核电站阀门基础.docx

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核电站阀门基础

一．阀门介绍

1.阀门基本结构

2.核电站阀门分类

二．阀门驱动装置

1.手动装置

2.电动驱动器

3.气动驱动器

三．阀门标识

四．附录：

1.阀门RIN码栏目

2.核级阀门选录

前言

阀门在核电站整体中是一个庞大的群体。

它不仅数目巨大，而且种类、规格繁多，分布范围广泛，遍及核电站每一回路、系统。

它无处不在，每个区域，每个房间。

根据大亚湾核电站数据统计，阀门总数超过12000个，阀门种类达到16个生产厂家的30多种类型，口径从DN8~DN1200的多种规格。

这些阀门分布在各个系统回路中，起到非常关键的功用。

安装过程中的系统水压实验和调试，阀门用于联接或隔断回路。

在核电站运行过程中，它用于调节系统介质的压力和流量，还有隔流、分流和改变流向的功能。

卸压阀和安全阀确保各个系统和整个核电站安全运行。

阀门安装进度的快慢和安装质量的好坏，直接影响整个核电站的安装进度和核电站的安全高效运行。

我们只有在充分了解并掌握了各种阀门的属性、结构、构造、技术参数及其工作原理的前提下，才有可能有效地对阀门进行安装、调试、维护、维修等工作。

一阀门介绍

1.1阀门基本构造

如图1-1所示阀门是核电站最基本、最简单，也是应用最广泛的一种阀门。

其基本构造为：

（1）阀芯：

阀芯作为阀门的内部结构，当它达到阀座的位置，通过与阀座接触、离脱来对介质进行隔断、放行或控制流量。

阀芯的形状根据厂家的规格和不同的操作系统而不同。

核电站所用的阀门一般阀芯都经锻造和机加工而成。

而在高温、高压系统中的阀门阀芯在锻造过程中，表面被淬硬而且金属镀膜，或者3在阀芯接触表面进行硬质合金处理，使它在高温、高压、强酸等环境中持久、耐磨。

（2）阀座

阀座的设计是通过与阀芯的接触密合匹配来进行阀门的各种功能操作。

它的形状根据阀芯的形状而定。

阀座的材质又根据阀芯的材质和阀门所在系统环境而确定。

一般来讲，阀座的饿材质要比阀芯材质硬度略低，因阀门操作时，要通过阀芯挤压阀座使其变形而达到密封的效果。

青铜和聚四氟乙烯用在低压、低温系统，而对高温、高压系统要用硬质合金来屏蔽阀座，如用钨、钴、铬合金。

（3）阀帽

阀帽是支附在阀体上，通常以螺栓联接、螺纹联接及焊接的方式与阀体联在一起。

它支悬阀体中的内部结构而且构成阀芯提升的内部空间，而对自动阀，它又成为驱动器的支承体。

阀帽在阀杆通过的中腔形成内陷而成为填料腔，阀门装填在其中防止从阀杆处的外泄漏。

在核级阀的阀帽内，有一经硬质合金处理的后阀座，可以起到当盘根失效，或更换盘根时防止介质从阀杆处向外泄漏。

（4）阀杆

阀杆向上联接手轮或驱动器，向下联接阀芯。

通过阀杆把手轮或驱动器的运动传递到阀芯，而使阀门完成开启、关闭动作。

而在阀杆中间部分，它又和阀帽一起形成填料腔，它和盘根相互挤压、摩擦过程中，提高永久耐磨性，阀杆要经过表面淬硬或金属镀膜而后进行抛光处理。

（5）填料组件

填料组件由填料箱、盘根、盘根盘盖构成。

填料箱已经介绍过，是由阀帽和阀杆形成空腔而成为盘根压放的空间。

盘根是包绕在阀杆周围的一组环状弹性润滑体，核电站阀门所用盘根由弹性石墨环和渗石墨棉环共同组成。

盘根压盖是为了固定盘根于填料箱内而设计的压盖，通过螺栓、螺帽压迫盘根压盖，而挤压盘根而使其变形与阀杆密实接触而防止阀外部泄漏。

如发现从盘根处向外泄漏，只需调整压盖螺帽稍加力矩可使外部泄漏终止。

填料组件相互作用就形成了防止阀门外部泄漏的屏障。

所以核级阀门填料组件对控制回路外环境污染起到相当关键的作用。

（6）阀体

阀体作为阀门的最基本构件，根据系统环境的不同经整体铸造或锻造而成。

它与阀帽联成一体而形成阀门的压力腔，阀座或直接在阀体上加工而成、或焊接在阀体上。

通过阀体以焊接法兰或螺纹等方式，把阀门同管段系统连接在一起。

（7）手轮

手轮是阀门的直接操作器。

手轮的顺时针或逆时针方向运动，通过阀杆使阀芯下落或提升来完成阀门的关闭、开启动作。

对于自动阀，手轮又成为应急装置。

当驱动器故障或失效时，手轮可以完成阀门的操作。

1.2阀门分类

大亚湾核电站阀门分类标准有两类，一是按阀门的直接结构形式分类，这种分类法简单、易懂。

一经分类，我们可以对各种阀门的结构形式一目了然；一是按阀门的生产厂家来分类，这种分类法也是核电站较常用的一种方法，而且这种方法比较科学。

因为核电站所有阀门的技术档案都是以厂家而分类规范的。

各种厂家的产品的技术标准和核级标准也有高有低。

对于阀门我们可以从厂家分类而知道其技术标准的高低。

1.2.1按结构形式分类

阀门在系统中所执行的各种不同的功能，决定了它们不同的结构形式。

根据不同的要求，它们的材质也各不相同。

阀门类型

a．手动阀

这类阀门都以手轮形式来对阀门进行操作。

手动阀又是如下几类：

（1）截止阀

（2）闸板阀

（3）柱塞阀（4）球阀

（5）蝶阀（6）隔膜隔离阀

（7）针形式阀

b.逆止阀（止回阀）

这类阀是在回路中以介质的压力正方向压迫而使阀门开放而放行介质。

在介质反向压迫阀芯使阀门关闭而禁止介质反向通行。

分三类：

（1）摆动式止回阀

（2）升降式止回阀（3）截止止回阀

c.压力阀

压力阀是指阀门在系统压力作用下而动作的阀门。

它一般安装在高压系统中或容器中，用来界定系统的压力上限而使系统安全运行。

分四类：

（1）安全阀

（2）液压操作阀

（3）安全卸压阀（4）导压卸压阀

d．自动控制阀

相对手动阀，这种阀是以一套外力操纵系统来控制阀门的动作。

可分为：

（1）气动阀

（2）液压操作阀（3）电动阀

1.2.2按制造厂家分类

核电站阀门安装和运行管理是按系统来进行。

而对每个阀门的技术和档案管理都按厂家来进行。

有十几个阀门生产厂家为大亚湾核电站提供了12000个各种各类的阀门。

（1）ALSTHOM-VELAN（SERGE）

ALSTHOM-VELAN是大亚湾核电站主要的供货厂家，核电站有超过50%数量的阀门为此家供给。

这种阀门应用范围广泛，在诸多系统中都可以使用。

高温、高压、常温、常压等情况下，这种阀门都可以选择使用。

结构形式有三种：

截止阀、止回阀、闸板阀。

（2）AMRI

AMRI制造商是核电站蝶阀的唯一供货厂家。

AMRI阀一般用在系统流量大，而温度和压力都不高的环境中，而且这种阀门可以做成特大口径。

核电站SEC系统中口径隔离阀就使用AMRI阀。

（3）ARGUS

ARGUS是核电站阀门球阀的制造厂家。

球阀（ARGUS）阀一般口径不太大，在DN150以下。

ARGUS阀是典型的“开”或“关”类阀。

它在系统中只有两种状态，不会存在中间位置。

ARGUS阀通过插套焊与管路联接，安装时要特别注意焊接温度。

在密封环的热影响区温度不得高于127℃，否则会烧坏密封环。

（4）DARLING-BOUVIER

DARLING-BOUVIER阀习惯叫做DBR阀。

DBR阀是核电站所用阀门技术等级和核安全等级较高的阀。

DARLING-BOUVIER一般为大口径的止回阀和闸板阀，用在通量较大、压力不是太高的系统中，有不锈钢和碳钢两种。

（5）CRISS

CRISS是核电站主蒸汽回路上的安全阀。

它是由主阀和控制系统两大部分构成，用来维持和控制主蒸汽回路的压力，起着安全卸压的功能，口径为DN200。

（6）FISHER

FISHER阀是核电站阀门技术等级较高的阀门，它有调节阀和安全卸压阀两种。

在诸多系统都用到FISHER阀。

调节阀一般分为阀门机械和电磁调节两大系统。

通过电磁调节阀门芯处于不同的位置和状态来调节阀门两个出口的流量和压力。

（7）ROCKWEL

ROCKWEL阀是三个主蒸汽回路上的三个主蒸汽隔离阀。

口径为DN800，阀体材质为碳钢，与VVP管线对按焊接联在一起。

整个阀门分为三个组成部分：

阀门主体部分、液压驱动部分、电磁控制系统。

（8）SEBIM

SEBIM阀是稳压器上安装的安全阀，它对控制稳压器的正常压力起关键作用。

SEBIM阀是保障核电站安全运行的关键所在。

SEBIM阀为四个重要组成部分：

先导安全阀、安全阀、控制系统、电磁系统。

（9）SIERS

SIERS阀是隔膜隔离阀的总称，也是其制造厂家。

此阀结构简单，阀体有不锈钢、碳钢、青铜，通过插套焊与管路联结。

阀头主要由氯丁橡胶或天然橡胶材质的阀芯和压盖构成，这种阀门适用范围较大，主要用在常温、常压或气路系统中。

（10）VELAN-RATEAU阀（RVN）

RVN阀一般为大口径的闸板阀和止回阀，材质为不锈钢。

RVN阀承受的压力和温度很高，用在高温、高压系统中用RCD系统中的RVN闸板阀和止回阀是核电站这两种阀中技术等级和安全登记最高的。

以上10个厂家阀门是核电站用得较多的，另外还有象SEGAULT、TROUVAY-CALLVIN、KEYSTON、MASONEILLAN等厂家。

因在核电站中数目较少，这里不在一一介绍了。

二阀门驱动装置

阀门在系统要实现它的开、关或调节动作，必须有操作器来作用在阀门上，用外力开完成其动作过程。

除止回阀和安全阀是由系统介质的动力来自动操作阀门以外，其它所有阀门都有驱动装置来操纵阀门的动作。

核电站阀门驱动器有四种：

手轮操作器，电动驱动器、气动驱动器、液压驱动器。

2.1手轮操作器

手轮作为阀门的一个基本构件，在阀门的驱动装置中，它是最基本、最普遍的一种，其结构简单、易操作。

一般阀门都采用手轮驱动器。

手轮一般直接装在阀杆上或通过螺纹与阀杆匹配。

顺时针方向转动手轮带动阀杆向阀座方向移动而关闭阀门；逆时针方向转动手轮而提升阀杆而打开阀门。

阀门驱动器设计原则是越简单越实用就越好，所以在核电站80%以上阀门都使用手轮。

手轮驱动器有一个很大的局限性。

首先使用手轮驱动器的阀门必须是手能够够得着的地方；其次阀门所在的环境不存在严重污染。

所以在阀门手够不着的位置，如：

（1）阀门位于设备管路非常拥挤的地方或阀门位于高空地带；

（2）阀门位于强污染区时，而阀门又无任何必要采用自动驱动装置，一般设计一个延伸操纵杆来联接手轮和阀杆，通过手轮作用远程操纵杆来操作阀门。

手轮操作阀门时，压力和力矩要均匀，以免损坏阀门。

我们应该知道一个原则：

手轮设计的大小是根据一个人正常的力度来打开或关闭阀门，操作时不允许两个人或两个以上的人来操作阀门，或在手轮上外加延长杆来操作。

这样会有损坏手轮的风险，更严重的回使阀门内部构件变形损坏。

2.2电动驱动器

电动驱动器是自动驱动器的一种。

它是由电机通过减速齿轮组合来操纵阀门，一般采用自动驱动器的阀门处于压力较高的系统。

阀门开启力矩较大、行程大、

或阀门要经常性进行开/关的往复操作，或阀门所处环境是强污染区域。

电动驱动器用来开启和关闭阀门。

电机和阀门的联合体我们成为M.O.V。

如图2-1所示为“DYNATOR”系列饲服驱动器，由电机、减速齿轮组、力矩限位器、限位器等部件组成。

当要操作阀门时，由主控制室给一信号，启动电机运转。

通过电机-蜗轮、蜗杆联动机构，把运动传送到阀杆使阀杆提升而打开阀门。

而当阀门全开时，位置指示器连杆凸轮和限位器触点接触，接通限位器电路，而限位器把信号反馈到主控室，同时电磁联合反应系统自动切断电机电源而使电机停转。

当要关闭阀门时，供电使电机反向运转，而达到全开状态后，位置指示器凸轮和限位器触点反向接触。

同样惦记电源自动切断，电机停转。

限位器自动控制系统控制电机挺机装置原理一般适用于无力矩限制的阀门上，如：

闸板阀（平行闸板）、蝶阀。

而对于有力矩限制的阀门如截止阀、挠性闸板阀等阀，则有驱动器内力矩限位器来控制电机的过荷运转。

所以在电机驱动器中限位器和例句限位器的位置要准确调整到位。

如调整不到位，电机会在阀门不全开或不全关的位置自动断电、停转，而引起阀门误操作；而调整过头，电机有可能无限制的转动而达不到操作阀门的目的，更严重的后果会在超力矩的情况挤弯或拉断阀杆，损坏阀门或烧毁电机。

驱动器限位器和力矩限位器在阀门出厂前，已经过厂家调试完成，所以在拆卸和维修过程中一般不去轻易在调。

在某些特殊情况需调时，要按制造厂家的程序和不同技术参数进行细致地调试，不允许有丝毫偏差。

一般电机驱动装置上设计有手轮。

通过离合器横杆操作可使电机和驱动装置脱开，而使手轮和联动系统直接联接，用手轮来操作阀门。

手轮作为应急装置，在电机失效或维修电机时，可用手轮开、关阀门。

2.3气动驱动器

气动驱动器可分两种类型：

活塞式和薄膜式。

活塞式原理和结构比较简单，这里不做介绍。

主要讨论核电站用得较广泛的薄膜式。

如图2-2示，为一薄膜式气动驱动系统。

主要由：

供气系统、贮压气腔、金属弹簧片、薄膜等构成。

气动驱动阀我们一般分为两类：

常开阀和常关阀。

如图2-2示的阀为常关阀，我们把薄膜作为一中间标准，金属弹簧片和阀座处于薄膜的同一边。

由于弹簧片的弹性变形会迫使阀门在无外力作用的情况下阀座和阀芯脱离，使阀门保持常开状态，我们把这种阀叫常开阀。

金属弹簧片和阀座分别处于薄膜的各一边，弹簧片的压力会使阀门处于常关状态，这种阀叫常关阀。

如果我们要打开如2-2示阀门。

我们通过供气系统供气到贮压气腔，来完成阀门动作。

下图2-3为供气系统图。

A：

截止阀B：

电磁阀C：

压力表D：

减压阀

E：

调压阀F：

气体过滤器G：

隔膜隔离阀

供气接SAR系统

图2—3

压缩空气系统（SAR）一般供气压力为4-9Bar。

压缩空气经过滤、调节、减压后进入电磁阀。

电磁阀和主控室相联。

当主控给电磁阀一信号，电磁阀动作，使气路进口和输出口相通，排空孔关闭，供气给阀门贮压气腔，压迫薄膜向上移动，克服弹簧片压力而使阀杆提升，打开阀门。

当切断电磁阀电源，电磁阀回复原始状态，输出口和排空孔相通，气动驱动器贮压气腔内压缩空气通过电磁阀排空孔直接排放，弹簧片回复力会使阀门重新关闭。

驱动器中弹簧片弹性强高设定是根据阀门所处系统压力大小而确定的。

在高压系统中，保持常关的阀门如果因为弹簧强度不够，有可能系统压力会克服弹簧片压力而开放阀门。

在这种情况下，设计上就得加强弹簧片强度。

在弹簧片强度较大的驱动器中，设计采用双薄膜，双气腔来加大操作力度。

如图2-4示为双薄膜，双气腔驱动。

三阀门标识码

核电站阀门每个都有一个身份标识码（RIN），我们可以通过标识码来认识各种阀门的所有属性，如阀门结构尺寸、结构类型、材质、适用范围、联接方式、阀门级别和安装尺寸。

如：

SNNSWC50R

为一阀门标识码。

标识码一般由三部分构成：

第一部分由六个英文字母组成，如上例：

为SNNSWC.

这六个字母确定了阀门以下属性：

-----第一个字母：

阀门结构形式表1

-----第二个字母：

阀体材质表2

-----第三个字母：

阀门适用范围表3

-----表四个字母：

主阀座和阀芯材质表4

-----第五个字母：

联接方式表5

-----第六个字母：

阀门级别表6

第二部分由一组阿拉伯数字构成。

这组数据即使阀门和管道联接的公称直径单位：

毫米mm。

第三部分是一个或一个以上英文字母，表示某些特殊阀门的特殊属性。

只有特殊属性的阀门才有这部分字母，大部分一般阀门无此标识。

表七。

举例如SNNSEC50R标识码。

我们可以知道此阀有如下属性。

-----S：

隔离截止阀

----N：

阀体材质：

Z2CND17—12不锈钢

----N：

工作压力：

≤14bar

工作温度：

≤60℃

----S：

密封表面均为硬质合金

---W：

与管道为插套焊联接

---C：

RCC-M3级，安全级别为3级

---50：

公称直径50mm

----R：

填料接溢漏管

APPENDIX

附录

TABLE1

1stGROUP-FIRSTLETTEROFIDENTIFICATIONCODE

Lettervalveletter

a）Isolatingvalves

-Gatevalves:

C.integral“flexgate”valve

K.double-diskwedgegatevalvewithoutspring

V.parallel-seatgatevalvewithspring

W.double-diskparallel-seatgatevalvewithoutspring

P-Butterflyvalve

S-Globevalve

M-Diaphragmvalve

T-Ballvalve

b）Checkvalves

N-Swingcheckvalve

H-Liftcheckvalve

O-Ballcheckvalve

D-Silentcheckvalve

c）Pressurereliefdevices

-Safetyreliefvalves

E-Dischargingintoclosedsystems

L-Dischargingtoatmosphere

F-Steamtrap

d）Controlvalves

Z-Rotarycontrolvalves

R-globe-typecontrolvalve（linearcharacteristic）

Y-Contoured-diskglobe-typecontrolvalve

（equalpercentagecharacteristic）

U-Needlevalve

I-Pressurereducingvalve

Q-Backpressurecontrolvalve

B-Butterfly-typecontrolvalve

A-Cage-typecontrolvalve

Xe）Othervalvetypes

TABLE3

1stGROUP-THIRDLETTEROFIDENTIFICATIONCODE

Valvefieldofapplication

TablesB/C3531and3520oftheRCC-Mprovidetheratingforeachmaterial

Dependingonthemetalusedinthebody,thetemperatureandpressure.Non-

ClassifiedvalvessharethesamefieldofapplicationasRCC-Mclassvalves.

Letterscorrespondtothefollowingclass:

LetterRating

V2500

U1500

T900

S600

R400

P300

N150

Verylowpressureratings:

CMAWP（at20℃）16barmax.

BMAWP（at20℃）10barmax.

AMAWP（at20℃）6barmax.

TABLE2

1stGROUP-SECONDLETTEROFIDENTIFICATIONCODE

Letter

Materialofconstructionforvalvebody

-Unalloyedorlow-alloysteel

（RCC-Mspec:

M1112M1114M1122）

-0.5to1.25%Cr-0.5%Mosteel

--2.25%Cr-1%Mosteel

-Austeniticstainlesssteels

RCC-MM3402

（Casting）

RCC-MM3301（Forging）

M3306（Rolledbars）

A.I.S.I.

type

Z3CN20-09M

Z3CND19-10M

Z2CN18-10

Z2CND17-12

Z6CN18-10

Z5CN18-10

Z2CN19-10N.S*

Z6CND17-12

Z5CND17-12

Z2CND18-12N.S*

Z8CNT18-11

Z8CNNB18-11

Z8CNDT18-12

Z8CNDNB18-12

304L

316L

304

316

321

347

●nitrogenstrengthened

-Otherspecialsteelforhightemperatureservice

-Bronze

-Brass

-Plastic

-Lead

-Othermaterials

Note:

Thecodelatteristhesameforsteelswithequivalentmechanicalproperties.

TABLE4

SEALINGSURFACEMATERIALS

1stGROUP-FOURTHLETTEROFIDENTIFACATIONCODE

MAINSEAT

SEALING

SREFACE

MATERIAL

REFERENCE

DISKSEALINGSURFACEMATERIAL

Sameasbody

Bronze

Stainlesssteel

Brass

Neoprene

5**

Stellite

Teflon

Special

●Thisreferencenumberisusedtodesignatethedisksealingsurfacematerial.

●Orsimilarelastomermaterial.ThelettersR,O,F,MandNindicateaneoprene-metalsealingcontact;theoperatingtemperaturemustthereforebelessthanthequalificationtemperature.

N.B:

Thefourthletterindicatesthetypeofsealingsurface

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