介紹了自力式背壓調(diào)節(jié)閥的特性，分析了國(guó)內(nèi)某核電站用輔助給水儲(chǔ)罐直接作用式背壓調(diào)節(jié)閥排量不足的原因，提出了將閥門(mén)更換為指揮器操作型背壓調(diào)節(jié)閥的解決措施，并通過(guò)開(kāi)啟行程和流量系數(shù)試驗(yàn)，證明指揮器操作型背壓調(diào)節(jié)閥滿足工況要求。

1、概述

　　自力式壓力調(diào)節(jié)閥是一種無(wú)需外來(lái)能源，依靠被測(cè)介質(zhì)自身壓力，按預(yù)先設(shè)定值，進(jìn)行自動(dòng)壓力調(diào)節(jié)的控制裝置，自力式壓力調(diào)節(jié)閥在石化和電力輔助給水儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)使用較為普遍。本文針對(duì)國(guó)內(nèi)某核電輔助給水儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)的自力式背壓調(diào)節(jié)閥排量不足問(wèn)題進(jìn)行了分析，并提出了閥門(mén)換型的解決措施。

2、工作原理

　　核電輔助給水系統(tǒng)的給水儲(chǔ)罐儲(chǔ)存除鹽除氧水，水上部采用氮?dú)夥忾]以保護(hù)水不受空氣的污染。儲(chǔ)罐的氮封系統(tǒng)(圖1) 包括進(jìn)氣和排氣兩部分。進(jìn)氣部分主要裝置包括1個(gè)自力式減壓閥和1個(gè)手動(dòng)隔離閥，排氣部分主要裝置包括1 個(gè)自力式背壓調(diào)節(jié)閥和1個(gè)手動(dòng)隔離閥。正常運(yùn)行時(shí)，進(jìn)氣和排氣管道的手動(dòng)隔離閥保持開(kāi)啟，氮?dú)鈴墓┙o系統(tǒng)引入，經(jīng)減壓閥減壓后供給儲(chǔ)罐。儲(chǔ)罐氮?dú)鈮毫σ�求穩(wěn)定在10kPa(g) 左右。

圖1 給水儲(chǔ)罐氮封系統(tǒng)流程

　　當(dāng)儲(chǔ)罐充水或氮封系統(tǒng)減壓閥失效時(shí)，儲(chǔ)罐的壓力會(huì)異常升高。為了防止儲(chǔ)罐因超壓而損壞，背壓調(diào)節(jié)閥開(kāi)啟排放多余的氮?dú)狻１硥赫{(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟設(shè)定壓力為12kPa(g) ，要求的最大排量為316Nm3/h。在核電廠試驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)儲(chǔ)罐的充水速度為40t/h 時(shí)，儲(chǔ)罐的高壓報(bào)警裝置( 報(bào)警設(shè)定值為13kPa(g) ) 被觸發(fā)，這表明背壓調(diào)節(jié)閥的排量達(dá)不到系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。

3、原因分析

　　3.1、功能和結(jié)構(gòu)

　　背壓調(diào)節(jié)閥為介質(zhì)直接作用型，氣室膜片的取壓孔設(shè)置在閥門(mén)內(nèi)部(圖2) 。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，閥門(mén)的氣室彈簧預(yù)緊力大于作用在膜片上的介質(zhì)壓力，使得閥瓣壓緊閥座，閥門(mén)保持關(guān)閉。當(dāng)介質(zhì)壓力達(dá)到或超過(guò)設(shè)定壓力時(shí)，膜片下方的介質(zhì)壓力能夠克服彈簧的預(yù)緊力，使閥門(mén)開(kāi)啟。閥門(mén)的開(kāi)度與閥門(mén)的超壓成正比。

圖2 直接作用型背壓調(diào)節(jié)閥

　　直接作用型背壓調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外形尺寸小，不需要設(shè)置外部取壓口，安裝方便。但是，閥門(mén)設(shè)定壓力精度不高，且在超壓工況有頻跳的現(xiàn)象。由于閥門(mén)膜片的取壓孔位于閥腔內(nèi)，當(dāng)閥門(mén)開(kāi)啟并排放流量時(shí)，儲(chǔ)罐至閥門(mén)入口，以及閥門(mén)入口至閥門(mén)中腔都有流動(dòng)引起的壓力損失，此處所取的壓力低于儲(chǔ)罐的壓力，不利于閥門(mén)達(dá)到要求的開(kāi)度。另外閥門(mén)采用流關(guān)型結(jié)構(gòu)，閥門(mén)開(kāi)啟后介質(zhì)的流動(dòng)不利于維持閥門(mén)的開(kāi)啟。當(dāng)閥門(mén)開(kāi)啟排放流量時(shí)，閥腔內(nèi)部流動(dòng)紊亂，壓力脈動(dòng)較大，膜片經(jīng)受壓力脈動(dòng)會(huì)引起閥門(mén)顫振，容易引起膜片、閥桿及導(dǎo)向面損傷。閥門(mén)的閥瓣/閥座采用金屬密封(堆焊司太立合金) ，密封性能差。

　　3.2、水力計(jì)算

　　氮封系統(tǒng)中，背壓調(diào)節(jié)閥與給水儲(chǔ)罐中間安裝有1個(gè)手動(dòng)隔離閥、4 個(gè)彎頭(3 個(gè)90°，1 個(gè)30°) 和4.1m 長(zhǎng)的管道。經(jīng)管路水力計(jì)算，在最大工作溫度(60℃) 下排放設(shè)計(jì)要求的最大流量(316 Nm³/h)時(shí)，閥門(mén)上游管道的氣體平均速度達(dá)到17.9m/s( 氣體動(dòng)壓0.18kPa) ，從儲(chǔ)罐到背壓調(diào)節(jié)閥入口有0.73kPa 的壓損，假定儲(chǔ)罐內(nèi)氮?dú)鈮毫�達(dá)到報(bào)警壓力13.0kPa(g) ，減去閥門(mén)上游的壓損和氣體動(dòng)壓(該動(dòng)壓不能利用) ，閥門(mén)入口靜壓僅為12.09kPa(g) ，閥門(mén)出口靜壓為0.72kPa(g) ( 該出口靜壓是用于克服下游排放管道的壓損) 。

　　由于閥門(mén)入口至閥門(mén)中腔有一定壓損，閥門(mén)中腔取壓孔處的壓力會(huì)低于閥門(mén)入口靜壓，即氣室膜片接收到的壓力會(huì)低于閥門(mén)入口靜壓12. 09kPa(g) 。按閥門(mén)設(shè)定壓力12.0kPa(g) ，此時(shí)膜片接收到的超壓小于0.09kPa (g ) ，不到設(shè)定壓力的0.75%。經(jīng)分析，閥門(mén)在如此小的超壓下無(wú)法達(dá)到要求的排量。

4、結(jié)語(yǔ)

　　相對(duì)于直接作用型背壓調(diào)節(jié)閥，指揮器操作型背壓調(diào)節(jié)閥具有控制精度高、密封性好、可防止頻跳等優(yōu)點(diǎn)，其性能滿足核電廠的設(shè)計(jì)要求。