FSRG气动截止阀典型故障手册.doc

大 亚 湾 核 电 站 系 统 典 型 故 障 手 册
FSRG气动截止阀

大亚湾核电站设备典型故障手册

FSRG气动截止阀

编写：左修民
校核：郑 义

DNMC维修部静机处

目 录
摘要
第一章 SEREG气动截止阀门简介
第二章 SEREG气动截止阀门结构介绍
1) 有手轮的失气关闭阀门
2) 有手轮的失气开启阀门：
3) 无手轮的失气关闭阀门
第三章 SEREG气动截止阀门中性点设置
第四章 常见故障类型及处理措施
1） 阀体/阀盖间泄露：
2） 填料泄露：
3） 内部密封失效（内漏）：
4） 不能关闭或关闭不完全或太慢：
5） 不能开启或开启不完全：
6） 从执行机构侧孔漏气：
7） 气动轴出口漏气：
8） 无运行信号：
9） 不能操作：

摘 要
该故障手册描述了大亚湾核电站FSRG厂家生产的气动截止阀的结构，工作原理，常见故障以及处理措施。

关健词： 气动截止阀、中性点、内漏

第一章 SEREG气动截止阀门简介

SEREG 厂家提供的气动截止阀门，广泛用于RCP、RCV、REN、RIS、RPE、RAZ、SIR、APG、ETY、VVP等多个重要的系统，在大亚湾核电站、岭澳核电站的每个机组各装备有156个气动截止阀。这些阀门大部分都配有手轮操作机构。在正常运行时手轮机构被锁定在“中性点”位置，以便在主控操作室气动远程操作；在紧急情况下，即气动回路故障远程操作失效，可利用手轮将阀门从安全位置反向打开(或关闭)，也可以根据系统需要将阀门锁定在某一止点位置。所谓气动截止阀的“中性点”是指手动机构被锁定在某一位置，不影响气动操作的全行程动作，中性点不是一个点，而是一段小区域。
工作原理：该类阀门都是远程在控制室操作，通过由控制室发出操作信号，使电磁阀通电动作，向气动执行机构供给4bar的压缩空气。压缩空气作用在隔膜上，克服作用于驱动轴上蝶簧的弹力，从而提起（对于失气关阀门）或压下（对于失气开阀门）驱动杆，驱动杆带动阀杆、阀瓣开启或关闭阀门，在压缩空气失气时，阀门会按照系统的要求处于安全位置,全开或全关。

4±0.1bar 4-9bar

气动截止阀 电磁阀 压力表 减压阀 过滤器

气动截止阀工作原理

压缩空气供气压力一般为4-9bar,在进入到阀门之前，首先通过过滤器将压缩空气过滤、净化，然后通过减压阀，使压力表的读数不超过4 bar。压力调整是先拧松保护盖，再调节安装在减压阀顶部的一个螺钉来实现。
阀门类型：其中以下面四种类型最为常见和应用最广泛
1） 有手轮的失气关闭阀门：

图一：直接手轮失气关闭双隔膜气动截止阀门

图二： 间接手轮失气关闭单隔膜气动截止阀门

2） 有手轮的失气开启阀门：

图三： 直接手轮失气开启单隔膜气动截止阀门

3） 无手轮的失气关闭阀门：

无手轮失气关闭单隔膜气动截止阀门

图四： 无手轮失气关闭单隔膜气动截止阀门

4） 无手轮的失气开启阀门：

图五：无手轮失气开启双隔膜气动截止阀门

第二：SEREG气动截止阀门结构介绍
FSRG气动截止阀门可以分为四大部分：气动执行机构和承受压力的承压部件、辅助装置
气动执行机构：它由带一个或两个隔膜的驱动缸组成，执行机构的壳体是用螺栓连接在一起的两个铸铁外壳，有两个隔膜的执行机构，其中间还有一块碳钢板。气室是由一层或两层布的橡胶隔膜被两侧的夹板保持在中间并与执行机构壳体固定在一起形成的。这些零件可以沿着气动控制轴滑动。一个固定在执行机构壳体上的两个青铜环导向的气动操纵轴。一个使阀门保持关闭或开启的碟形弹簧组件，该组件位于执行结构的底部和控制轴形成的轴肩上。对于有手轮的阀门，气动执行机构还有一个备用手动操作机构，使用两种手动操纵机构，一种是无减速齿轮的，称为直接式，另外一种为带有减速齿轮的操作机构，称为间接式。
承受压力的承压部件：包括一个用承插焊或对接焊与管道连接的碳钢阀体，一个与阀体相同材料的填料函，它靠螺纹或螺栓连接到阀体上。一个不锈钢阀杆，其顶部用螺纹连接在执行机构上，阀杆的底端与阀瓣组件相连接。还有一个有司太立合金覆层的不锈钢阀瓣组件，它通过位于上下阀瓣之间的阀杆凸肩固定在阀杆，上下阀瓣靠螺纹连接并互相焊接在一起，这种结构能够使阀瓣组件在阀杆的端部有轻微的旋转，用一个经向销钉防止更大的旋转。
辅助装置包括：空气过滤器，将空气中的杂志过滤除去。减压阀，将气源压力降至4bar左右。压力表，显示供气压力的读数。电磁阀，控制进出气动执行机构的压缩空气，从而开启或关闭阀门。限位开关，固定在气动执行机构的支柱上，开关阀门时，阀杆的指示随阀杆移动触动限位开关触头，向控制室传递阀门的开关信号。

第三：SEREG气动截止阀门中性点设置
所谓气动截止阀的中性点是当气动阀手轮装置设置在某一点(或区)时,既不影响远程控制阀门全开又不影响其全关，这个点(或区)就称其为这个气动阀隔离阀手轮装置的中性点。所以，中性点不是一个点，而是一段小区域。
在很多电站，因为气动截至阀的中性点调整错误，而引起阀门内漏或无法开启，例如：大亚湾核电站系统投运以来，核岛气动截止阀门曾发生过多起因密封不严造成内漏，不得已派维修人员强行进入安全壳满功率现场抢修。这影响了机组的安全水平，造成人员受照计量增加，LOER事件单产生和I0消耗比增加。比如，1999年6月27日发生1REN121VP内漏， 7月26日发生1REN121VP内漏，2000年9月8日2REN124VP内漏，10月13日2REN121VP内漏。现场维修返馈信息表明，上述这些阀门内漏的起因是一样的，是阀门手轮装置的中性点位置发生变动而影响了阀门的功能实现
图六：气动截止阀结构简图
气动截止阀，按失气后的安全位置可分为失气关和失气开两种。按手动扭矩传递方式不同，又分为直接式和间接式两种，这些阀门大部分都配有手轮操作机构。在正常运行时手轮机构被锁定在中性点位置，以使气动远程操作。在紧急情况下，即气动回路故障远程操作失效，可利用手轮将阀门从安全位置反向打开或关闭，也可以根据系统需要将阀门锁定在某一止点位置。
现场直接式气动阀上都栓挂着一个中性点勺尺，这是维修人员在整定好中性点后，以手轮的下平面到气动头锁紧器上平面的距离精确加工的。这个勺尺是给运行人员及其他部门的现场操作人员手动操作阀门以后用勺尺来恢复手动装置的中性点用的。
这些气动截止阀在核电站大部分被用作安全壳隔离，其功能和可靠性的完备，将直接影响到核安全。例如手动机构在操纵杆中设定得不正确，当阀门有进行气动操作时，手动机构会干扰气动操作，使之不能关严而引起内漏，或者不能全开而造成流量不足，丧失阀门应有的功能。增加IO消耗和机组运行风险。
因此正确设置每个阀门的手轮机构位置，保证远程控制操作，是所有接触这类阀门操作人员的必修课，是提高核安全水平和杜绝风险的责任所在。
在维修和设备运行过程中，引起阀门中性点的变动的因素很多。例如，阀门内部检修-由于阀芯或阀座密封面研磨和修理使轴系部件发生了位置变动。对气动头的检修和更换气动头隔膜-拆卸与回装使轴系部件发生了位置变动。密封性试验因为高压引起轴系变化。轴系固定件松动。气动头支撑柱螺栓松动。阀芯与阀座密封面冲撞引起的损耗。相关人员现场手动操作-中性点勺尺混用/丢失/失效。
过去中性点的调整方法虽然是从法国培训得来的，但从内、外部信息反馈情况来看，其调整方法过于简单，结果也较为粗糙。对于中性点上、下限域较窄的阀门，运行风险增加。要想精确设置中性点，必需掌握每个阀门的几个具体尺寸。现在以失气关、直接接手轮“中性点”设置为例，这类气动阀外观是手轮与阀杆在一条直线上。如图3所示。
该类阀门的调整方法如下(参见图七)：阀门关闭，手动机构在气动头操纵杆导套中至下止位时，测量锁紧器到手轮轴下表面的距离H，手动机构在气动头操纵杆导套中至上止位时。测量锁紧器到手轮轴下表面的距离H1。阀门全开位(阀瓣/阀体的背密封接触)，测量锁紧器到手轮轴下表面的距离H2。那么，手动杆在气动头操纵杆导套中有效移动距离为
S=H1-H.=J1+J2 (1)
手动机构在气动头操纵杆导套中可设中性点为L，阀门的行程为C。则中性点设置应为
H+C<L<H1 (2)
考虑到运行压力对轴系部件的影响和中性点设定者测量误差因素，以中性点的上限值-2mm；下限值+2mm来保证中性点的安全限值。即：
H+C+2mm<L<H1-2mm (3)
所以在制定“中性点”勺尺时，一般为最佳限值的1/2为准。某些阀门以关闭严密为主要功能或某些阀门有全流量要求时，对勺尺尺寸上要有一定的考滤，保证阀门主要功能的实现。

(a)中性点"调整正确 (b)调整太高-内漏 (c)调整太低-开不全
图七：直接接手轮中性点设置位置

图七：手动机构中性点调整过程示意图

检查中性点调整得是否正确，是用气动控制将阀门全开、全关各一次，然后在上下点位松开锁紧器，用手轮可以轻松摇动1/2圈，就可认为是正确性的。如果有一个位置受力，就说明中性点调整有问题，需重新设置。需要指出的是，由于加工、安装、调试等因素影响，每个阀门的勺子都是唯一的，不能混用。而且只要轴系部件相对位置发生变化(解体检修/打压试验/调整阀杆长度)，需要重新标定勺子或重新加工，不可再用（参见图八）。
这类气动阀的外观是手轮在阀杆方向的正上方，失气关是指在丧失气源的情况下，阀门在蝶簧的作用下回到阀座（安全位置）。

图八： 性点调整的检查示意图
中性点的初始状态检查: 将旧勺尺锁紧到手轮轴下表面,检查是否间隙紧凑.记录旧勺尺高度，松开手动杆锁紧装置。具体中性点的设置如下：
(1) 计算手动控制位置的最高和最低值；
(2) 关闭阀门，将手动控制杆摇至下止位置；
(3) 测量锁紧器到手轮轴下表面的距离H；
(4) 向开启方向旋转手轮，使手动装置上移，直到接触上止位(此时阀瓣没有位移)
(5) 测量锁紧器到手轮轴下表面的距离H1；
(6) 用手轮将阀门开启至全开位（阀瓣/阀体的背密封接触）；
(7) 测量锁紧器到手轮轴下表面的距离H2；
手动杆在气动杆内的有效移动距离为H1-H，阀瓣的实际行程为H2-H1，所以勺尺的最短长度值为：H+阀瓣实际行程+2，最长长度值为：H1-2。勺尺最长值-2和最短值+2是为了避免气动杆和手动装置在极限位置相粘附影响阀门全开或全关。
将先前所测量的勺尺与计算的理论值进行比较，如果发现勺尺长度超出理论值的有效范围，则须要重做一个新勺尺。更换新勺尺的步骤如下：
(1) 根据计算值，到机加工车间制造新勺尺记录其高度;
(2) 将新勺尺放在手轮丝杆位置；
(3) 旋动手轮直到勺尺上表面；
(4) 锁紧手动丝杆。
气动检查阀门中性点的步骤如下：
(1) 用电磁阀开启阀门并测量阀瓣行程；
(2) 比较手动测量的行程值与气动测的行程值；
(3) 如果比较结果有差异，则需要重新核对“中性点”和重现检查行程；
(4) 变更“中性点”后，要重新校验勺尺；
将设备编号和标定时间用钢字码打在勺把上。用一条链子将勺尺固定在气动头上，手动控制杆的锁定。锁紧装置的工作原理：由于锁紧手柄带动偏心轴旋动，作用在锁紧夹压缩杆上。强迫手动杆的锁紧夹开口收缩，抱著手动杆，起到防止手动操作杆移动的功能。
手动杆的最后锁定：
待锁紧手柄板致锁紧位置后用铅封将其封上.在气动开启状态，检查轴系锁紧背帽/气动头支撑拄螺帽有无松动。如有请紧固处理。
气动截至阀的手轮装置中性点的正确设定和管理是一项持续的工作，包括数据库中新数据的及时更新；正常运行时，跟踪现场手轮操作阀门的活动，及时复查“中性点”恢复的是否正确，然后重置铅封。随着电力事业的蓬勃发展，该类阀门的需求越来越多，其重要性也不言而喻。如果现场操作人员不了解勺尺的真正用法,想当然的感觉阀门个头差不多，拽过就用，造成了勺尺的混用和丢失给机组带来安全风险。所以，我们维修时一定要注意该类阀门的固有特性。

第四：常见故障类型
对于FSRG厂家的气动截止阀门有预防性维修和纠正性维修两种，其中，纠正性维修是针对正常运行期间发生的一些故障进行处理。预防性维修则是：进行定期试验。检查填料函螺母的拧紧力矩。检查气动回路和执行结构的密封性。检查减压阀的压力定值。检查备用手动操作机构的正确操作及锁紧。检查限位开关的整定及正确工作。进行气动操作开启和关闭，检查操作时间。对手动操作机构进行定期润滑。定期更换气动头的易损密封件。
常见的故障及处理：
10） 阀体/阀盖间泄露：
原因――可能是密封垫损坏、阀盖螺母力矩不够，密封焊层损坏。
处理措施――可以更换密封垫，检查力矩，重新密封焊。
11） 填料泄露：
原因――可能是填料压盖螺母力矩不够、填料本身损坏。
处理措施――应按照规定的力矩检查并重新拧紧，更换新填料。
12） 内部密封失效（内漏）：
原因――可能是填料太紧、密封面损坏、碟形弹簧破裂或调整错误。
处理措施――可以进行检查力矩，更换碟形弹簧或重新调整碟簧。
13） 不能关闭或关闭不完全或太慢：
原因――可能是手动操作机构的位置不对、填料太紧、阀杆被卡住、碟簧短裂。
处理措施――可以对手动操作机构检查并做FRATOL试验，检查填料力矩，更换阀杆组件、碟形弹簧。
14） 不能开启或开启不完全：
原因――可能是备用手动机构处于不正确的位置、空气压力太低、填料太紧、阀杆被卡住、电磁阀或电路故障。
处理措施――可以对手动操作机构检查并做FRATOL试验，检查并重新调整空气压力、检查填料力矩，更换阀杆组件、检查电路或电磁阀。
15） 从执行机构侧孔漏气：
原因――可能是隔膜破裂、轴密封损坏。
处理措施――需要更换隔膜和轴密封组件。
16） 气动轴出口漏气：
原因――可能是导向密封环破裂。
处理措施――应更换密封环。
17） 无运行信号：
原因――可能是电路故障或限位开关故障。
处理措施――应该检查电路和限位开关。
18） 不能操作：
原因――仪表、电气、机械等综合因素。
处理措施――应对阀门进行全面的检查。
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