一．核電閥門發(fā)展現(xiàn)狀 　　核電閥門是核電站中量大面廣的水壓設(shè)備，它連接整個(gè)核電站的300余個(gè)系統(tǒng)，是核電站安全運(yùn)行的關(guān)鍵附件。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，*現(xiàn)有核電機(jī)組500余座，總裝機(jī)容量達(dá)4億KW以上，其反應(yīng)堆類型主要有壓水堆（PWR）、沸水堆（BWR）、石墨堆（LGR）、快中子堆（FBR）、高溫氣冷堆（HTGR）、重水堆（PHWR）。其中，壓水堆占整個(gè)堆型的50％以上。 　　我國(guó)從50年代開始研究和應(yīng)用核動(dòng)力技術(shù)，至今已建成和正在建設(shè)多座核電站。自1985年建成的浙江秦山一期核電站，結(jié)束了我國(guó)大陸無核電的歷史以來，我國(guó)先后建成了廣東大亞灣核電站、秦山二期核電站、秦山三期核電站、廣東嶺澳核電站、江蘇田灣核電站。這些核電站中，廣東大亞灣、嶺澳和秦山一期、二期、江蘇田灣為壓水堆型核電站，秦山三期為重水堆型核電站。 　　核電閥門，在核電站設(shè)備中雖為附件，但至關(guān)重要。核電用閥門比常規(guī)的大型火力發(fā)電站用閥門其技術(shù)特點(diǎn)和要求要高。閥類一般有閘閥、截止閥、止回閥、蝶閥、安全閥、主蒸汽隔離閥、球閥、隔膜閥、減壓閥和控制閥等；具有代表性閥門的zui高技術(shù)參數(shù)為：zui大口徑DN1200mm（核3級(jí)的蝶閥）、DN800mm（核2級(jí)的主蒸汽隔離閥）、DN350mm（核1級(jí)的主回路閘閥）；zui高壓力：約CL1500；zui高溫度：約350℃；介質(zhì)：冷卻劑（硼化水）等。目前，核電機(jī)組用閥主要類型如下： 　　1．閘閥： 　　a）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。 　　b）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。 　　c）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℃。 　　d）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。 　　e）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，開啟或關(guān)閉閥門只能在壓力降為△P≤1.0MPa下進(jìn)行。 　　f）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。 　　g）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。 　　h）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。 　　2．截止閥： 　　主要用在輔助管線上，介質(zhì)為中等參數(shù)的水和蒸汽蝶閥通徑DN10~350mm，公稱壓力PN17.2MPa；工作溫度T371℃，該閥多為波紋管密封，焊接連接。 　　3．蝶閥： 　　主要用在核電廠冷卻系統(tǒng)中，公稱氣動(dòng)球閥.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)電動(dòng)球閥蝶閥，公稱通徑DN400～1200mm。 　　核電閥門發(fā)展技術(shù)要求與市場(chǎng)前景綜述 　　2007/4/17/08：45來源氣動(dòng)蝶閥網(wǎng) 　　現(xiàn)有網(wǎng)友評(píng)論0條進(jìn)入論壇 　　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)是電動(dòng)蝶閥短、尺寸小、重量輕、可用交、直流電源來操作，動(dòng)作時(shí)間在零點(diǎn)幾秒到3秒。 　　5．調(diào)節(jié)閥： 　　為了保證核動(dòng)力裝置的自動(dòng)化，閘閥量的調(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)）來操縱的調(diào)節(jié)閥；靠工作介調(diào)節(jié)閥本身而無外部能源操縱的調(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zui廣的是雙座和單座調(diào)節(jié)閥。 止回閥電站用調(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T538℃ 　　6．安全閥： 　　在核電廠的一回路上，安全閥一般安裝在容積補(bǔ)償器上安全閥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)球閥閥（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)范圍電磁閥稱通徑DN15~1500mm；公稱壓力PN2.0~70MPa；工作溫度T-253~535℃。 　　7．保護(hù)閥和分相閥 　　保護(hù)閥如同安全閥一樣，平衡閥防止所在系統(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呼吸閥保護(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，截止閥速動(dòng)作閥的公稱通徑可達(dá)DN700～800mm。 　　8．快速動(dòng)作閘閥： 　　是用來把蒸汽發(fā)生器和汽輪機(jī)斷開，其工作介質(zhì)為蒸汽，工作壓力級(jí)為Cla隔膜閥s600～2500，公稱管徑為21/2in～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。 　　9柱塞閥相閥： 　　在核動(dòng)力裝置的分相閥中，主要使用的是蒸汽疏水閥，主要用來自動(dòng)地排除蒸汽管道內(nèi)的凝結(jié)水，通液位計(jì)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。 　　核電站用疏水閥減壓閥圍：公稱通徑DN25~50mm；公稱壓力PN6.3~15MPa。 　　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。 　疏水閥該閥在核島系統(tǒng)中約占所用閥門總數(shù)的26.2％。 　　11．球閥： 　　公稱通徑DN6~350mm；公稱壓力PN1.0~14.5MPa；旋塞閥度T-196~500℃。該閥在核島系統(tǒng)中約占所用閥門總數(shù)的12.8％。 　　12．止回閥： 　　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。 　　14．其它： 　　如減壓閥、緊急切斷閥、自動(dòng)閥等。 　　二．國(guó)內(nèi)核電閥門制造存在的問題 　　由于國(guó)內(nèi)閥門設(shè)計(jì)、制造和生產(chǎn)能力低于*進(jìn)水平，加之自動(dòng)化控制水平的限制，故，在重要的核電閥門技術(shù)方面一直未有突破。主要表現(xiàn)在： 　　1．設(shè)計(jì)水平不高 　　國(guó)內(nèi)閥門的設(shè)計(jì)水平與科技發(fā)達(dá)國(guó)家相比，有很大差距。至今，一些主蒸汽隔離閥、大口徑安全閥、抗地震控制閥等技術(shù)含量高的核電閥門仍未取得重大突破。 　　2．制造設(shè)備、工藝落后 　　國(guó)內(nèi)核電閥門制造設(shè)備大多以機(jī)床為主，產(chǎn)品制造精度偏低，加之，其制造工藝水平落后，例如，鍛焊結(jié)構(gòu)時(shí)采用的真空電子束焊接工藝和剪切擠壓技術(shù)都未得到普遍的推廣應(yīng)用，故，制造出來的閥門遠(yuǎn)不能滿足核電？？構(gòu)控制水平差 　　國(guó)內(nèi)核電閥門配套驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其性能和控制水平只相當(dāng)于國(guó)外二十世紀(jì)八十年代水平，其動(dòng)作靈敏度差，可靠性總體水平落后。 　　4．自動(dòng)化控制能力滯后 　　自動(dòng)化控制能力包括信號(hào)采集、信號(hào)比較、信號(hào)放大、信號(hào)返回等一系列控制能力。核電20萬千瓦以上的大型機(jī)組普遍采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制。而國(guó)內(nèi)核電閥門的計(jì)算機(jī)水平滯后于發(fā)達(dá)國(guó)家，故，核電系統(tǒng)的閥門自動(dòng)化控制能力也處于滯后的狀態(tài)。 　　三．核電閥門市場(chǎng)需求 　　*現(xiàn)有核電機(jī)組500余座，我國(guó)已建成6座（總裝機(jī)容量達(dá)870萬KW）。目前，我國(guó)正計(jì)劃籌建4座——秦山一期擴(kuò)建兩臺(tái)30萬KW機(jī)組；秦山二期3、4號(hào)機(jī)組；三門核電6臺(tái)百萬KW級(jí)核電機(jī)組；田灣核電站4臺(tái)百萬KW級(jí)核電機(jī)組。據(jù)悉，在2020年之前，我國(guó)還將計(jì)劃在廣東深圳嶺東、陽(yáng)江和臺(tái)山；重慶涪陵；大連等地?cái)M建20余座核電站。 　　目前，我國(guó)又開始致力于研究*的第三代技術(shù)核電機(jī)組，該工程已納入2006年起的國(guó)家第十一個(gè)五年計(jì)劃，預(yù)計(jì)到2020年將建成可商用的原型核反應(yīng)快堆。第三代壓水堆核電技術(shù)的安全性相當(dāng)高，能有效預(yù)防和緩解類似切爾諾貝利核電站那樣的爆炸泄漏嚴(yán)重事故；同時(shí)，該技術(shù)縮短了建設(shè)周期，18~24個(gè)月?lián)Q一次核原料，延長(zhǎng)了機(jī)組壽命60年，大大提高了經(jīng)濟(jì)性。 　　據(jù)了解，根據(jù)我國(guó)能源規(guī)劃，2020年核電將發(fā)展到4千萬千瓦，占總裝機(jī)容量的4％~5％。 　　從我國(guó)核電機(jī)組的發(fā)展來看，核電閥門的需求量遠(yuǎn)高于同容量級(jí)的火電站。 　　以容量為80萬千瓦的核電站為例，通徑DN25~1000mm的閥門需求量為8000~10000臺(tái)，為同類火電站的2~3倍。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，一座有2套百萬KW級(jí)核電機(jī)組的核電站需各類閥門3萬臺(tái)，按每年有250萬KW核電機(jī)組建設(shè)計(jì)算，每年核電閥門的需求量在3.8萬余臺(tái)。據(jù)國(guó)家“十一?五”規(guī)劃預(yù)測(cè)，“十一?五”期間，核電站的閥門需求額將為30億元，年均需求為6億元左右。另外，由于核電站花在閥門上的維修費(fèi)一般占核電站維修總額的50％以上，故，每年核電站花費(fèi)在閥門上的維修費(fèi)用約為1.5億元。由此來看，核電閥門的市場(chǎng)需求量是相當(dāng)大的。 　　四．核電閥門技術(shù)要求 　　核電閥門，由于其使用工況特殊、復(fù)雜、惡劣，加之量大面廣，故其要求較高。 　　1．核電閥門工作條件： 　　核電閥門除了其工況環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜之外，其輸送介質(zhì)的放射性和溫度、壓力等級(jí)的苛刻性也是很特殊的。 　　核電閥門輸送的介質(zhì)主要為：飽和蒸汽、冷凝水、放射性水蒸汽重水、輻照腐蝕物、放射性介質(zhì)、稀硫酸和堿液、二氧化碳、鈉、氦、油、真空等各種流體介質(zhì)。 　　一回路上的大通徑閥門工作條件是zui復(fù)雜的，在現(xiàn)階段核動(dòng)力裝置上的蒸汽參數(shù)比熱電廠的蒸汽參數(shù)（壓力22.5MPa、溫度565℃）要低，但核電廠運(yùn)行條件卻復(fù)雜得多。在液態(tài)金屬冷卻劑的快中子反應(yīng)堆裝置上，蒸汽參數(shù)為zui高（汽輪機(jī)前的蒸汽溫度為600℃，壓力為14.0MPa）。 　　2．核電閥門常見故障類型 　　在核電站系統(tǒng)中運(yùn)行的閥門，zui常見的故障類型有如下四種： 　?、匍y桿泄漏 　　②閥座泄漏 　?、蹐?zhí)行機(jī)構(gòu)選配過大和關(guān)閉力矩過高引起的密封面損壞 　?、芡庑孤?　　3．核電閥門技術(shù)要求 　　根據(jù)核電閥門運(yùn)行的實(shí)際工況，核電閥門其技術(shù)特點(diǎn)和要求比火力發(fā)電閥門更高。核電閥門的技術(shù)要求除了閥門常規(guī)的技術(shù)要求外，還要著重考慮介質(zhì)中雜質(zhì)的污染、環(huán)境溫度、運(yùn)行溫度、環(huán)境濕度、放射性、直流電源及電壓波動(dòng)、有關(guān)地震和振動(dòng)條件下穩(wěn)定性的技術(shù)要求、安全等級(jí)等等。 　?、俸穗婇y門的設(shè)計(jì) 　　a）強(qiáng)度設(shè)計(jì) 　　核電閥門設(shè)計(jì)中，強(qiáng)度計(jì)算是*的。除常規(guī)的強(qiáng)度計(jì)算、有限元分析和抗震計(jì)算分析外，對(duì)核安全1級(jí)的閥門，還要求進(jìn)行：一次薄膜應(yīng)力的極限計(jì)算、一次薄膜應(yīng)力＋彎曲應(yīng)力的極限計(jì)算、與回路啟——停循環(huán)有關(guān)的一次加二次應(yīng)力變化幅度的極限計(jì)算、除回路中啟——停工況以外的一次加二次應(yīng)力的變化幅度極限計(jì)算、疲勞性能分析。 　　b）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 　　由于核電系統(tǒng)輸送介質(zhì)大多帶有放射性，不允許有任何泄漏，故結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中閥門的填料、波紋管、閥座的密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尤為重要（閥體的形狀設(shè)計(jì)，規(guī)定在ASME標(biāo)準(zhǔn)中）。 　　國(guó)外，填料一般采用多重密封結(jié)構(gòu)、Ω環(huán)密封結(jié)構(gòu)和填料層之間夾碟簧的填料箱密封結(jié)構(gòu)。波紋管一般采用組合波紋管密封結(jié)構(gòu)。對(duì)重要的高壓閥門，閥座采用鍛造結(jié)構(gòu)。此外，閥體與管道的連接采用對(duì)接或承插焊接結(jié)構(gòu)。 　?、诤穗婇y門的材料 　　核電閥門的材料必須具有良好的耐腐蝕、抗輻照、抗沖擊和抗晶間腐蝕。一般情況下： 　　a）承壓零件必須采用ASMEBPVC-Ⅱ-D-1表2A和表2B中的材料要求 　　b）閥桿和承壓螺栓常采用沉淀硬化鋼制造 　　c）填料多用石墨纖維、純石棉或膨脹石墨 　?、酆穗婇y門驅(qū)動(dòng)裝置 　　核電閥門驅(qū)動(dòng)裝置的性能和質(zhì)量非常重要和關(guān)鍵，必須具有安全操作的可靠性，同時(shí)，應(yīng)能承受溫度、壓力、濕度、輻照、地震破壞、化學(xué)污染及所供電源變化的zui大值，而且必須在發(fā)生失水故障的情況下，仍能在規(guī)定的期限內(nèi)工作（一般標(biāo)準(zhǔn)為14天）。 　　此外，除了驅(qū)動(dòng)裝置的電動(dòng)部件要求用O形密封圈將其與外部環(huán)境密封隔離之外，驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)者還應(yīng)考慮核電工況用高壓閥門的快速操作問題（一般標(biāo)準(zhǔn)，CL1500的14”以下的閥門，其快速操作時(shí)間為10秒）。 　　④核電閥門的試驗(yàn)與檢驗(yàn) 　　a）核電閥門需進(jìn)行常規(guī)的水壓試驗(yàn)——殼體試驗(yàn)、閥瓣強(qiáng)度試驗(yàn)、上密封試驗(yàn)、閥座密封試驗(yàn)、填料密封試驗(yàn)； 　　b）對(duì)帶有執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如電動(dòng)、氣動(dòng)閥進(jìn)行抗震試驗(yàn)； 　　c）對(duì)所有操作形式的閥門進(jìn)行靜壓壽命試驗(yàn)； 　　d）對(duì)一回路的重要閥門還必須經(jīng)過冷態(tài)、熱態(tài)和LOCA事故（即失水事故）的試驗(yàn)。 　?。绹?guó)的ASME、日本的JEM等標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)上述試驗(yàn)及檢驗(yàn)作了詳細(xì)描述，并提供了評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。） 　　五．核電閥門發(fā)展趨勢(shì) 　　1．核電機(jī)組發(fā)展方向 　　據(jù)資料分析，在核電站的建設(shè)中，機(jī)組容量的發(fā)展方向，國(guó)外主要向130萬、140萬及150萬千瓦方向發(fā)展。國(guó)內(nèi)主要向80萬、90萬及100萬方向發(fā)展。核電設(shè)備將向大型化、高參數(shù)、高性能方向發(fā)展。 　　2．核電閥門發(fā)展方向 　　隨著核工業(yè)的發(fā)展，核電站設(shè)備大型化、高參數(shù)、高性能及可靠性、安全性的要求越來越高。這就要求核電閥門也能適應(yīng)這種發(fā)展趨勢(shì)。 　　核電用閥發(fā)展的具體類型、參數(shù)如下： 　?、艧o填料函的閘閥： 　　a液壓驅(qū)動(dòng)閘閥。該閥借助自身壓力水推動(dòng)活塞開啟或關(guān)閉，該閥公稱通徑：DN350、400mm；工作壓力：PN17.5MPa；工作溫度：315℃。 　　b全封閉型電動(dòng)閘閥。該閥應(yīng)采用特制的屏閉式電機(jī)，通過浸水工作的內(nèi)行星減速機(jī)構(gòu)使閘板作啟閉運(yùn)動(dòng)。該閥公稱通徑：DN100~800mm；工作壓力：PN2.5~45.0MPa；工作溫度：200~500℃。 　?。ㄗⅲ荷鲜鰞煞N無填料函閘閥優(yōu)點(diǎn)：沒有填料密封，避免了外漏點(diǎn)，同時(shí)，減少能耗。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)較高。） 　?、平刂归y： 　　用于輔助管路上的截止閥。 　　該閥通常為三種結(jié)構(gòu)，即填料式截止閥、波紋管式截止閥和金屬膜片式截止閥。該閥介質(zhì)為中等參數(shù)（中溫、中壓）的水和蒸汽；公稱通徑：DN10~150mm。 　?、堑y： 　　用于冷卻系統(tǒng)和安全殼內(nèi)輸送空氣介質(zhì)的系統(tǒng)中的蝶閥。該閥通常為三種結(jié)構(gòu)，即同軸直連式襯膠蝶閥、偏心式金屬密封蝶閥和雙動(dòng)式（蝶板在回轉(zhuǎn)前先脫開密封面再回轉(zhuǎn)）金屬密封蝶閥。該閥公稱通徑：DN≤2500mm；工作壓力：PN＜4.0MPa；工作溫度：100~150℃。此外，用于風(fēng)道系統(tǒng)中的快速關(guān)閉蝶閥，其公稱通徑：DN400~1200mm也列為發(fā)展的方向。 　　⑷帶探測(cè)器的先導(dǎo)式安全閥： 　　用于核島系統(tǒng)中的帶探測(cè)器的先導(dǎo)式安全閥。采用帶探測(cè)器的先導(dǎo)式安全閥，可以根據(jù)壓力與彈簧力平衡的敏感關(guān)系，來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)上避免卡阻問題。該閥采用正作用式帶彈簧預(yù)緊和波紋管密封的閥瓣結(jié)構(gòu)，可以保證可靠的密封。該閥公稱通徑：DN600mm；工作壓力：PN1.265MPa。 　?、芍够亻y型隔離閥： 　　用于蒸汽系統(tǒng)的止回閥型隔離閥，其結(jié)構(gòu)形狀類似于升降式止回閥。該閥公稱通徑：DN64~800mm（21/2in~30in）；工作壓力：PN1.0~42.0MPa（Class600~2500）；工作溫度：-29~1050℃。 　?、手髡羝綦x閥 　　核島和常規(guī)島用主蒸汽隔離閥、主給水閥門，其公稱通徑：DN800mm；公稱壓力：40.0MPa；溫度700℃； 　　此外，滿足地震要求的安全閥、核燃料提取用的軟硬密封高真空電磁閥、上裝式核電球閥也是急需開發(fā)的核電閥門。