华龙一号稳压器热态安全阀组的特性分析

周海涛 王亚龙

摘要：华龙一号稳压器安全阀实际上是一个阀组，安装于稳压器顶部，它用于反应堆冷却剂系统的超压保护，对调节稳压器的正常压力起重要作用，其包含有超压保护、卸压与系统隔离及恶劣工况下的降压功能，是保障反应堆安全运行的关键所在。

关键词：热态安全阀;特性分析;故障处理

一、稳压器安全阀介绍

华龙一号机组稳压器的超压保护由三个安全阀组提供。每组安全阀由两台相似的先导安全阀串联安装而成。

第一组安全阀的释放容量可保证在电源全部丧失的情况下，RCS系统最大负荷时的压力不超过设计压力。

其余两组安全阀的释放容量则是按照全部主蒸汽隔离阀关闭造成的负荷完全丧失这个最严重的超压工况设计的。

在确定安全阀组的数量以及它们的释放容量时，必须允许由于一个稳压器安全阀组误开启引起的反应堆冷却剂系统卸压。每个阀组的过大释放容量也是不推荐的，因为在瞬态开 始时它增加了由于快速降压引起DNB的风险。

二、华龙一号安全阀组特性分析

1.与M310机组对比，其结构差异分析

福清核电1-4号机组先导式安全阀基于冷态解决方案，（如图1所示）。阀组有独立的控制柜。控制柜上仅有一组R1/R2，阀组隔离阀与安全阀分离，组件体积较大。

福清核电5/6号机组先导式安全阀基于热态解决方案（如图2所示），热态方案的先导阀由压力探测头、上三通阀、下三通阀、调节系统以及三通电磁阀五大部分组成，其中上三通阀由双向分配器R1、R2、球体和顶针组成。其中DCM模块替代了旧的冷态方案的控制柜组件，没有了控制柜及其管路组件，减少了先导箱固定托架、冷凝罐、平衡罐、banjo接头，专用工具则不需要注水装置、真空泵，压力整定试验台也从BEAN4试验台优化为BEAN5试验箱，使得整个阀门结构更紧凑，体积更小，效率更高且风险更小。也因此控制回路不再需要冷凝水，直接使用一回路介质，也不再需要进行冲水排气操作;而且通过FTD组件可以对隔离阀进行在线压力整定。

2.安装及调试阶段的差异分析：

冷态方案的稳压器安全阀安装先导箱时需要模拟体，以保證脉冲管线banjo接头与先导箱过滤器以及控制管线与先导箱法兰间的平行度和同心度。安装公差控制点多，安装难度很大。而热态方案的先导阀直接安装在主阀上，所以在利用模拟体定位阀组进出口法兰后，可以直接将阀组/先导阀整体安装到稳压器上，简单便捷。

华龙一号稳压器安全阀采用热态方案，具体试验操作步骤变化较大，相对于M310机组减少了“稳压器安全阀故障报警漏斗水位和脉冲管温度报警的逻辑”。除了核查卸压阀的运行正常、验证三组安全阀的卸压能力、监测在全流量工况下隔离阀关闭的能力、检查反应堆冷却剂系统的最小压力、验证安全阀强制开启时间这些试验外，还需增加低温超压保护模式下的验证方法;而对于接近或高于设定压力的水压试验，可使用机械GAG（水压试验用DCM先导阀机械锁定装置）锁定DCM防止其在试验期间打开，该装置集成在阀门本体上，在DCM中的压力达到设定压力的75%0 / + 10%，该装置仅稍微用手拧紧即可。

3.采用热态安全阀组后，对检修工作的影响：

华龙一号安全阀组DCM中控制介质为一回路水，检修放射性增大，但华龙一号稳压器安全阀则采用石墨材料和金属波纹管，相较于1-4号机组大部分采用的橡胶材料来说，其抗辐射老化和热老化的能力大幅提升，主阀和先导阀解体检修周期可由5年延长到10年。且阀门易损件的更换维修次数减少，维护需求降低;而且稳压器安全阀组基于模块化设计制造，结构紧凑，检修解体可模块化进行，检修方便。

三、热态安全阀组故障处理及预防措施

热态方案中，当一回路压力升至0.6MPa时，发现先导阀（DCM）泄压管线存在线状流泄漏;该泄漏问题主要是由DCM阀门密封面损坏造成的，经与同行电厂（田湾核电）核实，M310机组所使用的热态安全阀组同样存在此类问题。参照运维手册及同行电厂经验可通过操作电磁三通VHT050对DCM阀门进行一次或多次冲洗来消除，如缺陷仍未完全消除，则需要对阀门进行拆卸并检查光盘和座椅表面。

调试人员对此泄漏进行了根本原因进，具体如下：

A、机械损伤，密封面在开闭过程中会产生擦伤、碰伤、挤伤等损坏。阀门在封闭过程中、阀瓣在回座过程中会碰伤和挤伤密封面，使密封表面局部磨损或产生压痕。

B、介质的冲蚀，它是介质活动时对密封面磨损、冲洗、汽蚀的结果。介质在一定的速度下，介质中的浮游细粒抵触触犯密封面，使其造成局部损坏，高速活动的介质直接冲洗密封面，使其造成局部损坏，介质混流和局部汽化时，产气愤泡爆破冲击密封面表面，造成局部损坏。介质的冲蚀加之化学侵蚀交替作用，会强烈的浸蚀密封面。

C、管道内硬质杂质较多，吹扫清洗不干净，造成密封面的划伤，也会导致阀门内漏。

D、阀门的仓储环境或安装环境较差，造成阀座锈死，内部弹簧不起作用，致使阀座和球面不能贴合，引起内漏。此种情况只有通过更换阀座或厂家维修才能解决。

F、软密封阀门的内漏也不能排除阀门自身的原因，如阀瓣与阀座不平行、阀座坑洼不平等均会造成阀门内漏。

综上所述，产生阀门泄漏的原因较多，未避免安全阀组及先导阀（DCM）泄压管线发生泄漏，保持较长寿命，需要把握以下几个方面：

A、阀门进场及时验收，严格质量检查;进场后采取有效措施确保阀门两端密封良好，法兰密封面保护到位。

B、阀门试压完毕应及时采用气体吹干内部水分，并将两端封闭。已安装的管线端部应做封闭保护，避免水汽、灰尘等杂质的进入。

C、阀门安装完成后及时做阀门试验，阀门试验严格按规范要求执行，试验不合格的阀门及时通知厂家更换，避免责任不清。

D、切实加强管道预制、安装过程的管理。管道预制、安装前要先对管道内部进行清理，清除管道内杂质;施工过程中，严禁将工具及杂物放到管道中;施工后，管线冲洗应彻底，不留死角，确保设计的冲洗方式正确，对冲洗压力、冲洗次数、冲洗质量严格要求。

E、严格控制采购质量，加强对供应商的管理;加强施工管理，严格执行工序检查，尽量减少阀门内漏的发生。阀门出现内漏、关闭不到位情况时及时通知厂家，按厂家要求操作或等待厂家维修人员到现场解决。

总结：

先导阀是工艺管线上控制介质流通的关键部件，华龙一号机组稳压器所采用的热态先导式安全阀发生卡开的可能性更低，并且阀门在启跳前密封更好，无前泄发生，启跳准确，回座迅速，阀门整体的可靠性有了很大的提高，保证了在事故工况下阀门能够可靠地行使其设计功能。