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        1 前言
        某型船用壓水動力堆余熱排出系統(tǒng)（危冷系統(tǒng)）常見的故障之一是電動閘閥卡閥和內(nèi)漏故障。余熱排出系統(tǒng)的主要功能，是在正常冷停堆時導(dǎo)出堆芯剩余釋熱和介質(zhì)、設(shè)備顯熱；發(fā)生失水故障時對反應(yīng)堆進行應(yīng)急冷卻的系統(tǒng)和進行高壓安全注射（補水）和低壓安全注射的注入支路之一。安裝在一次側(cè)管路上的電動閘閥，起隔離和連通余熱排出系統(tǒng)和一回路主環(huán)路的作用。因其與主環(huán)路、反應(yīng)堆連通，是高溫高壓系統(tǒng)，所以要求標準高，故障后維修更換困難、程序復(fù)雜，其后果和潛在危害非常嚴重，影響到反應(yīng)堆的正常運行使用，甚至危及反應(yīng)堆的安全。
        2 余熱排出系統(tǒng)電動閘閥的功用及故障危害
        本型反應(yīng)堆余熱排出系統(tǒng)電動閘閥的主要功用有：①系統(tǒng)投入運行時，連通余熱排出系統(tǒng)與反應(yīng)堆一次側(cè)主環(huán)路系統(tǒng)；②反應(yīng)堆冷停堆降溫降壓時進行流量調(diào)節(jié)，控制降溫速率；③閥體或閘板作為一次側(cè)承壓邊界。
        實際運行管理中，常見余熱排出系統(tǒng)電動閘閥的典型故障有：①電動閘閥關(guān)閉不嚴引起內(nèi)漏；②電動閘閥卡閥，所以在開位卡閥故障為較多。電動閘閥在關(guān)位卡死使得余熱排出系統(tǒng)不能正常運行；關(guān)閉不嚴及在開位卡死的潛在危害更大，在余熱排出系統(tǒng)發(fā)生泄漏疊加故障時無法有效隔離。這種情況下不得不隔離整個主環(huán)路，這使得反應(yīng)堆及一回路系統(tǒng)不能正常運行；并可能導(dǎo)致運行人員的誤判、錯誤操作。由于其承受的高溫高壓及放射性介質(zhì)等因素，其維修和投入運行也非常復(fù)雜；需停堆、降溫降壓、隔離主環(huán)路電動閘閥、切割、更換或維修、焊接后還需經(jīng)過系統(tǒng)壓力試驗才能投入運行，維修周期較長。
        3 故障原因分析
        引起余熱排出系統(tǒng)電動閘閥故障的原因，可能有以下幾個方面：①電動閘閥本身質(zhì)量問題，不能滿足系統(tǒng)正常工作和特殊要求；②系統(tǒng)的介質(zhì)中存在較大雜質(zhì)阻塞閥體或者劃傷閘板；③系統(tǒng)存在設(shè)計缺陷或運行管理人員在操作方面存在問題。具體探討如下。
        在本型反應(yīng)堆的其它系統(tǒng)（如安全注射系統(tǒng)、壓力安全系統(tǒng)、凈化系統(tǒng)）中也使用相同型號的電動閘閥，而沒有出現(xiàn)同類故障，基本可以排除電動閘閥本身質(zhì)量問題。而壓水堆對水質(zhì)的要求很高，進行定期測量，且設(shè)計有凈化系統(tǒng)，并且余熱排出系統(tǒng)的電動閘閥位置相對較高，較大雜質(zhì)進入閘閥的可能性較小。在設(shè)計和使用方面進行分析：閘閥是截斷閥，利用閘板來接通（全開）或截斷（全關(guān)）管路中的介質(zhì)［1］。它明確要求不允許作為截流用，使用中避免將閘板微量開啟，以防高速流動的介質(zhì)的沖蝕會加速密封面的損壞。閘閥的密封性能不及截止閥，許多資料明確說明不宜用作調(diào)節(jié)介質(zhì)的流量和壓力；如長期用于調(diào)節(jié)，密封面易被介質(zhì)沖刷磨損，影響密封性能；另外閘閥的介質(zhì)在高溫、高壓時，由于溫度的變化可能使閘板鍥死。
        在本系統(tǒng)的設(shè)計中，電動閘閥的一個功用就是在反應(yīng)堆冷停堆時進行流量調(diào)節(jié)，控制降溫速率。在實際運行過程中，其中一個電動閘閥正是長期處于微開狀態(tài)，這就不符合電動閘閥的設(shè)計使用要求。這樣的設(shè)計和使用，是造成電動閥故障的潛在原因，同時也給操作人員的運行操作帶來不便。由于這種閘閥的行程短，手動調(diào)控很困難，基本依靠點動來完成；因為系統(tǒng)沒有流量顯示，更沒有閘閥的行程顯示和控制，運行人員只能憑經(jīng)驗進行手動調(diào)控，但因每次調(diào)節(jié)點動很難一次到位，至少要點動兩三次，而每次冷停堆般需要調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)三到四次以上；頻繁的動作又增加的閘閥閘可板的故障幾率。
        4 故障解決方案
        通過前面的分析知道，由于設(shè)計使用中錯誤地將電動閘用作流量調(diào)節(jié)閥，且在實際運行過程中長期處于微開狀態(tài)，造成電動閘閥封閉不嚴和卡閥的常見故障，同時也使余熱在排出過程中流量和降溫速率調(diào)控變得異常復(fù)雜和困難。簡單的解決辦法是在系統(tǒng)上增加一個電動調(diào)節(jié)閥。系統(tǒng)的降溫降壓過程實質(zhì)上是一種熱傳遞和熱交換的過程。降溫速率的控制實際上就是對熱傳遞速率的調(diào)節(jié)。通?？捎蓛煞N途徑實現(xiàn)：①在一次側(cè)（高溫側(cè)）加裝調(diào)節(jié)閥，通過調(diào)節(jié)高溫介質(zhì)流量來控制降溫速率；②在二次側(cè)（冷卻介質(zhì)側(cè)）加裝調(diào)節(jié)閥，對通過調(diào)節(jié)進入換熱器的冷卻劑的流量進行調(diào)控。這就存在是在一次側(cè)加裝電動調(diào)節(jié)閥還是二次側(cè)加裝的問題。
        在余熱排出系統(tǒng)一次側(cè)增設(shè)電動調(diào)節(jié)閥，其在系統(tǒng)運行過程長期處于微開狀態(tài)，保持一定的自流傳熱。在降溫降壓過程中用來進行流量調(diào)節(jié)，實際控制降溫速率。能比較有效的解決電動閘閥卡閥和關(guān)閉不嚴的問題。但系統(tǒng)的一次側(cè)增加一個電動調(diào)節(jié)閥也帶來一些不利的因素。首先，增加一個電動調(diào)閥的同時為實現(xiàn)有效的流量控制，將增大閥門的行程和增加減速機構(gòu)，體積比較大，增加系統(tǒng)的復(fù)雜性的同時會占用反應(yīng)堆倉的有限空間；其二因為余熱排出系統(tǒng)一次側(cè)介質(zhì)屬于高溫高壓、具有放射性，對電動調(diào)節(jié)閥的工藝、材料和可靠性要求非常高，不易實現(xiàn)；其三是維護保養(yǎng)困難、故障后維修性差；其四是一次側(cè)加裝電動調(diào)節(jié)閥，并沒有改變對降溫速率的估算方法，對于運行人員來說操作難度沒有太大改善。
        在二次側(cè)加裝電動調(diào)節(jié)閥，通過控制二次側(cè)冷卻介質(zhì)的流量來調(diào)控降溫速率，相對來說具有諸多優(yōu)點：①因其二次側(cè)無放射性，可以設(shè)置在堆倉外部，不會占用反應(yīng)堆倉有限空間，易于操作，維護和保養(yǎng)；②其余熱排出系統(tǒng)的二次側(cè)介質(zhì)屬于常溫、低壓系統(tǒng)，其要求標準低，調(diào)節(jié)閥應(yīng)用技術(shù)成熟，易于實現(xiàn)；③通過二次側(cè)進行調(diào)節(jié)，一次側(cè)保持較大流量，系統(tǒng)進出口實現(xiàn)小溫差，對系統(tǒng)設(shè)備安全性更有利；④其一次側(cè)流量恒定，便于對降溫速率進行估算。
        降溫速率的估算原理：通過二次側(cè)流量進行調(diào)節(jié)情況下，一次側(cè)流量Q（t/h）保持恒定，在補水均勻和每小時補水量比較小的話，可忽略補水的制冷效果后可認為一次側(cè)介質(zhì)總量G（噸）不變，余熱排出系統(tǒng)一次側(cè)進出口溫度T1、T2（℃），ΔT為降為速率（℃/h），其中K是一次熱源介質(zhì)的比熱，為常量。
        根據(jù)熱傳遞平衡：KQ（T1－T2）=KG×ΔT；
        其降溫速率可估算為：ΔT=（T1－T2）×Q/G；
        驗證方法：在不補水的情況下，定時測量反應(yīng)堆出口溫度，計算變化速率，與估算值進行比對，計算其誤差。
        5 結(jié)語
        通過上述分析，可得出某型壓水動力堆余熱排出系統(tǒng)電動閘閥常見的卡閥、封閉不嚴的故障，是由于設(shè)計錯誤（將電動閘閥用作流量調(diào)節(jié)閥）和使用不當(dāng)（長時間處于微開狀態(tài)）造成的。針對以上問題解決方案：①在余熱排出系統(tǒng)的二次側(cè)加裝電動或手動調(diào)節(jié)閥，通過調(diào)節(jié)控制冷卻水的流量來控制降溫速率；②一次側(cè)電動閘閥則保持全開或者全關(guān)標準狀態(tài)。
        參考文獻：
        ［1］胡億溈，劉欣中，李建梅.實用管工手冊［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.
        ［2］嚴春，馮昌琪.非能動余熱排出系統(tǒng)瞬態(tài)特性分析［J］.應(yīng)用科技，2009（10）：61－64.
        ［3］中國電力投資集團公司培訓(xùn)中心.正常余熱去除系統(tǒng)［EB/OL］.http：//wenku.baidu.com/view187c3648bdOd233d4b14e695e.html.