基于三代核电技术核一级大口径电动闸阀研制技术研究.docVIP

基于三代核电技术核一级大口径电动闸阀研制技术研究 　　摘 要：阀门作为关键部件之一，其重要性是不可小视。文章介绍了三代核电中大口径电动闸阀的工作原理、结构特点及设计计算，并进行了试验验证研究，希望能够为相关行业的发展提供一些借鉴，仅供参考。 　　关键词：三代核电；大口径电动闸阀；技术研究 　　1 概述 　　第三代大型先进压水堆核电项目是《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》确定的16个国家科技重大专项之一的子项，也是我国建设创新型国家的标志性工程之一。 　　阀门作为关键部件之一，其重要性是不可小视。本次研究的课题便是关键阀门之一：大口径电动闸阀。 　　本类型阀门为大口径电动闸阀，该阀适用于RCS、RNS、CVS、SGS、PCS和PXS系统，阀门电动装置采用1E级直流电动机驱动，保证了在事故工况下，阀门仍能获得驱动其动作的电源，并按系统的要求执行其预期的安全有关功能。 　　2 三代核电阀门与二代+阀门对比 　　我国引进的第三代核电技术，虽然其核级阀门的数量大为减少，但技术要求、技术难度、零部件加工制造要求更高；试验、鉴定都有一些特定的要求；分析、计算尤其是可靠性分析等方面有特殊要求。 　　三代与二代+阀门相比存在以下差别（三代/二代+）： 　　（1）设计标准：ASME，但部分要求高于ASTM/RCC-M；（2）设计寿命：60年/40年；（3）操作循环：一般开关类阀门手动 　　6000次、电动3000 /隔离阀1500次；（4）地震加速度：6g/4g；（5）空间尺寸、重量及重心限定：包络图/无确切要求；（6）可靠性：“D-RAP”、“R”/无确切文件要求；（7）材料：部分阀门堆焊控制钴含量/无要求；（8）热附着工况：数据表中表述/无表述；（9）阀门导向面材料：有要求/无明确规定；（10）阀门细节结构（唇边焊、螺纹啮合长度、密封面倒角、电装缓冲装置等）：有较多细致规定/相对少；（11）鉴定的文件要求：明确，基本按照ASME QM1-1的要求/不明确。 　　3 主要技术参数 　　阀门名称：核一级大口径电动闸阀；阀门型号：H1-10Z20WA2L-DU1U3（YJ）；公称通径：DN250；公称压力：2060lb；安全等级：SC-1；地震等级：QSA1；质保等级：I；工作温度：350℃；工作压力：17.2MPa；工作介质：反应堆冷却剂；阀门与管道连接方式：对接焊；主体材料：SA-351MCF3M；执行机构：电动、1E级、抗震I类、直流；阀位指示：开、关位置各一个；设计寿命：60年（易损件除外）；循环寿命：3000次（5次事件）。 　　4 设计规范和标准 　　（1）ZB02K06A-V04-001-BG，大口径电动闸阀研制任务书。（2）ZB02K06A-V04-002-BG，核级阀门1E级直流电动装置研制任务书。（3）ASME BPVC-Ⅲ，核设施部件建造规格（2007版+2008补遗）。（4）ASME BPVC-Ⅺ，核设施设备在役检查规则（2007版+2008补遗）。（5）ASME NQA-1，核设施质量保证大纲要求。（6）MSSP-61，钢制阀门压力试验。（7）ASME B16.34，法兰、螺纹和焊接端连接的阀门。 　　5 结构设计 　　5.1 总体结构设计 　　大口径电动闸阀样机的总体设计方案如图1所示，闸板选用的是弹性闸板结构，入口端闸板上开有直径不超过6mm的泄压孔，防止压力锁定和阀盖异常升压，闸板密封面堆焊STL6硬质合金，使阀门在运行条件下防止咬住和粘连。阀体、阀盖通过螺栓连接，并设计成密封焊结构，中法兰处用缠绕式垫片并设计成防过压结构；阀门的开关位置指示器采用了topworx的接近开关，阀杆与阀杆螺母连接的传动螺纹全部采用梯形螺纹，达到能自锁的目的，电动执行机构选择由常州电站辅机总厂来配套。总体结构如图1所示。 　　5.2 零件结构设计 　　5.2.1 阀杆与阀杆螺母的自锁结构 　　阀杆与阀杆螺母连接的传动螺纹全部采用梯形螺纹，螺距采用GB/T5796优先选用螺距，能够保证阀杆与阀杆螺母的摩擦系数小于等于0.07时自锁。 　　5.2.2 阀体与阀盖的密封结构 　　阀体与阀盖的密封结构是通过拎紧螺母螺柱使阀体、中腔垫片、阀盖三者之间行成密封形式。该结构简单且密封性好，在定期的维护、检修中只需拆除螺栓螺母，即可轻松拆装阀门。 　　5.2.3 填料密封结构 　　填料为模压的环形结构，填料组中上、下两圈为抗挤压的编织填料环，中间为柔性石墨环，采用动载荷的形式，并对碟形弹簧位置指示以保证碟簧的压紧量和填料压盖的应力。如图2所示。 　　5.2.4 阀门位置指示结构 　　阀门位置指示结构如图3所示。 　　阀门设置了位置指示器，位置指示器采用topworx的