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核电站汽动给水泵抽汽调节阀门异常关闭原因分析

范文

王晓峰

【摘要】某核电站在机组特定工况下出现汽动给水泵抽汽调节阀门异常关闭的问题，此时若叠加其他给水系统控制故障，可能引起蒸发器水位大幅波动至低低液位而跳机跳堆。论文结合具体案例详细分析了抽汽调节阀门异常关闭的原因，并针对该原因制定相应的措施。

【Abstract】The abnormal closure of the steam pumping regulating valve of a nuclear power plant under specific operating conditions may cause the evaporator water level to fluctuate sharply to low liquid level and jump out of the reactor if other control faults of the feed water system are superimposed at this time. In this paper， the causes of the abnormal closure of steam extraction control valves are analyzed in detail with specific cases， and corresponding measures are formulated for according to these causes.

【关键词】汽动给水泵;阀门;关闭;措施

【Keywords】steam feed pump; valve; close; measure

【中图分类号】TM623? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文献标志码】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章编号】1673-1069（2019）04-0146-03

1 引言

某核电站每台机组设置两台50%容量汽动给水泵和一台50%容量电动给水泵。机组正常运行期间两台汽动给水泵运行，电动给水泵处于备用状态。

汽动给水泵驱动汽源配置见图1。每台汽动给水泵配备一路新蒸汽汽源（用于机组启动及低功率阶段）、两路来自机组再热热段的抽汽汽源（机组高功率时用）。每路汽源管线上配备一台主汽阀和一台调节阀，汽动给水泵正常运行期间主汽阀全开，调节阀开度在调节系统作用下变化，达到调节小汽轮机蒸汽进汽量及汽动给水泵负荷的目的。

2 故障描述

核电站机组满功率平台运行期间，若一台汽动给水泵需要临时停运时，需先启运备用电动给水泵并手动提升电动给水泵负荷，两台汽动给水泵负荷自动降低。某核电站在该过程中当三台给水泵达到均匀载荷时，一台汽动给水泵抽汽调节阀门突然关闭，引起给水流量及蒸发器液位波动。

3 故障原因分析

3.1 阀门结构及工作原理

汽动给水泵抽汽调节阀门为液压式调节阀门，由阀门本体和油动机组成。阀门本体（见图2）安装在汽轮机汽缸上。油动机（见图3）位于阀门本体上方，与阀门本体通过连杆机构相连。油动机在液压系统驱动下，带动连杆机构上、下移动，实现阀门开度控制。

油动机设有动力油、信号油及两路排油接口。动力油来自油系统动力油母管，信号油来自油系统的调节油管线。汽动给水泵运行期间动力油压维持13.8bar.g，信号油压力受调节系统控制在3.0～11.0bar.g。

3.2 故障原因及调查

故障出现在机组满功率平台下、三台给水泵均匀带载的工况。每台汽动给水泵负荷由电动泵启动前的50%降低为30%，抽汽调节阀门所需蒸汽流量及阀门开度相应减小。由于机组负荷及阀门上游抽汽压力不变，阀门下游蒸汽压力随开度减小而降低，作用在阀瓣上下游压差增加。表1为典型工况下抽汽调节阀门上下游压差数据。三台给水泵均载工况下阀瓣上下游蒸汽压差最大，此时需油动机提供更大提升力维持阀门开启。

从油动机结构分析可知，动力油进入油动机后在主活塞下部腔室需建立足够油压，以克服主弹簧压缩力及蒸汽压差作用在阀瓣上的蒸汽力等。作用在主活塞上的合力达到平衡时，阀门维持某一确定开度。利用图4简化模型可计算阀瓣蒸汽力、主弹簧压缩力及油动机维持阀门开启所需提升力。

其中，P1和P2分别为阀瓣上下游蒸汽压力、d1～d4分别为阀瓣各部位直径。F1为P1作用在d1与d2间环形表面的蒸汽力，方向向下;F2为P2作用在d2表面上向上的蒸汽力;F3为P2作用在阀杆d3与d4之间环形表面向下的蒸汽力;F4为作用在阀瓣曲面上P1～P2间过渡区域的蒸汽力，方向向上。蒸汽力的合力ΣF为：

根据蒸汽力合力计算结果推算出不同工况下主活塞下部腔室所需要的油压（见表2）。与正常工况相比，三台给水泵均匀带载时抽汽調节阀门开度减小，主弹簧压缩量及弹簧力相应减小，但阀瓣上下游蒸汽力大幅增加，合力增至10254N，油动机主活塞下部腔室所需油压为4.79bar.g。

抽汽阀门油动机正常工作必要条件为主活塞下腔室建立各种工况所对应的油压，否则将出现阀门调解异常、甚至关闭问题。图5以阀门开启过程为例说明油动机工作过程：提升汽动给水泵负荷时，调节系统增大信号油压，推动先导滑阀上移，开大滑阀套筒上动力油窗口，同时关小上方排油窗口，使主活塞下部腔室油压升高，推动主活塞上移，带动连杆机构开大阀门。

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