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AP1000核島核級閥門特點解析

發(fā)布時間： 2016-11-29　　點擊次數(shù)： 1855次

AP1000核島核級閥門特點解析
★第三代AP1000壓水堆核電廠的安全系統(tǒng)采用非能動系統(tǒng)，利用自然物理現(xiàn)象(蒸發(fā)、冷凝、自然循環(huán)、自然對流等)以及氣體蓄能驅(qū)動流體流動，帶走堆芯余熱和安全殼的熱量，不需要外部能源。非能動設(shè)計理念的引入，使核電站的設(shè)計發(fā)生了根本的變化：設(shè)計簡化，系統(tǒng)設(shè)置簡化，工藝布置簡化，施工量減少，工期縮短、運行和維修簡化等一系列效應(yīng)，并大量減少了閥門的數(shù)量，AP1000核電廠一個機組用核級閥門數(shù)量只是M310堆型核電廠一個機組用閥門數(shù)量的20%左右，如AP1000的核級閥門為662臺，而M310堆型兩個機組的核級閥門約6000臺。
　　★AP1000的核級閥門數(shù)量雖然有大幅度的減少，但是核級閥門的技術(shù)技術(shù)難度也更大，甚至有些非核級閥門都有超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。本文僅就AP1000核島幾個主要閥門使用情況和特點進(jìn)行簡要的介紹，供業(yè)內(nèi)同行參考。
AP1000核島核級閥門的物項編碼及數(shù)量，見下表：
爆破閥
　　★AP1000爆破閥是引入壓水堆核電廠機組，用于AP1000非能動堆芯冷卻系統(tǒng)(PXS)，數(shù)量總計12臺，使用位置如下圖所示：
爆破閥在非能動堆芯系統(tǒng)中應(yīng)用圖
自動降壓系統(tǒng)(ADS)的第4級自動降壓子系統(tǒng)
　　1)每一路的爆破閥是通過電動閘閥(常開、直流電動機)直接連接到反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)(RCS)熱管段的頂端。
　　2)功能：閥門打開時為RCS降壓。
　　3)ADS系統(tǒng)第4級自動降壓子系統(tǒng)中，共設(shè)有4臺DN350爆破閥。
低壓安注回路
　　1)安全殼內(nèi)換料水箱(IRWST)的水靠重力通過并聯(lián)的兩條管線上爆破閥(其與止回閥是串聯(lián)連接的)向反應(yīng)堆堆芯注水進(jìn)行冷卻。
　　2)功能：閥門打開提供LOCA事故后IRWST注入。
　　3)低壓安注回路上爆破閥是用來隔離IRWST安注管線。
　　4)低壓安注回路中，共設(shè)有4臺DN200爆破閥。
安全殼再循環(huán)回路
　　1)再循環(huán)水一路通過爆破閥和與其串聯(lián)連接的止回閥、另一路通過爆破閥和與其串聯(lián)連接的電動閘閥(常開、直流電動機)實現(xiàn)安全殼再循環(huán)，對反應(yīng)堆堆芯提供長期冷卻。
　　2)功能：LOCA事故后閥門打開提供安全殼再循環(huán)，或概率分析評估(PRA)嚴(yán)重事故期間疏排IRWST內(nèi)的水。
　　3)安全殼再循環(huán)回路上爆破閥是用來隔離安全殼再循環(huán)管線。
　　4)安全殼再循環(huán)回路中，共設(shè)有4臺DN200爆破閥。
爆破閥的特點
　　1)爆破閥是一種火工品驅(qū)動的閥門。
　　2)正常運行時，爆破閥處于關(guān)閉狀態(tài)，僅供一次動作使用。
　　3)爆破閥的動作過程是不可逆的，其不存在任何誤關(guān)閉的可能性。
　　4)爆破閥關(guān)閉時密封是靠密閉的剪切蓋來保證的，因而也不存在泄漏的可能性。
　　5)電信號使爆破閥驅(qū)動裝置上點火器全發(fā)火，引爆藥筒內(nèi)藥，其產(chǎn)生的能量將系住活塞的拉力螺栓斷裂，這樣活塞就快速下降沖擊剪斷閥門流道處密閉的剪切蓋，使閥門打開，以滿足系統(tǒng)設(shè)計要求。
　　6)為防止藥筒內(nèi)的藥老化，在電廠運行階段，每2年取爆破閥驅(qū)動裝置總數(shù)的1/4進(jìn)行定期試驗、更換。這樣爆破閥驅(qū)動裝置上點火器和藥筒在電廠的zui長服役期為8年。
　　★爆破閥的這些特點與二代或二代改進(jìn)型壓水堆核電站用閥門有著本質(zhì)的不同。其技術(shù)難度主要關(guān)注以下內(nèi)容：
①爆破閥總體設(shè)計技術(shù)。
②爆破閥上拉力螺栓分析。
③爆破閥上剪切蓋分析。
④爆破閥驅(qū)動裝置設(shè)計(藥劑的主要成分及性能分析)。
⑤爆破閥驅(qū)動裝置上的點火器可靠性分析。
⑥爆破閥驅(qū)動裝置的可靠性驗證試驗。
穩(wěn)壓器安全閥
　　1.AP1000穩(wěn)壓器安全閥特點
　　1)采用全封閉、彈簧加載式安全閥。
　　2)開啟特性是突開型，且設(shè)有背壓補償裝置(波紋管)。
　　3)在穩(wěn)壓器上共設(shè)有2臺穩(wěn)壓器安全閥。
　　4)主要設(shè)計功能為反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)(RCS)提供超壓保護(hù)。
　　設(shè)計壽命內(nèi)閥門能經(jīng)受240次整定壓力試驗(部分升程);應(yīng)設(shè)計成具有173次循環(huán)運行壽命。
一次循環(huán)
　　閥門正常關(guān)閉，閥門進(jìn)口處為飽和蒸汽;當(dāng)進(jìn)口介質(zhì)壓力達(dá)到閥門整定壓力時，由進(jìn)口介質(zhì)壓力直接作用在閥瓣，使閥門自動開啟;在ASMEBPVC—III規(guī)定壓力下閥門應(yīng)達(dá)到額定排量;排放到ASMEBPVCIII規(guī)定壓力后閥門應(yīng)回座。
　★API526“鋼制法蘭連接安全釋放閥”表中給出了17個安全閥標(biāo)準(zhǔn)喉口尺寸系列，其分別用字母表示為：D、E、F、G、H、I、G、K、L、M、N、O、P、Q、R、S、T。根據(jù)AP1000穩(wěn)壓器安全閥設(shè)計參數(shù)：整定壓力：17.24MPa(壓力);超過壓力：3%;額定排量：94.50kg/s要求，其喉口尺寸系列為“P”，即喉口面積41.16cm2或喉口直徑72.4mm。
　　★由于AP1000穩(wěn)壓器安全閥排量大，整定壓力高，故需重點關(guān)注安全閥性能試驗，其試驗項目有：
①整定壓力。
②排放壓力或超過壓力。
③開啟高度。
④回座壓力或啟閉壓差。
⑤用目視或聽覺確定閥門機械特性(良好的回座能力;有無頻跳、顫振、卡阻或有害的振動)。
⑥閥門動作的重復(fù)性。
主蒸汽安全閥
　　1.AP1000主蒸汽安全閥特點
　　1)采用敞開、彈簧加載式安全閥。
　　2)開啟特性為突開，且設(shè)計成雙排口結(jié)構(gòu)形式。
　　3)每條主蒸汽管線上設(shè)有6臺主蒸汽安全閥，共12臺閥門。
　　4)主要設(shè)計功能是對蒸汽發(fā)生器提供超壓保護(hù)。
　　5)設(shè)計壽命內(nèi)閥門能經(jīng)受240次整定壓力試驗(部分升程);應(yīng)設(shè)計成具有300次循環(huán)運行壽命。
設(shè)計參數(shù)
　　根據(jù)AP1000主蒸汽安全閥設(shè)計參數(shù)：整定壓力：8.56MPa;超過壓力：3%;額定排量：621000kg/h，其喉口尺寸系列為：喉口面積182.39cm2或喉口直徑152.4mm，該喉口尺寸系列比API526中給出zui大“T”還略大一點，“T”尺寸系列的喉口面積為167.74cm2或喉口直徑146mm。因此，尤其需關(guān)注AP1000主蒸汽安全閥性能試驗。
主蒸汽隔離閥
AP1000主蒸汽隔離閥主要特點
　　1)電廠正常運行時閥門保持在全開位置，在規(guī)定的所有電廠運行模式下，接到主蒸汽隔離信號后5s內(nèi)快速自動隔離，以切斷蒸汽流量。
　　2)采用“對稱楔式”雙閘板閘閥結(jié)構(gòu)形式。
　　3)驅(qū)動裝置上氣體儲罐中氮氣作為不會失效的關(guān)閉彈簧，以實現(xiàn)快速關(guān)閉的功能。驅(qū)動裝置上還設(shè)有兩個獨立的液壓回路，提供足夠的能量克服氮氣壓力，以實現(xiàn)相互獨立的正常開啟和關(guān)閉功能。
注意事項
　　★閥門規(guī)格已達(dá)到DN950mm，其閥座處直徑為749.3mm;而一般二代閥門規(guī)格是DN800mm，其閥座處直徑zui大也只達(dá)到592mm。因而需特別關(guān)注：
①5s內(nèi)快速關(guān)閉。
②閥座處蒸汽流速。
③汽蝕、振動或噪聲。
④閥體鑄件外形尺寸、厚度以及重量是否已達(dá)到鑄造工藝極限。
　　★AP1000核電站作為我國引進(jìn)的第三代核電站技術(shù)，雖然其核級閥門數(shù)量大為減少，但技術(shù)要求、技術(shù)難度、零部件加工要求都更高;試驗、驗證和鑒定方面都有特定的要求;分析和計算尤其是可靠性分析等方面都有特殊規(guī)定的要求。有的閥門結(jié)構(gòu)形式、驅(qū)動方式在我國的核電廠中很少使用甚至從未使用。只有全面消化吸收和掌握AP1000核級閥門的系統(tǒng)運行工況、使用情況和設(shè)置特點、功能要求、技術(shù)參數(shù)、AP1000閥門設(shè)計規(guī)范書，才能制造出能滿足AP1000要求的核級閥門，從而為AP1000關(guān)鍵閥門的國產(chǎn)化作好充分準(zhǔn)備。

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