铁通用技术条件〔S〕. 〔7〕 GB 15382 - 1994,气瓶阀通用技术条件〔S〕. 〔8〕 吴宗泽.机械设计实用手册〔M〕.北京化学工业出版社, 1998. 收稿日期 20081121 25 上接第5页 相对运动件的磨损量是否在设计给定的公差范围 内。 7 使用与维护 1存贮 阀门不能露天存放,应置于通风、 干燥处,制造厂应规定存放时间,存放时不能拆除阀 门两端的保护盖。阀门吊装时不能以执行器作为起 吊点,注意法兰面不能碰伤。 2安装 不能用阀门支撑管道,安装时法 兰或焊接端应对齐,防止因管线热胀冷缩而引起应 力超值。 3启动 阀门启用前需清洁管线,清除管 内锈垢、 沉积物、 异物,防止杂质对密封表面的损坏。 4传动机构 阀门开关位置不到位是经常 发生的问题,制造厂必须保证传动链每一环节的制 造精度,出厂前应检查阀门开关位置和指示位置的 一致性。 5轴承 定期给轴承处加注耐辐照润滑 油,确保轴承处于良好的运营状态。 6密封件 风阀密封件为橡胶。一般橡胶 件质保期为4年,质保期后应及时更换。 参考文献 〔1〕 上海发电设备成套设计研究院,上海核工程研究设计院译.核 电厂能动机械设备鉴定〔M〕.上海上海科学技术文献出版 社, 2007. 〔2〕 方庆贤,黄炳臣.中国核级设备的设备鉴定〔Z〕.北京第一届 法核电标准与资质鉴定研讨会资料. 收稿日期 20081091 19 8 阀 门 2009年第1期 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载