核電廠核島主輔系統(tǒng)、三廢系統(tǒng)、常規(guī)島及氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥BOP系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，必須滿足耐高溫高壓、耐腐蝕、耐輻照、抗震等特殊要求，在流量、壓力、溫度、液位等工藝參數(shù)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制過程中，確保工藝系統(tǒng)的正常運(yùn)行和安全生產(chǎn)，對(duì)核電廠的核安全起著至關(guān)重要的作用。

因此，對(duì)核電廠氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)等實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)分析。

1 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的工作原理

1.1 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)和類型

氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥由氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、閥體和附件組成。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為薄膜型和活塞型；閥體可分為直接行程和角行程，分為直接單座閥、直接雙座閥、套筒閥、角閥、隔膜閥、蝶閥、球閥、直線、等百分比、快速開口、拋物線等，根據(jù)安全故障模式分為故障開口、故障關(guān)閉、故障保存；附件包括定位器、E/P電氣轉(zhuǎn)換器、過濾減壓閥、流量放大器、手輪機(jī)構(gòu)等。

1.2 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的工作原理

氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥是由氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥體組成的各種氣動(dòng)控制閥。它以干燥干凈的壓縮空氣為動(dòng)力源，以氣缸或薄膜氣室為執(zhí)行器，借助電氣閥轉(zhuǎn)換器/定位器、電磁閥、空氣過濾減壓閥、限位開關(guān)等輔助部件，當(dāng)轉(zhuǎn)換器或定位器從控制器或控制系統(tǒng)中接收4mA～20mA弱電信號(hào)，輸出20kPa～100kPa氣壓信號(hào)使氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)平衡氣室氣壓和彈簧力，使閥桿驅(qū)動(dòng)閥芯移動(dòng)，改變閥芯和閥座的通流面積，最終通過改變介質(zhì)流量準(zhǔn)確控制壓力、溫度、流量、液位等工藝參數(shù)。

使用前，氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥注重彈簧預(yù)緊力、中性點(diǎn)，E/P調(diào)試轉(zhuǎn)換器、定位器等，以滿足閥門行程、閥門位移線性、開關(guān)時(shí)間、泄漏等性能指標(biāo)。調(diào)試前，（1）工藝管道必須嚴(yán)格清洗；（2）手輪機(jī)構(gòu)應(yīng)處于釋放位置；（3）檢查減壓閥的供氣壓力是否符合供氣要求。

2.1 預(yù)緊力（BenchSet）調(diào)整方法

(1)在執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝到閥體開，必須在執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝到閥體前進(jìn)行調(diào)整。

(2)根據(jù)閥門銘牌要求的預(yù)緊力上下限值，用簡單的專用調(diào)整工具調(diào)整彈簧的初始彈簧力。

(3)通過充氣排氣使閥門開關(guān)多次，確定氣動(dòng)頭移動(dòng)順暢。

（4）按壓氣動(dòng)頭，記錄氣動(dòng)頭連桿剛剛移動(dòng)的壓力值，并與閥門銘牌上的下限預(yù)緊力進(jìn)行比較，調(diào)整彈簧預(yù)緊力調(diào)整螺母，直到氣動(dòng)頭連桿剛剛移動(dòng)時(shí)的壓力讀數(shù)為下限值。

(5)繼續(xù)將氣壓提高到上限，當(dāng)氣動(dòng)頭連桿向閥體方向移動(dòng)到盡頭時(shí)，在閥桿上做參考標(biāo)記。

（6）慢慢將氣動(dòng)頭壓力降低到下限，記錄閥桿到氣動(dòng)頭連桿末端的距離，與閥銘牌行程一致調(diào)整，證明閥門在自然狀態(tài)下有足夠的關(guān)閉或開啟力，否則需要更換彈簧，按上述步驟重新安裝和調(diào)整預(yù)緊力。

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3.2 中性點(diǎn)（NEUTRALPOINIT）的設(shè)置

中性點(diǎn)是將手輪調(diào)整到不影響自動(dòng)調(diào)節(jié)的位置。它可能是一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)區(qū)域。中性點(diǎn)設(shè)置過高，導(dǎo)致內(nèi)部泄漏。如果設(shè)置過低，很容易導(dǎo)致流量不足。通常，當(dāng)閥門被隔離或自動(dòng)故障時(shí)，閥門通?？梢酝ㄟ^破壞氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的中性點(diǎn)來完全打開、關(guān)閉或保持一定的開度。通常，中性點(diǎn)設(shè)置只需將手輪滑塊的中性點(diǎn)指針對(duì)準(zhǔn)尺上的中性點(diǎn)標(biāo)線，或通過手感調(diào)整失氣開啟氣動(dòng)閥的中性點(diǎn)設(shè)置，使氣動(dòng)閥放置在失氣開啟位置，手輪順時(shí)針朝關(guān)方向旋轉(zhuǎn)，直到感覺到阻力表明手動(dòng)桿達(dá)到導(dǎo)套下止位，然后逆時(shí)針向開啟方向旋轉(zhuǎn)1/2圈；氣動(dòng)閥中性點(diǎn)設(shè)置為失氣關(guān)，氣動(dòng)閥應(yīng)放置在失氣關(guān)位置，手輪逆時(shí)針向開啟方向旋轉(zhuǎn)，直到感覺到阻力表明手動(dòng)桿達(dá)到導(dǎo)套上止位，然后順時(shí)針朝關(guān)方向旋轉(zhuǎn)1/2圈；調(diào)整到中性點(diǎn)后，用手輪桿鎖緊。

2.3 電氣轉(zhuǎn)換器（E/P）的校驗(yàn)

(1)利用電流源提供4mA～20mA直流電流信號(hào)，SAR提供壓縮空氣。

（2）以正作用型氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥為例進(jìn)行如下調(diào)校，其輸出壓力必須滿足精度要求。

(3)零調(diào)整，輸入4mA電流信號(hào)，旋轉(zhuǎn)零位調(diào)整螺釘，讀取壓力表數(shù)據(jù)，直到輸出壓力20kPa為止。

(4)量程調(diào)整，輸入20mA在輸出壓力100之前，調(diào)整電流信號(hào)、量程和螺釘kPa為止。

(5)線性檢查分別輸入8、12和16mA，40、6040、60和80kPa。

(6)重復(fù)上述步驟，直到滿足精度要求。

2.4 閥門定位器校準(zhǔn)

（1）以E/P轉(zhuǎn)換器來的20kPa～100kPa壓力信號(hào)作為定位器的輸入信號(hào)，首先打開定位器的氣源，檢查定位器工作順暢。

（2）將輸入信號(hào)調(diào)整到范圍的一半，打開氣源。此時(shí)，定位器的旋轉(zhuǎn)臂應(yīng)處于水平位置，閥門應(yīng)對(duì)應(yīng)50%的開度，否則檢查定位器凸輪是否有泄漏或安裝是否合適。

(3)零點(diǎn)調(diào)整，將定位器輸入零點(diǎn)，松開噴嘴鎖定螺釘，調(diào)整噴嘴，直至閥門對(duì)應(yīng)全關(guān)(或全開)位置。

(4)量程調(diào)整，使定位器輸入滿度，調(diào)整噴嘴擋板位置，使閥門對(duì)應(yīng)全開(或全關(guān))位置。

(5)20、40、60、80、100kPa輸入壓力，檢查閥門是否符合0%、25%、50%、75%、100%的開度要求，否則反復(fù)調(diào)整。

3 調(diào)試過程中常見問題分析

在調(diào)試過程中，氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥存在的問題主要分為控制元件故障、執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障和閥體故障。

3.1 控制元件故障

為保證氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥滿足穩(wěn)定、準(zhǔn)確、快速的要求，解決閥位反饋測量不準(zhǔn)確或氣動(dòng)閥定位器故障引起的控制器開度與閥門開度不一致的問題，必須對(duì)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行整體調(diào)整驗(yàn)證?？刂破鲗⑤斎胄盘?hào)按增減方向順利輸入電氣轉(zhuǎn)換/定位器，測量各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的閥門開度(行程)是否符合控制要求。主要分為5個(gè)關(guān)鍵調(diào)整點(diǎn):0%、25%、50%、75%、100%開度驗(yàn)證，0%開度等開度由相應(yīng)的調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)整，使手動(dòng)操作員或DCS系統(tǒng)開度與現(xiàn)場閥門開度一致。由于調(diào)節(jié)閥的實(shí)際行程值無法確定，必須調(diào)整起點(diǎn)和終點(diǎn)兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，否則閥門關(guān)閉不嚴(yán)格，導(dǎo)致內(nèi)部泄漏或調(diào)節(jié)精度不足。電氣閥定位器作為閥門控制附件，本質(zhì)上是電氣轉(zhuǎn)換器和氣動(dòng)定位器的組合儀器，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為氣壓信號(hào)，然后轉(zhuǎn)換為執(zhí)行器的位移，閥門可以根據(jù)控制要求實(shí)現(xiàn)目標(biāo)開度，重點(diǎn)檢查空氣室管道泄漏、節(jié)流孔堵塞、擋板位置和清潔度、電磁線圈斷裂、零點(diǎn)范圍調(diào)整、零彈簧變形、凸輪和反饋桿安裝位置、正負(fù)極接線等。

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3.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障

氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)不僅需要足夠的推力，而且還需要較小的死區(qū)。它需要克服各種阻力，如閥塞的不平衡力、閥座負(fù)荷、填料和閥內(nèi)部件的摩擦力。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為薄膜型和活塞型。薄膜型主要由薄膜室、薄膜、彈簧、推桿、彈簧調(diào)整件、限位裝置、手輪機(jī)構(gòu)等部件組成。其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠。薄膜氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥通常安裝在需要快速響應(yīng)的小直徑管道上。故障時(shí)，重點(diǎn)檢查薄膜、密封環(huán)、緊固推盤、閥桿緊固螺栓、膜室螺栓、彈簧及預(yù)緊力、閥桿光潔度、彎曲度、執(zhí)行器工作壓力；活塞型主要由氣缸體、活塞、密封環(huán)、閥桿、手輪機(jī)構(gòu)等部件組成?？刂崎y的開關(guān)可提供較大的行程、足夠的關(guān)閉力和一定的開關(guān)速度。與薄膜型相比，執(zhí)行機(jī)構(gòu)允許操作壓力較高，因此輸出推力一般安裝在口徑大、氣缸體的工作壓力上。

3.3 閥體故障

故障主要檢查內(nèi)容：閥體內(nèi)壁的耐壓性和耐腐蝕性；閥座因螺紋內(nèi)表面腐蝕而松動(dòng)或損壞；閥芯因腐蝕和磨損而松動(dòng)；膜片O圓圈和密封墊的老化和損壞；密封填料的老化和干燥造成的損壞。

4 調(diào)試過程實(shí)例分析

以秦山某核電廠的專設(shè)安全設(shè)施中的余熱排出系統(tǒng)的RRA013/024/025VP例如，通過主控室或應(yīng)急停堆盤的手動(dòng)操作員遠(yuǎn)程手動(dòng)控制流量和溫度，各配備電氣轉(zhuǎn)換器，運(yùn)行壓力4.7MPa，運(yùn)行溫度180℃，啟閉時(shí)間60s，如果發(fā)生動(dòng)力源故障（斷氣、斷電、斷信號(hào)），閥門必須保持原位，以延長反應(yīng)堆芯的冷卻時(shí)間，及時(shí)排出堆芯余熱，提高核電廠的安全性。在調(diào)試過程中，由儀器壓縮空氣分配系統(tǒng)進(jìn)行氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥保壓試驗(yàn)SAR供0.9MPa～1MPa（abs）手動(dòng)控制站405壓縮空氣RC調(diào)節(jié)RRA024和025VP，使RRA006MD總流量約為1140m³/h時(shí)，RRA024、025VP和013VP閥位相同，然后主控KSC的RRA013VP的手操器RRA404RC消除冷卻劑流量波動(dòng)對(duì)閥門開度的影響，切斷氣源，保壓時(shí)間不少于2h，檢查閥門開度變化，判斷氣室壓力是否下降。RRA024VP不能保持壓力。經(jīng)綜合分析，問題應(yīng)出現(xiàn)氣路故障，使用泄漏檢測液進(jìn)行以下調(diào)查：（1）氣路泄漏檢查；（2）氣室氣密性檢查，發(fā)現(xiàn)壓力保護(hù)閥氣體泄漏問題，更換壓力保護(hù)閥，重新充氣壓力試驗(yàn)，最終驗(yàn)證氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥滿足故障的功能要求。

5 結(jié)語

根據(jù)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥在核電廠調(diào)試過程中遇到的常見問題，對(duì)其現(xiàn)象進(jìn)行了分析和研究。在核電站的整個(gè)建設(shè)過程中，上部設(shè)計(jì)、施工、安裝和下部機(jī)組的商業(yè)運(yùn)行是驗(yàn)證其早期階段的可靠性和確保核電機(jī)組安全運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。調(diào)試過程必須嚴(yán)格按照調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)和程序進(jìn)行，并根據(jù)調(diào)試過程中存在的問題進(jìn)行分析和討論，以確保機(jī)組業(yè)務(wù)運(yùn)行的安全。