摘. . 要:目前对于核电厂电动闸阀普遍采用预防性检修中的周期检修,虽然在确保检修质量的前提下极大程度的保障了安全性,但过度维修和维修质量的问题导致设备寿命缩短的现象已出现,中核运行维修四处积极探索结合在线诊断、阀门密封性试验的预测性维修手段,能全方位评估电动闸阀的综合性能,已初步应用于重要阀门中,可以保障设备可靠性的基础、降低维修频度、降低检修带来的风险。
关键词:在线诊断;密封试验;关力矩 BY-PASS 行程;密封力预测性维修1、现行检修方式优劣性探讨
为保障核电机组安全稳定运行,现行阶段核电厂设备维护普遍采用预防性维修:即针对正常的 SSCs 开展防止和缓解性能劣化或故障,或对设备的性能与状态进行监测、检查及跟踪,以保持或延长设备使用寿命的维修活动。预防性维修又细分为周期性维修、预测性维修及策略性维修三种。改进和不断完善预测性维修及策略性维修,是预防性维修优化的主要内容。制定周期性维修的标准化模板,并在实践中不断完善,有利于预防性维修标准化、维修质量及效率的提高。目前秦二厂以周期性维修为主即是按照预定的日历时间间隔,或预定的设备运行时间,或电站的换料大修周期间隔而开展的预防性的维修,不同的是已经带有在线诊断方式的预测措施,但只是辅助测量,无法到达预测性检修的预期。目前部分主要电动闸阀的检修周期如下表 1 所示,周期性维修的主要缺点如下:
对经济性影响,目前一回路与余排系统隔离阀普遍采用 6年检修周期,其余重要阀门采用十年检修周期,电动闸阀由于其工作量大、研磨无法掌控等难度一直是核岛低低水位的检修重点,过多的检修从备件、人力、大修工期三方面影响电站经济性。
过度维修和维修质量影响从众多检修案例来看,如某电厂RIS032\033VP 经过一次检修阀门密封面蓝油解除已接近上三分之一区域,无研磨余量,目前有内漏缺陷只能做更换阀门处理。某电厂 RRA014VP\RRA021VP 检修后已无拔出力目前很多闸阀由于阀座、阀瓣研磨量过大,已经不满足 40 年的使用寿命,阀座的研磨量不足将导致整阀的更换。
2、电动闸阀预测性维修理论基础
2.1 电动楔式闸阀现阶段故障汇总及识别手段
现阶段判断缺陷普遍靠维修人员的经验来判断、无可避免的出现人因判断失误的风险,有前瞻性的检测手段已经迫在眉睫。
2.2 电动楔式闸阀判断参数
判断一个电动楔式闸阀是否正常有效运作,主要考虑是无外漏,动作平稳、能可靠的开启和能密封的关闭,通过预测性维修的监测方式所监测的阀门关闭力、阀门拔出力、BY-PASS设置是否正确、阀门填料摩擦力、阀门闸板与阀座摩擦力、导向与闸板摩擦力、阀门密封性试验等参数,完成这些参数的测量和分析,就可以完整的对一个电动楔式闸阀做出综合评价,从而做出策略性维修的决策。
阀杆是阀门将电装力矩传动至阀门最终完成作用的部件,阀门阀杆受力是监测的基础,作用于阀杆上的力以完成阀门关闭和开启的动作,取决于阀门的关闭或开启状态,阀杆可以承受压力或拉力,
2.3 阀杆关键受力的确认
得知阀门可以满足密封的关闭力为
公式(1)
阀门关闭力作为衡量阀门能否完成密封能力的重要指标阀门拔出力:
公式(2)
阀门拔出力是衡量阀门阀座弹性的重要指标,同时也是对阀门未来研磨情况的评估,属于监测的重要指标
2.4 应力测量的理论基础
目前对于应力的测量是通过应力传感器来完成的
2.5 阀门密封试验的理论基础
2.5.1 阀门密封试验方法
目前电厂主要两种密封检测方法
第一种方法:补充流量法阀门在电动关闭情况下将接有流量计的仪器通过打压孔接入阀体内,这样阀体中腔内就形成一个封闭腔室,补气所用的流量即阀门泄露率,这种方法只要有压空就可以实施,快捷、简单、易行。
阀门所执行的标准为安全壳贯穿件阀门泄露率标准:以空气作为试验介质:≤690Ncm
3 /h/mm 直径;以水作为试验介质:
≤4.5Ncm
3 /h/mm 直径。
第二种方法:压降法所示,可知在内部各接头无泄漏的情况下,气囊内的压力即为阀门中腔的压力,单位时间内气囊的体积变化即为阀门的泄漏率
2.5.2 中腔密封性试验结果评定
根据评定表结果表明:
a.如为预测性检查项目,低于最大允许结果表明阀门密封性能合格,无需安排纠正性检修。b.如为预测性检查,超过最大允许结果表明阀门密封性能不合格需要安排纠正性检修。c.
如为解体前检查,在质量良好和优秀区间,表明该阀门密封合格,应控制阀门解体过程中的研磨工作,尽量减小研磨量。d.
如为解体前检查,超过最大允许结果表明阀门密封性能不合格需要监控并跟踪研磨质量。e.如为解体后检查,低于最大允许结果表明阀门密封性能合格,无需安排纠正性检修。f.如为解体后检查,超过最大允许结果表明阀门密封性能不合格需要重新检修。
参考数据:
气体流量法经过完好研磨的阀门泄漏率在<50ml 左右压降法经过完好研磨的阀门泄漏率在 1bar 左右
3、现场实际应用案例
3.1 预测性维修起因
某大修对 RRA001\014VP 进行了解体检查,按之前检修策略,对阀门检修前后分别进行了在线诊断测量,测量后发现阀门拔出力消失,可以判断出阀门密封面研磨量已过大或闸板、阀座角度匹配问题,导致阀门关闭到相同位置时无法形成有效的弹性形变,之后对该阀门进行打压试验,RRA014VP 泄漏率满足要求,RRA001VP 通过增大关闭力最后满足密封要求,此时大修的状态一回路已经进水,如果退防检修将严重影响大修工期。这次经验教训使我们了解到,必须做到事前干预(即检修之前对此次检修策略做出规划)、过程管控(检修过程中严格控制研磨量)。事后验证(对有条件的阀门除蓝油外增加密封试验验证)才能预防此类事情发生。
3.2 预测性检修的初步应用
3.2.1 大修应用
针对目某大修经验反馈,后续两次大修分别对六台一回路边界重要阀门进行了预测性维修,即在解体前阀门做在线诊断与密封试验,判断检修策略,如果封性试验较好,因此只对需解体的两台和 RRA001VP 进行了预测性检查同时三台阀门的密封力、拔出力等指标也均满足要求,因此只按照之前预测性的检修策略进行抛光保证检修质量的同时也缩短了检修时间,由之前的 158 工时缩短为 125 工时,极大的缩短了主线工作时间,之后密封试验阀门各项指标优秀。
3.2.2 大修扩大应用
在总结上次大修的经验基础上,采用了更便捷快速的流量法进行了密封性验证,同时将验证范围扩大至一回路边界的 6台阀门,虽然下行期间密封性试验良好,但由于楔式闸阀属于双面密封,单面的密封也可以满足隔离要求,但密封性试验可以检测出两个密封面的密封性,极大的提高了设备可靠性。解体前漏量为1l/min、9L/min、7.9L/min解体后达到了28ml/min、12ml/min、8ml/min 的优秀值。
通过预测性维修做出的检修策略,在某大修 4RRA001VP 的检修时间已缩短为 96 个小时。
4、结束语
目前电动楔式闸阀的预测性维修通过理论验证及现场实践,已证明电动楔式闸阀的预测性维修已经可以全面的判断阀门的性能见表 9(黄色部门均可以如实反馈阀门状况),是未来检修的必然趋势之一,如目前已经实施的检修前测量预测到制定合理的检修策略已从对设备使用寿命延长、设备可靠性提高、大修工期贡献显示出巨大成效,今后最终目标是可以通过预测性检测来延期周期性维修项目时间。
参考文献:
[1].Q2-5MA-MNMA-0011 秦二厂中腔试验密封规范 2016.4.
[2].胡海波. AES-91核电机组电动闸阀诊断测试技术的分析与研究[D].华北电力大学,2016.