核電閥門的定義

核電閥門概述 核電閥門的定義 核電電動(dòng)閥門的定義 核電氣動(dòng)閥門的定義 核電閥門 核電站閥

導(dǎo) 言

     之前介紹組合式減壓閥在國(guó)華惠州熱電應(yīng)用，現(xiàn)在介紹在核電站的設(shè)備中，閥門雖然只是配件，但是它的作用卻不容忽視，因?yàn)殚y門對(duì)核電站的正常、安全和可靠運(yùn)行具有極為重要的作用。由于在核電站內(nèi)閥門的使用量大面廣，可以說(shuō)幾乎電站的每一個(gè)系統(tǒng)都離不了閥門，以一座有兩套百萬(wàn)千瓦級(jí)機(jī)組規(guī)模的壓水堆型核電站為例，閥門用量就需約3萬(wàn)臺(tái)。雖然閥門的投資額占核電站總投資額的2%左右，而每年電站花費(fèi)在閥門上的維修費(fèi)用卻要占維修總額的一半以上。其中一些重要的閥門產(chǎn)品，如主蒸汽隔離閥、穩(wěn)壓器安全閥和主蒸汽安全閥等也都是核電站中的十分關(guān)鍵的設(shè)備。還有不少應(yīng)用在一回路系統(tǒng)各種核級(jí)閥門都直接關(guān)系到核電站的正常和安全運(yùn)行，同樣不允許出現(xiàn)任何差錯(cuò)。根據(jù)原子能組織(IAEA)核電站事故案例反映，因閥門故障和失效造成的停機(jī)或停堆事故，甚至核泄漏占的比重不小，因此必須引起閥門行業(yè)足夠的重視。

1、核電閥門的定義
     核電閥門是指在核電站中核島NI、常規(guī)島CI和電站輔助設(shè)施BOP系統(tǒng)中使用的閥門。從安全級(jí)別上分為核安全Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)、非核級(jí)。其中核安全Ⅰ級(jí)要求高。核電閥門在核電站中是使用數(shù)量較多的介質(zhì)輸送控制設(shè)備，是核電站安全運(yùn)行中的*的重要組成部分。

2、閥門在核電站中的重要性    

在核電站的設(shè)備中閥門雖然只是配件，但是它的作用卻不容忽視，因?yàn)殚y門對(duì)核電站的正常、安全和可靠運(yùn)行具有極為重要的作用。由于在核電站內(nèi)閥門的使用量大面廣，可以說(shuō)幾乎電站的每一個(gè)系統(tǒng)都離不了閥門，以一座有兩套百萬(wàn)千瓦級(jí)機(jī)組規(guī)模的壓水堆型核電站為例，閥門用量就需約3萬(wàn)臺(tái)。雖然閥門的投資額占核電站總投資額的2%左右，而每年電站花費(fèi)在閥門上的維修費(fèi)用卻要占維修總額的一半以上。其中一些重要的閥門產(chǎn)品，如主蒸汽隔離閥、穩(wěn)壓器安全閥和主蒸汽安全閥等也都屬于核電站中的十分關(guān)鍵的設(shè)備。還有不少應(yīng)用在一回路系統(tǒng)各種核級(jí)閥門都直接關(guān)系到核電站的正常和安全運(yùn)行，同樣不允許出現(xiàn)任何差錯(cuò)。根據(jù)原子能組織(IAEA)核電站事故案例反映，因閥門故障和失效造成的停機(jī)或停堆事故，甚至核泄漏占的比重不小，因此必須引起閥門行業(yè)足夠的重視。

3、核電閥門的定義技術(shù)要求
與常規(guī)的大型火力發(fā)電站用閥門相比較，雖然在壓力和溫度 等參數(shù)上壓水堆型的核電站閥門較低些，但核電站用閥門卻有更高的技術(shù)特點(diǎn)和要求。

3.1 強(qiáng)度和剛度    

在設(shè)計(jì)上首先應(yīng)考慮閥門的主要部件能承受持久的或瞬時(shí)的壓力和溫度交變下的各種載荷的作用力，而不應(yīng)出現(xiàn)明顯的彈塑性變形。除常規(guī)的強(qiáng)度計(jì)算外還應(yīng)采用有限元應(yīng)力分析和抗震計(jì)算分析等方法來(lái)確保閥門產(chǎn)品的可靠性。

3.2 密封性    

由于核反應(yīng)堆的一回路系統(tǒng)的輸送介質(zhì)大多帶有放射性，因此不允許有任何外泄漏發(fā)生，必須在閥門的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、密封件(波紋管、膜片、填料和墊片等)的選用、材料和成品的質(zhì)量檢測(cè)控制等方面，采取嚴(yán)格有效的措施來(lái)保證。閥體與管道的連接也大多采用對(duì)接或承插焊接。
3.3 使用壽命     由于核電站建設(shè)的投資大，成本回收期長(zhǎng)，如停工一天造成的經(jīng)濟(jì)損失約合人民幣上千萬(wàn)元。因此閥門符合設(shè)計(jì)規(guī)范，以盡量減少維修次數(shù)和縮短維修周期。一般規(guī)定要求使用壽期為30~40年。為此，應(yīng)按照給定的概率，來(lái)驗(yàn)證閥門具備完成規(guī)定工作循環(huán)的能力。

3.4 清潔度     核反應(yīng)堆一回路系統(tǒng)內(nèi)輸送的介質(zhì)為高純度的硼化水，因此對(duì)與介質(zhì)接觸的相關(guān)部件不僅要有清潔度要求，而且內(nèi)腔各接觸介質(zhì)的零部件表面要光滑，金屬表面粗糙度Ra<6.3μm。所有與閥門接觸的人體、物體、裝備工具和介質(zhì)等都必須符合相關(guān)清潔規(guī)程的要求。

3.5 安全可靠性     閥門需要在各種設(shè)計(jì)工況(包括正常、異常、危急和事故)下可靠的使用，甚至在遭受地震災(zāi)害或LOCA失水事故等情況下都能保持閥門設(shè)備的完整性和可操作性。因此樣機(jī)必須經(jīng)受各種模擬工況的試驗(yàn)檢驗(yàn)。

圖2 核電安全閥
3.6 材料性能     選用的材料必須具有良好的耐蝕性、抗輻照、抗沖擊和抗晶間腐蝕，因此在一些主系統(tǒng)中均采用低碳甚至超低碳奧氏體型不銹鋼作主體材料，并選用一些強(qiáng)度、韌性和耐溫、耐壓、抗沖蝕，抗擦傷等性能*的合金材料來(lái)做閥桿或密封面等零件。應(yīng)按要求進(jìn)行各項(xiàng)理化性能和無(wú)損探傷檢驗(yàn)。填料和墊片等非金屬密封材料中的氯、氟和硫離子的含量都應(yīng)嚴(yán)格控制，各項(xiàng)數(shù)據(jù)都應(yīng)低于規(guī)范規(guī)定的指標(biāo)，以保證對(duì)金屬基體不造成腐蝕損傷。

3.7 控制裝置    

用于事故狀態(tài)下工作的核電站閥門，應(yīng)對(duì)系統(tǒng)起到安全保護(hù)和事故應(yīng)急處理的作用。對(duì)于這些閥門來(lái)說(shuō)動(dòng)作的及時(shí)和準(zhǔn)確十分重要，不論是及時(shí)而不準(zhǔn)確或是準(zhǔn)確而不及時(shí)都不能滿足保護(hù)核電站的需要。如主蒸汽隔離閥按要求打開(kāi)的時(shí)間僅為幾秒鐘，如果動(dòng)作不及時(shí)或誤動(dòng)作都將導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。因此，閥門驅(qū)動(dòng)裝置的性能和質(zhì)量非常重要和關(guān)鍵。

3.8 相關(guān)規(guī)范    

從事核電站閥門設(shè)計(jì)和制造的人員，必須首先熟悉并掌握國(guó)家頒發(fā)的一整套核安全法規(guī)和條例中的相關(guān)規(guī)定，向主管部門和國(guó)家核安全局同時(shí)提出申請(qǐng)，經(jīng)上級(jí)有關(guān)方審查和核準(zhǔn)后頒發(fā)相關(guān)活動(dòng)的許可證后才可開(kāi)展工作。在實(shí)踐中要認(rèn)真執(zhí)行我國(guó)和上一些*的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，如核安全法規(guī)HAF、核安全導(dǎo)則HAD，核行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)EJ、美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)ASME、美國(guó)電氣與電子工程師學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)IEEE及法國(guó)壓水堆核島機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)和建造規(guī)則RCC~M等規(guī)范文件。企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)必須以保證達(dá)到上述各種法規(guī)和規(guī)范為前提，以確保生產(chǎn)的核級(jí)產(chǎn)品符合*的規(guī)定要求。

3.9 質(zhì)量控制    

核電站閥門的生產(chǎn)企業(yè)必須建立完善的質(zhì)量保證體系，編制相應(yīng)的質(zhì)保大綱和控制質(zhì)量的相關(guān)程序和文件。在日常活動(dòng)中嚴(yán)格認(rèn)真地按照大綱、程序和文件要求辦事，每一步驟都做到有章可依，有據(jù)可查，并接受國(guó)家核安全局和相關(guān)方對(duì)活動(dòng)的隨時(shí)監(jiān)督和檢查。出現(xiàn)重大質(zhì)量情況或不符合項(xiàng)時(shí)活動(dòng)方無(wú)權(quán)私自處理，必須報(bào)請(qǐng)相關(guān)方審議確定。

3.10 文檔資料    

產(chǎn)品從立項(xiàng)開(kāi)始到出廠驗(yàn)收過(guò)程，應(yīng)建立完整的檔案，包括技術(shù)規(guī)格書(shū)、設(shè)計(jì)圖紙、計(jì)算書(shū)(包括應(yīng)力和抗震分析等)、工藝規(guī)范、關(guān)鍵工藝評(píng)定、質(zhì)量計(jì)劃、跟蹤記錄、各種材料理化性能和無(wú)損檢測(cè)報(bào)告、功能性試驗(yàn)報(bào)告、使用維修手冊(cè)和制造完工報(bào)告等各種文件資料提供歸檔。
3.11 核電站一回路閥門的特殊要求    

由于一回路的介質(zhì)，技術(shù)參數(shù)、環(huán)境條件對(duì)閥門的安全可靠性要求等均不同于常規(guī)電站，因此除了一般要求外，還有如下特殊要求：
1）抗輻照要求    

核電站閥門輻照累劑量為1200000GY，因此閥門選用的材料除了滿足工作介質(zhì)外，還應(yīng)耐輻照，即材料受輻照后其使用性能不改變；不活化，即材料的半衰期要短，半衰期長(zhǎng)的材料如銅、鈷等盡量少用，甚至不用。國(guó)外準(zhǔn)備用鎳基合金，目前我國(guó)也準(zhǔn)備使用。
2）密封要求    

由于介質(zhì)是帶有放射性的含硼水，因此要求閥門密封性好，無(wú)外漏，法蘭密封應(yīng)安全可靠，為了保證閥桿無(wú)外漏，結(jié)構(gòu)上應(yīng)采用波紋管和中間引漏。為了便于清洗要求閥門內(nèi)外表面有一定的表面粗糙度，閥體內(nèi)應(yīng)盡量避免死角，防止沉積放射性顆粒。

3）填料、墊片要求    

由于一回路的水質(zhì)要求，不銹鋼設(shè)備的要求。特別是薄壁設(shè)備如燃料元件包殼，蒸發(fā)管子、波紋管，被氯離子破壞的水質(zhì)會(huì)引起不銹鋼設(shè)備的點(diǎn)腐蝕。因此要求閥門選用的填料，墊片的氯離子含量應(yīng)小于100ppm，且不含有鹵素。

4）禁用材料    

由于事故而產(chǎn)生的安全殼內(nèi)安全噴淋液中有NaOH和硼，因此閥門一般嚴(yán)禁使用鋁和鋅或鍍鋅，如果要用必須征得總體設(shè)計(jì)的同意。閥門不得選用低熔點(diǎn)材料如錫、鉛等，與介質(zhì)接觸的表面禁電鍍和氮化。

5）LOCA要求    

裝于安全殼內(nèi)的閥門應(yīng)滿足LOCA要求，即在失水事故狀態(tài)下閥門仍能動(dòng)作，這就要求閥門選用的電動(dòng)裝置、儀器、儀表及其他附件，均應(yīng)通過(guò)LOCA試驗(yàn)。

6）結(jié)構(gòu)要求    

由于閥門的介質(zhì)具有放射性，所處的環(huán)境又有一定的輻照劑量，因此要求拆裝維修閥門的速度要快，故要求閥門有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆維修容易等特點(diǎn)。閥體流道設(shè)計(jì)應(yīng)流暢，盡量減少或避免產(chǎn)生死角。表面光潔平滑，便于清洗，沖洗。

7）安全可靠的要求    

閥門在核電站運(yùn)行中，起著十分重要的作用，閥門性能的好壞，會(huì)直接影響到核電站的安全，因此核電站要求閥門的性能必須安全可靠。為了達(dá)到這一目的，要求制造廠在為核電站正式提供產(chǎn)品前，必須選擇典型的具有代表性的閥門做樣機(jī)。樣機(jī)必須經(jīng)受一系列的型式試驗(yàn)，如冷態(tài)性能試驗(yàn)、熱態(tài)模擬工況試驗(yàn)、壽命試驗(yàn)、地震試驗(yàn)、LOCA試驗(yàn)等，以驗(yàn)證閥門性能的安全可靠性。

8）抗震要求
     核電站要求核級(jí)閥門在電站遭受地震期間或地震后，閥門能繼續(xù)保持閥門結(jié)構(gòu)和承壓邊界的完整性，及良好的工作特性。

4、核電閥門分類介紹
     一座由兩套百萬(wàn)千瓦級(jí)機(jī)組裝備的壓水堆型核電站是比較常見(jiàn)的合理配置，其組成為核島NI(Nuclear Island)、常規(guī)島CI(Conventional Island)和電站輔助設(shè)施BOP(Balance of Plant)三部分，而其中核島NI又包括核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)NSSS(Nuclear Steam Supply System)和核島輔助設(shè)施BNI(Balance of Nuclear Island)兩部分。NI是核電站的核心，在這里把核能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽a(chǎn)出大量的蒸汽去提供發(fā)電。CI是核電站的主力，在這里把熱能轉(zhuǎn)化為電能(包括汽輪發(fā)電直到電源輸出的全過(guò)程)。BOP雖然不是主角，但如同設(shè)備上的螺絲釘，同樣*。在近3萬(wàn)臺(tái)的閥門中這三部分的使用數(shù)量配置比例大約為NI 43.5%、CI 45%，BOP 11.5%。由此可見(jiàn)，CI用閥量較多，與相同等級(jí)的火電機(jī)組閥門作比較，其特點(diǎn)是口徑規(guī)格較大，而壓力和溫度參數(shù)不算太高。因此從技術(shù)角度來(lái)看難度相對(duì)要低于NI用閥，BOP用閥不僅量少，而且技術(shù)難度更低一些。本節(jié)只對(duì)NI部分閥門的一些情況作扼要的介紹和分析。

圖3 氣動(dòng)對(duì)夾式蝶閥
     上海申弘閥門有限公司主營(yíng)閥門有：減壓閥(組合式減壓閥,可調(diào)式減壓閥,自力式減壓閥NI用閥門按閥的類型區(qū)分主要有閘閥、截止閥、止回閥、球閥、蝶閥、隔膜閥、安全閥、減壓閥、疏水閥和調(diào)節(jié)(控制)閥等。按使用數(shù)量占總量的比例排序依次為截止閥約33.6%，隔膜閥約26.2%，球閥約12.8%，止回閥約7.2%，蝶閥約5.7%，閘閥約5.0%，調(diào)節(jié)(控制)閥約3.5%，安全閥約2.5%，疏水閥約0.3%，減壓閥約0.2%，其他閥門約3%。而按核安全(規(guī)范)等級(jí)來(lái)分閥門又可分為核1、2及3級(jí)和非核級(jí)，占NI閥門總數(shù)的份額分別約為2.3%、30%、22%和45.7%。

     核電閥門中有代表性的高技術(shù)參數(shù)為：

     大口徑

     核3級(jí)的蝶閥1200mm
     核2級(jí)的主蒸汽隔離閥800mm
     核1級(jí)的主回路閘閥350mm
     高壓力 約1500磅級(jí)
     高溫度 約350℃
     介質(zhì) 冷卻劑(硼化水)等

核電站NI用閥門約113萬(wàn)臺(tái)，品種規(guī)格繁多。本節(jié)主要介紹核安全(規(guī)范)1、2級(jí)中的幾種典型閥門結(jié)構(gòu)。

4.1 閘閥    

 核級(jí)閘閥上主要有4種結(jié)構(gòu)，楔式彈性單閘板閘閥、楔式雙閘板閘閥、帶彈簧預(yù)緊的平行式雙閘板閘閥和帶頂塊撐開(kāi)的平行式雙閘板閘閥。NI中閘閥的口徑DN一般都在80mm以上，核1級(jí)閘閥閥體必須采用鍛件，只有核2、3級(jí)的閘閥閥體才允許用鑄件，但由于鑄件質(zhì)量不易控制和保證，因此往往還是采用鍛件。為防止介質(zhì)外泄漏，通常閘閥都采用雙層填料帶引漏管，并設(shè)有碟簧預(yù)緊裝置來(lái)防止填料松動(dòng)。采用的驅(qū)動(dòng)方式有手動(dòng)和電動(dòng)兩種，用作電動(dòng)閘閥的電傳動(dòng)裝置應(yīng)考慮電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性對(duì)關(guān)閉力的影響，采用帶制動(dòng)功能的電機(jī)，以防過(guò)載。閥體與閥蓋的連接有法蘭螺栓和壓力自封蓋兩種形式，但法蘭螺栓連接應(yīng)用更為普遍，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)有利于加一道唇邊密封焊，密封更為可靠。4種閘閥結(jié)構(gòu)不同，性能也不同。楔式彈性單閘板閘閥具有密封副結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固可靠的特點(diǎn)，但制造上要求閘板與閥體的密封面配合角度誤差要求嚴(yán)格，在主回路系統(tǒng)用得較多。楔式雙閘板閘閥結(jié)構(gòu)是火力電站慣用的結(jié)構(gòu)形式，由于楔形雙板角度可自行調(diào)節(jié)，密封較為可靠，維修也較方便。帶彈簧預(yù)緊的平行式雙閘板閘閥具有閘板在關(guān)閉時(shí)載荷不會(huì)陡增的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)會(huì)帶來(lái)彈簧力使閘板在啟閉時(shí)始終不脫開(kāi)閥座，密封面相對(duì)磨損要大，同時(shí)閘板密封副零件多，組裝不便。帶頂塊撐開(kāi)的平行式雙閘板閘閥采用的是靠頂塊使兩閘板沿斜面錯(cuò)開(kāi)的方法來(lái)使閘閥關(guān)緊，密封比較可靠，但也存在閘板密封副零件多的問(wèn)題。除了上述的4種結(jié)構(gòu)外，還有兩種無(wú)填料函的閘閥。一種是國(guó)外報(bào)道過(guò)的液壓驅(qū)動(dòng)的閘閥，借助自身壓力水推動(dòng)活塞開(kāi)啟或關(guān)閉閥門。由于活塞通過(guò)閥桿直接與閘板相連，因此沒(méi)有填料密封，可以避免外漏點(diǎn)。但活塞與缸體的密封很難做到一點(diǎn)不漏，因此如何保持壓力的穩(wěn)定需在控制系統(tǒng)中采取措施。另一種是我國(guó)自行設(shè)計(jì)研制成功的全封閉型電動(dòng)閘閥，該閥采用了特制的屏閉式電機(jī)，通過(guò)浸水工作的內(nèi)行星減速機(jī)構(gòu)使閘板作啟閉運(yùn)動(dòng)，由于采用了滾動(dòng)絲杠副，而且無(wú)填料，因此減少了能耗，并且對(duì)保證運(yùn)行安全和簡(jiǎn)化維護(hù)保養(yǎng)都有良好的效果。這兩種閘閥存在的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價(jià)較高。

 下面對(duì)主要的閘閥類型和應(yīng)用情況作一個(gè)羅列：

     1）焊接連接液動(dòng)雙閘板平行式閘閥，公稱壓力PN17.5MPa，工作溫度315℃，公稱通徑DN350~400mm。

     2）輕水冷卻劑一回路上（主要）應(yīng)用的電動(dòng)楔式雙閘板閘閥，公稱壓力PN45.0MPa，溫度500℃，公稱通徑DN500mm。

     3）大功率石墨慢化反應(yīng)堆核電廠一回路上（主要）應(yīng)用的電動(dòng)楔式雙閘板閘閥，公稱壓力PN10.0MPa，公稱通徑DN800mm，工作溫度290℃。

     4）汽輪機(jī)裝置的蒸汽和工藝水管路上（主要）應(yīng)用焊接連接電動(dòng)彈性板閘閥，公稱壓力PN2.5MPa，工作溫度200℃，公稱通徑DN100~800mm。

     5）大功率石墨慢化沸水堆核電廠釋熱元件換料機(jī)用的雙閘板帶導(dǎo)流孔平行式閘閥，其公稱壓力PN8.0MPa，開(kāi)啟或關(guān)閉閥門只能在壓力降為△P≤1.0MPa下進(jìn)行。

     6）快中子反應(yīng)堆核動(dòng)力裝置帶冷凍固封填料的彈性板閘閥。

     7）水—水動(dòng)力堆機(jī)組用的內(nèi)壓自密封式閥蓋楔式雙閘板閘閥，公稱壓力PN16.0MPa，公稱通徑DN500mm。

     8）行程部件上帶蝶形彈簧的楔式雙閘板閘閥，中法蘭采用螺栓連接，采用密封焊。

4.2 截止閥    

 核級(jí)截止閥通常有3種結(jié)構(gòu)，填料式截止閥、波紋管式截止閥和金屬膜片式截止閥。NI中截止閥的口徑一般為DN<50mm，少量達(dá)到80mm。截止閥閥體大多采用模鍛成型，進(jìn)出口流道均需設(shè)計(jì)成由加工而成的帶斜度的直孔，因此流體阻力相應(yīng)來(lái)說(shuō)較大。驅(qū)動(dòng)方式一般為手動(dòng)和氣動(dòng)，采用電動(dòng)時(shí)一定要考慮行程和力矩控制的準(zhǔn)確性。填料式截止閥采用帶碟簧加載的雙填料結(jié)構(gòu)，閥體與閥蓋的連接有法蘭和螺紋兩種，并應(yīng)設(shè)有唇邊密封焊。波紋管式截止閥是用波紋管作為*道密封，以保證不發(fā)生外泄漏，并備有填料函以防波紋管一旦出現(xiàn)破壞時(shí)閥門尚可暫時(shí)工作，不致使事故擴(kuò)大。波紋管至少為雙層，高壓時(shí)更需采用三層甚至多層。金屬膜片式截止閥是用金屬膜片作密封件，使閥桿與內(nèi)腔隔離，在體型上常設(shè)計(jì)成Y形結(jié)構(gòu)，以減小其流體阻力。但這種閥的開(kāi)度不應(yīng)過(guò)大，否則對(duì)膜片的疲勞和壽命都會(huì)產(chǎn)生不利的后果。

      截止閥主要用在輔助管線上，介質(zhì)為中等參數(shù)的水和蒸汽，公稱通徑DN10~350mm，公稱壓力PN17.2MPa；工作溫度371℃，該閥多為波紋管密封，焊接連接。

4.3 蝶閥      

核級(jí)蝶閥(圖4)通常有3種結(jié)構(gòu)，同軸直連式襯膠蝶閥、偏心式金屬密封蝶閥和雙動(dòng)式金屬密封蝶閥。NI中蝶閥的口徑從DN50～1200mm。其中同軸直連式襯膠蝶閥大多用于BNI中輸送冷卻水、生水和除鹽水等介質(zhì)的系統(tǒng)。由于采用的是橡膠軟密封，壓力低于150磅級(jí)，核級(jí)別一般均為3級(jí)，配置上手柄、蝸輪副、氣動(dòng)裝置或電動(dòng)裝置可實(shí)現(xiàn)閥門的啟閉或調(diào)節(jié)功能。金屬密封蝶閥則常用在安全殼內(nèi)輸送空氣介質(zhì)的系統(tǒng)中。偏心式結(jié)構(gòu)蝶閥是依靠蝶板回轉(zhuǎn)到大偏心距時(shí)產(chǎn)生與閥體密封面的接觸和壓緊而實(shí)現(xiàn)關(guān)閉，由于存在相對(duì)的磨擦，密封面容易受磨損，而且對(duì)加工尺寸控制要求也較高。雙動(dòng)式蝶閥的結(jié)構(gòu)是借助凸輪機(jī)構(gòu)使蝶板在回轉(zhuǎn)前先脫離與閥體密封面的接觸，然后再回轉(zhuǎn)90°，同時(shí)閥板上的密封面是采用一種特殊的帶內(nèi)支承的金屬O形環(huán)，具有自密封能力，配有帶彈簧復(fù)位的氣動(dòng)裝置能可靠地實(shí)現(xiàn)緊急切斷或排放介質(zhì)的功能。

圖4 幾種蝶閥結(jié)構(gòu)
     主要用在核電廠冷卻系統(tǒng)中，公稱壓力PN0.3~2.5MPa以下，工作溫度在100~150℃，公稱通徑DN80~5500mm。風(fēng)道系統(tǒng)中應(yīng)用快速關(guān)閉蝶閥，公稱通徑DN400~1200mm。

4.4 電磁閥      

公稱壓力PN4.0MPa，工作溫度≤150℃，公稱通徑DN≤150mm，其優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作時(shí)間較短、尺寸小、重量輕、可用交、直流電源來(lái)操作，動(dòng)作時(shí)間在零點(diǎn)幾秒到3秒。

4.5 調(diào)節(jié)閥    

為了保證核動(dòng)力裝置的自動(dòng)化，要求使用大量的調(diào)節(jié)，主要功能是以一定的精度保持流量、壓力、溫度、水位等這樣一些規(guī)定被調(diào)節(jié)的參數(shù)。

     調(diào)節(jié)閥按操縱方式可分為：由外部能源（氣動(dòng)、液動(dòng)或電動(dòng)）來(lái)操縱的調(diào)節(jié)閥；靠工作介質(zhì)本身而無(wú)外部能源操縱的調(diào)節(jié)閥；手動(dòng)調(diào)節(jié)閥；直接作用式調(diào)節(jié)器。按調(diào)節(jié)介質(zhì)流量的方式分：?jiǎn)巫碗p座調(diào)節(jié)閥、調(diào)節(jié)閘閥、球形調(diào)節(jié)閥和蝶形調(diào)節(jié)閥。在核電廠應(yīng)用廣的是雙座和單座調(diào)節(jié)閥。

      核電站用調(diào)節(jié)閥技術(shù)參數(shù)范圍：公稱通徑DN1.5~500mm；公稱壓力PN4.1~68.8MPa；工作溫度538℃。

4.6 安全閥    

核級(jí)安全閥(圖5)主要有3種結(jié)構(gòu)，波紋管密封彈簧式安全閥、帶助動(dòng)器的全啟型彈簧式安全閥和帶探測(cè)器的先導(dǎo)式安全閥。NI中安全閥的用量雖不大，但涉及的面很廣，每一重要系統(tǒng)的管線、容器和設(shè)備上都裝有安全閥，口徑從DN15～200mm，本文僅介紹幾種有代表性的核1、2級(jí)的安全閥結(jié)構(gòu)。波紋管密封彈簧式安全閥由于采用了波紋管密封結(jié)構(gòu)，防止了介質(zhì)進(jìn)入閥瓣上部的閥桿和彈簧工作腔的可能，從而當(dāng)安全閥在超壓排放介質(zhì)時(shí)不會(huì)有絲亳的外漏現(xiàn)象發(fā)生。同時(shí)為防止出現(xiàn)因波紋管偶然損壞而造成的泄漏，上腔的外壁上還設(shè)有引漏管。閥門設(shè)有手動(dòng)強(qiáng)制開(kāi)啟手柄，以備必要時(shí)使用。手柄的轉(zhuǎn)軸設(shè)有填料密封函，以防止介質(zhì)的泄漏發(fā)生。閥門還設(shè)有可調(diào)節(jié)的下檔環(huán)來(lái)改變閥瓣的升程或回座。帶助動(dòng)器的全啟型彈簧式安全閥用于主蒸汽系統(tǒng)，雖沒(méi)有放射性危害，但事關(guān)整個(gè)電站的安全，其重要性不亞于用在冷卻劑介質(zhì)的閥門。該閥口徑大(DN200mm)，采用上、下雙調(diào)節(jié)環(huán)結(jié)構(gòu)來(lái)保證閥瓣達(dá)到全升程。同時(shí)，為防止出現(xiàn)超壓時(shí)不開(kāi)啟或開(kāi)啟后關(guān)不嚴(yán)的現(xiàn)象，閥門的上部還設(shè)有助動(dòng)器。需要時(shí)可借助氣源壓力對(duì)薄膜的作用而產(chǎn)生的附加力來(lái)幫助提升或關(guān)嚴(yán)閥瓣，從而保證安全功能。帶探測(cè)器的先導(dǎo)式安全閥是NI中十分關(guān)鍵的設(shè)備，是用來(lái)保護(hù)穩(wěn)壓器的，不僅壓力參數(shù)高，排量大，更主要的是介質(zhì)為帶放射性的冷卻劑，美國(guó)三哩島核電站泄漏就是由于主安全閥前的導(dǎo)閥起跳后閥瓣受卡阻而未能回座導(dǎo)致核泄漏的。而帶探測(cè)器的先導(dǎo)式安全閥，由于采用了探測(cè)器，根據(jù)壓力變化與彈簧力平衡的敏感關(guān)系來(lái)改變位置控制釋放和加充介質(zhì)的兩個(gè)觸點(diǎn)的原理，從結(jié)構(gòu)上避免了卡阻問(wèn)題，主閥采用的是正作用式帶彈簧預(yù)緊和波紋管密封的閥瓣結(jié)構(gòu)，達(dá)到了可靠的密封效果。

      在核電廠的一回路上，安全閥一般安裝在容積補(bǔ)償器上，除了一回路的主安全閥外，在冷水反應(yīng)堆的每個(gè)環(huán)路被封閉的部分，還安裝了通徑較小的附加安全閥。

      核電廠主要應(yīng)用：直接作用式安全閥（全啟式和微啟式），先導(dǎo)安全閥（公稱通徑DN600mm，動(dòng)作壓力為1.265MPa），帶輔助裝置的先導(dǎo)安全閥，防爆膜裝置等。

      核電站用安全閥技術(shù)參數(shù)范圍：公稱通徑DN15~1500mm；公稱壓力PN2.0~70MPa；工作溫度253~535℃。

4.7 保護(hù)閥和分相閥    

保護(hù)閥如同安全閥一樣，用以防止所在系統(tǒng)發(fā)生事故工況，當(dāng)所在監(jiān)視的參數(shù)超出規(guī)定值時(shí)自行關(guān)閉。保護(hù)閥可分成自動(dòng)動(dòng)作和受控保護(hù)裝置，自動(dòng)動(dòng)作保護(hù)閥包括止回閥和切斷閥，保護(hù)裝置由快速切斷裝置（快速切斷閥、閘閥和停汽閥）、敏感元件（反映受控參數(shù)的變化并給出執(zhí)行信號(hào)）和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（氣動(dòng)、液動(dòng)和電動(dòng)）所組成。保護(hù)閥的結(jié)構(gòu)和閘閥、截止閥相似，但其不同特點(diǎn)是快速動(dòng)作，其快速動(dòng)作閥的公稱通徑可達(dá)DN700~800mm。

4.8 快速動(dòng)作閘閥      

是用來(lái)把蒸汽發(fā)生器和汽輪機(jī)斷開(kāi)，其工作介質(zhì)為蒸汽，工作壓力級(jí)為Class600~2500，公稱管徑為2.5in~30in，工作溫度為29℃~1050℃。殼體材料為WCB、WC6、WC9，連接方式為對(duì)焊連接與法蘭連接。

4.9 分相閥  

在核動(dòng)力裝置的分相閥中，主要使用的是蒸汽疏水閥，主要用來(lái)自動(dòng)地排除蒸汽管道內(nèi)的凝結(jié)水，通常用敞口向上浮子式蒸汽疏水閥，熱動(dòng)力型圓盤式蒸汽疏水閥和熱靜力型雙金屬片式蒸汽疏水閥。   核電站用疏水閥技術(shù)參數(shù)范圍：公稱通徑DN25~50mm；公稱壓力PN6.3~15MPa。

4.10 隔膜閥      

主要用于核電站核島系統(tǒng)中放射性水蒸氣重水，公稱通徑DN8~500mm。      該閥在核島系統(tǒng)中約占所用閥門總數(shù)的26.2%。

4.11 球閥      

公稱通徑DN6~350mm；公稱壓力PN1.0~14.5MPa ；工作溫度196~500℃。該閥在核島系統(tǒng)中約占所用閥門總數(shù)的12.8%。

4.12 止回閥    

核級(jí)止回閥(圖6)主要有3種結(jié)構(gòu)，旋啟式止回閥、升降式止回閥和雙板式止回閥。NI中用于一回路的止回閥主要是旋啟式和升降式兩種，旋啟式止回閥的口徑一般都在80mm以上，與閘閥相對(duì)應(yīng)。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是搖桿的銷軸采用內(nèi)裝式，固定在閥體內(nèi)，這主要是為了消除可能形成的漏點(diǎn)。升降式止回閥的口徑一般都在50mm以下，與截止閥相對(duì)應(yīng)。其結(jié)構(gòu)又分不帶彈簧和帶彈簧的兩種。兩種結(jié)構(gòu)各有利弊，帶彈簧的結(jié)構(gòu)復(fù)位可靠，能及時(shí)回座，但在小壓差的工況下由于流阻大增加能耗，導(dǎo)致閥瓣開(kāi)不到位而影響流量。不帶彈簧的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但容易造成卡阻而不復(fù)位，因此必須注意閥瓣與閥蓋內(nèi)孔的配合間隙和導(dǎo)向長(zhǎng)度，并要注意合適的材料匹配。而雙板式止回閥式法蘭，兩塊半圓形的閥板由扭力彈簧控制復(fù)位，開(kāi)啟時(shí)介質(zhì)推動(dòng)閥板回轉(zhuǎn)向中軸線并靠，形成一夾角，流體阻力比旋啟式和升降式止回閥小。這種閥的口徑范圍較大，從DN50~700mm。

圖6 幾種止回閥結(jié)構(gòu)
4.13 隔離閥      主要用于核電站反應(yīng)堆冷卻水的一回路隔離閥和輕水堆飽和蒸汽的主蒸汽隔離閥。其公稱通徑DN450~1250mm。      

主蒸汽隔離閥主蒸汽隔離閥(圖7)常見(jiàn)的有3種結(jié)構(gòu)，閘閥型主蒸汽隔離閥、截止閥型主蒸汽隔離閥和止回閥型主蒸汽隔離閥。主蒸汽隔離閥好比是NI生產(chǎn)的蒸汽輸出到CI去的咽喉。雖然輸送的是不帶放射性的介質(zhì)，主體材料也不需采用不銹鋼制作，但它仍不失為核電站重要的閥門之一。閘閥型隔離閥使用得較廣泛，由于是直通式的，因此與截止閥型和止回閥型兩種結(jié)構(gòu)相比，流體阻力要小，即使采用適當(dāng)?shù)目s徑仍能保持足夠的流通量。閥門采用楔式雙閘板和壓力自封蓋結(jié)構(gòu)，帶有電動(dòng)和手動(dòng)泵，用油壓推動(dòng)活塞把閘板提升使閥門全程開(kāi)啟，與此同時(shí)通過(guò)活塞對(duì)球形儲(chǔ)能罐腔內(nèi)所充氣體的壓縮形成高壓，因此又稱此為蓄能式結(jié)構(gòu)。正常工況下閥門處在開(kāi)啟狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)應(yīng)急事故或任何需要切斷主管線的信號(hào)時(shí)閥門能自動(dòng)迅速地在幾秒鐘之內(nèi)靠氣體的能量克服油阻而關(guān)閉。截止閥型的隔離閥與閘閥型相比，具有開(kāi)啟行程短的優(yōu)點(diǎn)，但流體阻力要大，為減小流阻閥體常采用呈45°傾斜的Y形結(jié)構(gòu)(直流式)。介質(zhì)為反向流動(dòng)，為減少開(kāi)啟閥門的操作力，閥瓣往往設(shè)計(jì)成先導(dǎo)式雙閥瓣結(jié)構(gòu)，利用空氣壓力推動(dòng)氣缸內(nèi)的活塞，同時(shí)壓縮彈簧使閥瓣提升并保持在必須的高度。當(dāng)需要緊急關(guān)閉時(shí)，閥門就會(huì)自動(dòng)地排出空氣，借助彈簧力可以快速地(2～3s，甚至更短的時(shí)間內(nèi))關(guān)閉閥門。止回閥型隔離閥的結(jié)構(gòu)形狀類似于一臺(tái)升降式止回閥，其介質(zhì)的流向也是反流。此種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是閥瓣的提升借助外來(lái)介質(zhì)，回座依靠彈簧力，運(yùn)動(dòng)部件全部包容在體腔內(nèi)，而且無(wú)填料，可靠性高。閥門全行程操作時(shí)間可在0.5~10s內(nèi)按要求調(diào)節(jié)。閥門占有的空間和高度較小，制造和維護(hù)費(fèi)用較低。與本產(chǎn)品相關(guān)論文：200X先導(dǎo)隔膜式水用減壓閥安裝要求