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上海陆贡阀业有限公司
阀门知识

核电阀门的典型结构

2018-10-11

电动阀门


1、主系统

主系统的功能是由泵驱动主回路介质流动,进入核反应堆把堆中由核反应所产生的热量送到蒸发器,通过蒸发器把热量传送给二回路去发电,通过蒸发器的冷却剂再回到主泵的入口。为了稳住主回路的运行压力,又布置了一只稳压器。下面就介绍三只与稳压器有关的阀门。这三只阀门在主回路中起着三道压力保护的作用。

1)主安全阀。该阀的进口与稳压器相连,出口与卸压箱相连。在喷雾阀、卸压阀门不能降低稳压器的情况下,当压力上升到某一定值时,作为主系统的第三道压力保护装置的主安全阀自动打开,把稳压器的蒸汽排放至卸压箱,以达到降低稳压器、主系统压力,防止超压,对主系统进行安全保护的目的。

主安全阀属安全一级、抗震I类、一回路压力边界阀门,安装在安全壳内。阀门的结构为弹簧式安全阀,用波纹管作为背压平衡装置以消除背压对安全阀动作的影响。为了更加安全可靠地降低主系统压力,阀门还带有强制开启的气动装置,用以远距离强制开启安全阀。

为了保证安全阀的安全可靠性,其阀门的出厂试验不但做冷态的性能试验,而且还应做安全阀的热态起跳试验等。

主安全阀的主要参数:开启压力为17.5x(1±1%)MPa;全开压力为17.5x1.03MPa;回座压力为16.3x(1±1%)MPa;背压,正常时为0~1MPa;排放时*大为3.5MPa;排量为80t/h。

2)卸压阀。卸压阀的进口与稳定器相连,出口与卸压箱相连。在喷雾阀全开达到*大流量还不能降低稳压器压力的情况下,当稳压器压力上升到某一定值时,卸压阀接到信号自动打开,把稳压器内的蒸汽排放至卸压箱,以免稳压器、主系统超压。该阀作为主系统的第二道压力保护,它的动作特性的好坏对主系统是十分重要的。该阀的开启时间为1s。

卸压阀门安装于安全壳内,属于安全一级、抗震I类、一回路压力边界阀门。Xx一期的卸压阀实际上是一只气动阀,其主要参数:DN50;PN为20MPa;启闭压差为13~16.4MPa;背压为0~1~3.5MPa(*大);启闭时间≤1s;连续排放时间>3min;排量为50t/h;气源压力为0.5~0.6MPa;执行器为气开;

3)喷雾阀。喷雾阀的进口与反应堆冷段相连,出口与稳压器相连。利用冷段与稳压器的压力差造成介质流,介质的流量用稳压器的压力来控制,当稳压器压力超过某一定值时,喷雾阀接到信号开始动作,把冷段的介质引入稳压器中的喷雾头喷出,以降低稳压器空间的温度,达到降压并把主回路的压力稳定在某一定值上的目的。因为该控制阀主要用来调节稳压器喷雾量,故而得名为喷雾阀。

喷雾阀门安装于安全壳内,属于安全一级、抗震I类、一回路压力边界阀门,所以各方面的要求比较高。它作为主系统的第一道压力保护,所以动作频率高。阀杆经常上下动作,故阀杆密封要求高。喷雾阀实际上是气动控制阀,其主要参数:DN80;PN300℃时为15.5~15.7MPa;Δp为0.05~0.3MPa;Qmax为40t/h;全关→全开时间≤5s;流量特性为等百分比;气源压力为0.5~0.6MPa、执行器为气开;控制信号电流为4~20mA。

2、化容系统

该系统的主要功能是保持反应堆主系统内合适的水容积,控制稳压器水位。调节反应堆冷却剂化学及物理特性,提供反应堆主泵的辅助水和对稳压器进行辅助喷淋等。

在这个系统里主要介绍四只阀门:上充流量控制阀、背压控制阀、三通球阀和DN25高压差电动节流阀。

1)上充流量控制阀。它的进口与上充泵相连,出口与再生热交换器相连,*终于稳压器相连。用稳压器的液位来控制上充流量控制阀,与下泄系统一起使稳压器的液位保持在适当的位置。稳压器液位过高或过低,都会影响核电站的正常运行,甚至造成紧急停堆。由此可见,上充流量控制阀的好坏对电站安全可靠的运行影响巨大。

该阀属于安全二级、抗震I类阀,在安全壳外。上充流量控制阀实际上是气动控制阀,其主要参数:DN50;Δpmax为5MPa;PN为200MPa;t为100℃;Qmax为22t/h(Δp为2.55MPa时);流量特性:等百分比;执行器为气关。

2)背压控制阀和三通球阀。电站正常稳态功率运行时,约11.2t/h冷却剂从主系统引出,下泄流经两个下泄隔离阀,进入再生热交换器管侧减温,经三组下泄孔板中的一组减压到2.5MPa,再通过下泄热交换器管侧冷却到约45℃,经背压控制阀使压力达到约1MPa。然后经过树脂床前的过滤器,除去胶体状态的悬浮物和颗粒杂质后进入净化床。当下泄热交换器出口的下泄流量温度高于50℃时,净化床前三通球阀自动切换,使下泄流不经过树脂床而直接进入床后过滤器。

背压控制阀进口与下泄热交换器相连,出口与过滤器、净化床、容积控制箱相连,它的动作由阀门出口段的压力控制,使去净化床、容积控制箱的压力不超过1MPa。

三通电动球阀在这里的作用是把高于50℃的介质不送到净化床去,直接送到容积控制箱,从而保护了净化床、树脂床。

背压控制阀的主要参数DN50;PN为4MPa;t为100℃;全开→全关的时间为20s;流量特性为等百分比;动作寿命为10万次(全行程)。

三通球阀的主要参数:DN50;PN为1.6MPa;t为125℃。

3)DN25高压差电动中间引漏节流阀。当主系统升温速度超过设计值时,可通过下泄管线向疏排水箱或容积控制箱排放过剩的冷却剂。DN25节流阀的进口与过剩下泄热交换器相连,出口与轴封回流热交换器相连,被用来控制调节过剩冷却剂的流量保证主系统升温速率不超过设计值。

该阀属于安全二级、抗震I类阀,在安全壳内,其主要参数:PN为15.5MPa;t为150℃;Δp为15.15MPa。

由于该阀在高压差工作,所以对调节件必须采用特殊设计使用,一般的柱塞形阀瓣作调节件为产生汽化腐蚀,其结果一方面会降低阀门使用寿命,另一方面会使阀门损坏降低阀门的安全可靠性。

为了防止汽化腐蚀的产生,阀门调节件设计必须采用取多级降低,且保证每级降压都不会产生汽化腐蚀。

3、余热排除系统(停堆冷却系统)

该系统的主要功能是反应堆起动时代替化容系统部分功能保持主回路水质,反应堆停堆时冷却主系统内的冷却剂把反应堆余热排除。在实施这种功能中有四只闸阀起着十分重要的作用。

这四只闸阀分两条管道安装,每条管道串联两只,它们的进口与主回路热端相连,出口与余热排出泵、热交换器、主回路冷端相连。起堆时,四只阀门打开,当主回路压力、温度达到3MPa、180℃时阀门关闭,主回路继续升温升压,反应堆正常运行时,阀门处于关闭状态,起安全隔离作用;反应堆停堆时,当主回路温度压力降到3MPa、180℃时阀门打开,余热排热系统投入运行(第一阶段停堆冷却由二回路冷却),当主系统压力小于0.5MPa,四只电动闸阀迅速关闭。

四只电动闸阀属于安全一级、抗震I类阀,在安全壳内,其中两只闸阀为安全隔离阀。

阀的主要参数:DN200;PN200。

由于阀门在起堆过程中,当主回路压力、温度达到3MPa、180℃的关闭,主回路要继续升温升压至15.5MPa、300℃,因此阀门内腔可能产生异常升压现象,所以阀门的结构设计要求要防止异常升压现象。

4、安全注射系统

当一回路主系统发生失水事故或二回路主蒸汽管发生蒸汽大量流失事故时,安全注射系统迅速地向反应堆堆芯提供足够冷却水,以限制堆芯的损坏和燃料元件金属包壳与水的反应,从而使释放至安全壳内的放射性衰减至*少。

在高压安全注射系统中有8只止回阀和8只电动快开闸阀在系统中起着重要作用。16只阀门分别安装于8根管线上,每根串联连接一只止回阀和一只电动快开闸阀。止回阀的出口与主系统冷段相连,电动快开闸阀进口与安全注射泵的出口相连。电站运行时,阀门处于关闭状态,出现事故时,要求阀门必须在10s内迅速达到全开。

当主系统压力下降至5Mpa时,安全注射箱下面的闸阀和止回阀迅速打开,并向主系统进行中压安全注射。

上述的所有止回阀均属安全一级、抗震I类阀,闸阀为安全二级、抗震I类阀,*高安全注射系统中的16只闸门为安全壳隔离阀。


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