核電閥門概述 核電閥門的定義 核電電動閥門的定義 核電氣動閥門的定義 核電閥門 核電站閥

導(dǎo) 言

     之前介紹組合式減壓閥在國華惠州熱電應(yīng)用，現(xiàn)在介紹在核電站的設(shè)備中，閥門雖然只是配件，但是它的作用卻不容忽視，因為閥門對核電站的正常、安全和可靠運行具有極為重要的作用。由于在核電站內(nèi)閥門的使用量大面廣，可以說幾乎電站的每一個系統(tǒng)都離不了閥門，以一座有兩套百萬千瓦級機組規(guī)模的壓水堆型核電站為例，閥門用量就需約3萬臺。雖然閥門的投資額占核電站總投資額的2%左右，而每年電站花費在閥門上的維修費用卻要占維修總額的一半以上。其中一些重要的閥門產(chǎn)品，如主蒸汽隔離閥、穩(wěn)壓器安全閥和主蒸汽安全閥等也都是核電站中的十分關(guān)鍵的設(shè)備。還有不少應(yīng)用在一回路系統(tǒng)各種核級閥門都直接關(guān)系到核電站的正常和安全運行，同樣不允許出現(xiàn)任何差錯。根據(jù)原子能組織(IAEA)核電站事故案例反映，因閥門故障和失效造成的停機或停堆事故，甚至核泄漏占的比重不小，因此必須引起閥門行業(yè)足夠的重視。

1、核電閥門的定義
     核電閥門是指在核電站中核島NI、常規(guī)島CI和電站輔助設(shè)施BOP系統(tǒng)中使用的閥門。從安全級別上分為核安全Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、非核級。其中核安全Ⅰ級要求高。核電閥門在核電站中是使用數(shù)量較多的介質(zhì)輸送控制設(shè)備，是核電站安全運行中的*的重要組成部分。

2、閥門在核電站中的重要性    

在核電站的設(shè)備中閥門雖然只是配件，但是它的作用卻不容忽視，因為閥門對核電站的正常、安全和可靠運行具有極為重要的作用。由于在核電站內(nèi)閥門的使用量大面廣，可以說幾乎電站的每一個系統(tǒng)都離不了閥門，以一座有兩套百萬千瓦級機組規(guī)模的壓水堆型核電站為例，閥門用量就需約3萬臺。雖然閥門的投資額占核電站總投資額的2%左右，而每年電站花費在閥門上的維修費用卻要占維修總額的一半以上。其中一些重要的閥門產(chǎn)品，如主蒸汽隔離閥、穩(wěn)壓器安全閥和主蒸汽安全閥等也都屬于核電站中的十分關(guān)鍵的設(shè)備。還有不少應(yīng)用在一回路系統(tǒng)各種核級閥門都直接關(guān)系到核電站的正常和安全運行，同樣不允許出現(xiàn)任何差錯。根據(jù)原子能組織(IAEA)核電站事故案例反映，因閥門故障和失效造成的停機或停堆事故，甚至核泄漏占的比重不小，因此必須引起閥門行業(yè)足夠的重視。

3、核電閥門的定義技術(shù)要求
與常規(guī)的大型火力發(fā)電站用閥門相比較，雖然在壓力和溫度 等參數(shù)上壓水堆型的核電站閥門較低些，但核電站用閥門卻有更高的技術(shù)特點和要求。

3.1 強度和剛度    

在設(shè)計上首先應(yīng)考慮閥門的主要部件能承受持久的或瞬時的壓力和溫度交變下的各種載荷的作用力，而不應(yīng)出現(xiàn)明顯的彈塑性變形。除常規(guī)的強度計算外還應(yīng)采用有限元應(yīng)力分析和抗震計算分析等方法來確保閥門產(chǎn)品的可靠性。

3.2 密封性    

由于核反應(yīng)堆的一回路系統(tǒng)的輸送介質(zhì)大多帶有放射性，因此不允許有任何外泄漏發(fā)生，必須在閥門的結(jié)構(gòu)設(shè)計、密封件(波紋管、膜片、填料和墊片等)的選用、材料和成品的質(zhì)量檢測控制等方面，采取嚴格有效的措施來保證。閥體與管道的連接也大多采用對接或承插焊接。
3.3 使用壽命     由于核電站建設(shè)的投資大，成本回收期長，如停工一天造成的經(jīng)濟損失約合人民幣上千萬元。因此閥門符合設(shè)計規(guī)范，以盡量減少維修次數(shù)和縮短維修周期。一般規(guī)定要求使用壽期為30~40年。為此，應(yīng)按照給定的概率，來驗證閥門具備完成規(guī)定工作循環(huán)的能力。

3.4 清潔度     核反應(yīng)堆一回路系統(tǒng)內(nèi)輸送的介質(zhì)為高純度的硼化水，因此對與介質(zhì)接觸的相關(guān)部件不僅要有清潔度要求，而且內(nèi)腔各接觸介質(zhì)的零部件表面要光滑，金屬表面粗糙度Ra<6.3μm。所有與閥門接觸的人體、物體、裝備工具和介質(zhì)等都必須符合相關(guān)清潔規(guī)程的要求。

3.5 安全可靠性     閥門需要在各種設(shè)計工況(包括正常、異常、危急和事故)下可靠的使用，甚至在遭受地震災(zāi)害或LOCA失水事故等情況下都能保持閥門設(shè)備的完整性和可操作性。因此樣機必須經(jīng)受各種模擬工況的試驗檢驗。

圖2 核電安全閥
3.6 材料性能     選用的材料必須具有良好的耐蝕性、抗輻照、抗沖擊和抗晶間腐蝕，因此在一些主系統(tǒng)中均采用低碳甚至超低碳奧氏體型不銹鋼作主體材料，并選用一些強度、韌性和耐溫、耐壓、抗沖蝕，抗擦傷等性能*的合金材料來做閥桿或密封面等零件。應(yīng)按要求進行各項理化性能和無損探傷檢驗。填料和墊片等非金屬密封材料中的氯、氟和硫離子的含量都應(yīng)嚴格控制，各項數(shù)據(jù)都應(yīng)低于規(guī)范規(guī)定的指標，以保證對金屬基體不造成腐蝕損傷。

3.7 控制裝置    

用于事故狀態(tài)下工作的核電站閥門，應(yīng)對系統(tǒng)起到安全保護和事故應(yīng)急處理的作用。對于這些閥門來說動作的及時和準確十分重要，不論是及時而不準確或是準確而不及時都不能滿足保護核電站的需要。如主蒸汽隔離閥按要求打開的時間僅為幾秒鐘，如果動作不及時或誤動作都將導(dǎo)致嚴重的后果。因此，閥門驅(qū)動裝置的性能和質(zhì)量非常重要和關(guān)鍵。

3.8 相關(guān)規(guī)范    

從事核電站閥門設(shè)計和制造的人員，必須首先熟悉并掌握國家頒發(fā)的一整套核安全法規(guī)和條例中的相關(guān)規(guī)定，向主管部門和國家核安全局同時提出申請，經(jīng)上級有關(guān)方審查和核準后頒發(fā)相關(guān)活動的許可證后才可開展工作。在實踐中要認真執(zhí)行我國和上一些*的法規(guī)和標準，如核安全法規(guī)HAF、核安全導(dǎo)則HAD，核行業(yè)標準EJ、美國機械工程師學(xué)會標準ASME、美國電氣與電子工程師學(xué)會標準IEEE及法國壓水堆核島機械設(shè)備設(shè)計和建造規(guī)則RCC~M等規(guī)范文件。企業(yè)標準必須以保證達到上述各種法規(guī)和規(guī)范為前提，以確保生產(chǎn)的核級產(chǎn)品符合*的規(guī)定要求。

3.9 質(zhì)量控制    

核電站閥門的生產(chǎn)企業(yè)必須建立完善的質(zhì)量保證體系，編制相應(yīng)的質(zhì)保大綱和控制質(zhì)量的相關(guān)程序和文件。在日?；顒又袊栏裾J真地按照大綱、程序和文件要求辦事，每一步驟都做到有章可依，有據(jù)可查，并接受國家核安全局和相關(guān)方對活動的隨時監(jiān)督和檢查。出現(xiàn)重大質(zhì)量情況或不符合項時活動方無權(quán)私自處理，必須報請相關(guān)方審議確定。

3.10 文檔資料    

產(chǎn)品從立項開始到出廠驗收過程，應(yīng)建立完整的檔案，包括技術(shù)規(guī)格書、設(shè)計圖紙、計算書(包括應(yīng)力和抗震分析等)、工藝規(guī)范、關(guān)鍵工藝評定、質(zhì)量計劃、跟蹤記錄、各種材料理化性能和無損檢測報告、功能性試驗報告、使用維修手冊和制造完工報告等各種文件資料提供歸檔。
3.11 核電站一回路閥門的特殊要求    

由于一回路的介質(zhì)，技術(shù)參數(shù)、環(huán)境條件對閥門的安全可靠性要求等均不同于常規(guī)電站，因此除了一般要求外，還有如下特殊要求：
1）抗輻照要求    

核電站閥門輻照累劑量為1200000GY，因此閥門選用的材料除了滿足工作介質(zhì)外，還應(yīng)耐輻照，即材料受輻照后其使用性能不改變；不活化，即材料的半衰期要短，半衰期長的材料如銅、鈷等盡量少用，甚至不用。國外準備用鎳基合金，目前我國也準備使用。
2）密封要求    

由于介質(zhì)是帶有放射性的含硼水，因此要求閥門密封性好，無外漏，法蘭密封應(yīng)安全可靠，為了保證閥桿無外漏，結(jié)構(gòu)上應(yīng)采用波紋管和中間引漏。為了便于清洗要求閥門內(nèi)外表面有一定的表面粗糙度，閥體內(nèi)應(yīng)盡量避免死角，防止沉積放射性顆粒。

3）填料、墊片要求    

由于一回路的水質(zhì)要求，不銹鋼設(shè)備的要求。特別是薄壁設(shè)備如燃料元件包殼，蒸發(fā)管子、波紋管，被氯離子破壞的水質(zhì)會引起不銹鋼設(shè)備的點腐蝕。因此要求閥門選用的填料，墊片的氯離子含量應(yīng)小于100ppm，且不含有鹵素。

4）禁用材料    

由于事故而產(chǎn)生的安全殼內(nèi)安全噴淋液中有NaOH和硼，因此閥門一般嚴禁使用鋁和鋅或鍍鋅，如果要用必須征得總體設(shè)計的同意。閥門不得選用低熔點材料如錫、鉛等，與介質(zhì)接觸的表面禁電鍍和氮化。

5）LOCA要求    

裝于安全殼內(nèi)的閥門應(yīng)滿足LOCA要求，即在失水事故狀態(tài)下閥門仍能動作，這就要求閥門選用的電動裝置、儀器、儀表及其他附件，均應(yīng)通過LOCA試驗。

6）結(jié)構(gòu)要求    

由于閥門的介質(zhì)具有放射性，所處的環(huán)境又有一定的輻照劑量，因此要求拆裝維修閥門的速度要快，故要求閥門有結(jié)構(gòu)簡單，裝拆維修容易等特點。閥體流道設(shè)計應(yīng)流暢，盡量減少或避免產(chǎn)生死角。表面光潔平滑，便于清洗，沖洗。

7）安全可靠的要求    

閥門在核電站運行中，起著十分重要的作用，閥門性能的好壞，會直接影響到核電站的安全，因此核電站要求閥門的性能必須安全可靠。為了達到這一目的，要求制造廠在為核電站正式提供產(chǎn)品前，必須選擇典型的具有代表性的閥門做樣機。樣機必須經(jīng)受一系列的型式試驗，如冷態(tài)性能試驗、熱態(tài)模擬工況試驗、壽命試驗、地震試驗、LOCA試驗等，以驗證閥門性能的安全可靠性。

8）抗震要求
     核電站要求核級閥門在電站遭受地震期間或地震后，閥門能繼續(xù)保持閥門結(jié)構(gòu)和承壓邊界的完整性，及良好的工作特性。

4、核電閥門分類介紹
     一座由兩套百萬千瓦級機組裝備的壓水堆型核電站是比較常見的合理配置，其組成為核島NI(Nuclear Island)、常規(guī)島CI(Conventional Island)和電站輔助設(shè)施BOP(Balance of Plant)三部分，而其中核島NI又包括核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)NSSS(Nuclear Steam Supply System)和核島輔助設(shè)施BNI(Balance of Nuclear Island)兩部分。NI是核電站的核心，在這里把核能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，生產(chǎn)出大量的蒸汽去提供發(fā)電。CI是核電站的主力，在這里把熱能轉(zhuǎn)化為電能(包括汽輪發(fā)電直到電源輸出的全過程)。BOP雖然不是主角，但如同設(shè)備上的螺絲釘，同樣*。在近3萬臺的閥門中這三部分的使用數(shù)量配置比例大約為NI 43.5%、CI 45%，BOP 11.5%。由此可見，CI用閥量較多，與相同等級的火電機組閥門作比較，其特點是口徑規(guī)格較大，而壓力和溫度參數(shù)不算太高。因此從技術(shù)角度來看難度相對要低于NI用閥，BOP用閥不僅量少，而且技術(shù)難度更低一些。本節(jié)只對NI部分閥門的一些情況作扼要的介紹和分析。

圖3 氣動對夾式蝶閥
     上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(組合式減壓閥,可調(diào)式減壓閥,自力式減壓閥NI用閥門按閥的類型區(qū)分主要有閘閥、截止閥、止回閥、球閥、蝶閥、隔膜閥、安全閥、減壓閥、疏水閥和調(diào)節(jié)(控制)閥等。按使用數(shù)量占總量的比例排序依次為截止閥約33.6%，隔膜閥約26.2%，球閥約12.8%，止回閥約7.2%，蝶閥約5.7%，閘閥約5.0%，調(diào)節(jié)(控制)閥約3.5%，安全閥約2.5%，疏水閥約0.3%，減壓閥約0.2%，其他閥門約3%。而按核安全(規(guī)范)等級來分閥門又可分為核1、2及3級和非核級，占NI閥門總數(shù)的份額分別約為2.3%、30%、22%和45.7%。

     核電閥門中有代表性的高技術(shù)參數(shù)為：

     大口徑

     核3級的蝶閥1200mm
     核2級的主蒸汽隔離閥800mm
     核1級的主回路閘閥350mm
     高壓力 約1500磅級
     高溫度 約350℃
     介質(zhì) 冷卻劑(硼化水)等

核電站NI用閥門約113萬臺，品種規(guī)格繁多。本節(jié)主要介紹核安全(規(guī)范)1、2級中的幾種典型閥門結(jié)構(gòu)。

4.1 閘閥    

 核級閘閥上主要有4種結(jié)構(gòu)，楔式彈性單閘板閘閥、楔式雙閘板閘閥、帶彈簧預(yù)緊的平行式雙閘板閘閥和帶頂塊撐開的平行式雙閘板閘閥。NI中閘閥的口徑DN一般都在80mm以上，核1級閘閥閥體必須采用鍛件，只有核2、3級的閘閥閥體才允許用鑄件，但由于鑄件質(zhì)量不易控制和保證，因此往往還是采用鍛件。為防止介質(zhì)外泄漏，通常閘閥都采用雙層填料帶引漏管，并設(shè)有碟簧預(yù)緊裝置來防止填料松動。采用的驅(qū)動方式有手動和電動兩種，用作電動閘閥的電傳動裝置應(yīng)考慮電機的轉(zhuǎn)動慣性對關(guān)閉力的影響，采用帶制動功能的電機，以防過載。閥體與閥蓋的連接有法蘭螺栓和壓力自封蓋兩種形式，但法蘭螺栓連接應(yīng)用更為普遍，因為這種結(jié)構(gòu)有利于加一道唇邊密封焊，密封更為可靠。4種閘閥結(jié)構(gòu)不同，性能也不同。楔式彈性單閘板閘閥具有密封副結(jié)構(gòu)簡單，堅固可靠的特點，但制造上要求閘板與閥體的密封面配合角度誤差要求嚴格，在主回路系統(tǒng)用得較多。楔式雙閘板閘閥結(jié)構(gòu)是火力電站慣用的結(jié)構(gòu)形式，由于楔形雙板角度可自行調(diào)節(jié)，密封較為可靠，維修也較方便。帶彈簧預(yù)緊的平行式雙閘板閘閥具有閘板在關(guān)閉時載荷不會陡增的優(yōu)點，但同時會帶來彈簧力使閘板在啟閉時始終不脫開閥座，密封面相對磨損要大，同時閘板密封副零件多，組裝不便。帶頂塊撐開的平行式雙閘板閘閥采用的是靠頂塊使兩閘板沿斜面錯開的方法來使閘閥關(guān)緊，密封比較可靠，但也存在閘板密封副零件多的問題。除了上述的4種結(jié)構(gòu)外，還有兩種無填料函的閘閥。一種是國外報道過的液壓驅(qū)動的閘閥，借助自身壓力水推動活塞開啟或關(guān)閉閥門。由于活塞通過閥桿直接與閘板相連，因此沒有填料密封，可以避免外漏點。但活塞與缸體的密封很難做到一點不漏，因此如何保持壓力的穩(wěn)定需在控制系統(tǒng)中采取措施。另一種是我國自行設(shè)計研制成功的全封閉型電動閘閥，該閥采用了特制的屏閉式電機，通過浸水工作的內(nèi)行星減速機構(gòu)使閘板作啟閉運動，由于采用了滾動絲杠副，而且無填料，因此減少了能耗，并且對保證運行安全和簡化維護保養(yǎng)都有良好的效果。這兩種閘閥存在的缺點是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價較高。

 下面對主要的閘閥類型和應(yīng)用情況作一個羅列：

     1）焊接連接液動雙閘板平行式閘閥，公稱壓力PN17.5MPa，工作溫度315℃，公稱通徑DN350~400mm。

     2）輕水冷卻劑一回路上（主要）應(yīng)用的電動楔式雙閘板閘閥，公稱壓力PN45.0MPa，溫度500℃，公稱通徑DN500mm。

     3）大功率石墨慢化反應(yīng)堆核電廠一回路上（主要）應(yīng)用的電動楔式雙閘板閘閥，公稱壓力PN10.0MPa，公稱通徑DN800mm，工作溫度290℃。

     4）汽輪機裝置的蒸汽和工藝水管路上（主要）應(yīng)用焊接連接電動彈性板閘閥，公稱壓力PN2.5MPa，工作溫度200℃，公稱通徑DN100~800mm。

     5）大功率石墨慢化沸水堆核電廠釋熱元件換料機用的雙閘板帶導(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下進行。

     6）快中子反應(yīng)堆核動力裝置帶冷凍固封填料的彈性板閘閥。

     7）水—水動力堆機組用的內(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。

     8）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。

4.2 截止閥    

 核級截止閥通常有3種結(jié)構(gòu)，填料式截止閥、波紋管式截止閥和金屬膜片式截止閥。NI中截止閥的口徑一般為DN<50mm，少量達到80mm。截止閥閥體大多采用模鍛成型，進出口流道均需設(shè)計成由加工而成的帶斜度的直孔，因此流體阻力相應(yīng)來說較大。驅(qū)動方式一般為手動和氣動，采用電動時一定要考慮行程和力矩控制的準確性。填料式截止閥采用帶碟簧加載的雙填料結(jié)構(gòu)，閥體與閥蓋的連接有法蘭和螺紋兩種，并應(yīng)設(shè)有唇邊密封焊。波紋管式截止閥是用波紋管作為*道密封，以保證不發(fā)生外泄漏，并備有填料函以防波紋管一旦出現(xiàn)破壞時閥門尚可暫時工作，不致使事故擴大。波紋管至少為雙層，高壓時更需采用三層甚至多層。金屬膜片式截止閥是用金屬膜片作密封件，使閥桿與內(nèi)腔隔離，在體型上常設(shè)計成Y形結(jié)構(gòu)，以減小其流體阻力。但這種閥的開度不應(yīng)過大，否則對膜片的疲勞和壽命都會產(chǎn)生不利的后果。

      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，公稱通徑DN10~350mm，公稱壓力PN17.2MPa；工作溫度371℃，該閥多為波紋管密封，焊接連接。

4.3 蝶閥      

核級蝶閥(圖4)通常有3種結(jié)構(gòu)，同軸直連式襯膠蝶閥、偏心式金屬密封蝶閥和雙動式金屬密封蝶閥。NI中蝶閥的口徑從DN50～1200mm。其中同軸直連式襯膠蝶閥大多用于BNI中輸送冷卻水、生水和除鹽水等介質(zhì)的系統(tǒng)。由于采用的是橡膠軟密封，壓力低于150磅級，核級別一般均為3級，配置上手柄、蝸輪副、氣動裝置或電動裝置可實現(xiàn)閥門的啟閉或調(diào)節(jié)功能。金屬密封蝶閥則常用在安全殼內(nèi)輸送空氣介質(zhì)的系統(tǒng)中。偏心式結(jié)構(gòu)蝶閥是依靠蝶板回轉(zhuǎn)到大偏心距時產(chǎn)生與閥體密封面的接觸和壓緊而實現(xiàn)關(guān)閉，由于存在相對的磨擦，密封面容易受磨損，而且對加工尺寸控制要求也較高。雙動式蝶閥的結(jié)構(gòu)是借助凸輪機構(gòu)使蝶板在回轉(zhuǎn)前先脫離與閥體密封面的接觸，然后再回轉(zhuǎn)90°，同時閥板上的密封面是采用一種特殊的帶內(nèi)支承的金屬O形環(huán)，具有自密封能力，配有帶彈簧復(fù)位的氣動裝置能可靠地實現(xiàn)緊急切斷或排放介質(zhì)的功能。

圖4 幾種蝶閥結(jié)構(gòu)
     主要用在核電廠冷卻系統(tǒng)中，公稱壓力PN0.3~2.5MPa以下，工作溫度在100~150℃，公稱通徑DN80~5500mm。風(fēng)道系統(tǒng)中應(yīng)用快速關(guān)閉蝶閥，公稱通徑DN400~1200mm。

4.4 電磁閥      

公稱壓力PN4.0MPa，工作溫度≤150℃，公稱通徑DN≤150mm，其優(yōu)點是動作時間較短、尺寸小、重量輕、可用交、直流電源來操作，動作時間在零點幾秒到3秒。

4.5 調(diào)節(jié)閥    

為了保證核動力裝置的自動化，要求使用大量的調(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、液動或電動）來操縱的調(diào)節(jié)閥；靠工作介質(zhì)本身而無外部能源操縱的調(diào)節(jié)閥；手動調(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：單座和雙座調(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)用廣的是雙座和單座調(diào)節(jié)閥。

      核電站用調(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538℃。

4.6 安全閥    

核級安全閥(圖5)主要有3種結(jié)構(gòu)，波紋管密封彈簧式安全閥、帶助動器的全啟型彈簧式安全閥和帶探測器的先導(dǎo)式安全閥。NI中安全閥的用量雖不大，但涉及的面很廣，每一重要系統(tǒng)的管線、容器和設(shè)備上都裝有安全閥，口徑從DN15～200mm，本文僅介紹幾種有代表性的核1、2級的安全閥結(jié)構(gòu)。波紋管密封彈簧式安全閥由于采用了波紋管密封結(jié)構(gòu)，防止了介質(zhì)進入閥瓣上部的閥桿和彈簧工作腔的可能，從而當(dāng)安全閥在超壓排放介質(zhì)時不會有絲亳的外漏現(xiàn)象發(fā)生。同時為防止出現(xiàn)因波紋管偶然損壞而造成的泄漏，上腔的外壁上還設(shè)有引漏管。閥門設(shè)有手動強制開啟手柄，以備必要時使用。手柄的轉(zhuǎn)軸設(shè)有填料密封函，以防止介質(zhì)的泄漏發(fā)生。閥門還設(shè)有可調(diào)節(jié)的下檔環(huán)來改變閥瓣的升程或回座。帶助動器的全啟型彈簧式安全閥用于主蒸汽系統(tǒng)，雖沒有放射性危害，但事關(guān)整個電站的安全，其重要性不亞于用在冷卻劑介質(zhì)的閥門。該閥口徑大(DN200mm)，采用上、下雙調(diào)節(jié)環(huán)結(jié)構(gòu)來保證閥瓣達到全升程。同時，為防止出現(xiàn)超壓時不開啟或開啟后關(guān)不嚴的現(xiàn)象，閥門的上部還設(shè)有助動器。需要時可借助氣源壓力對薄膜的作用而產(chǎn)生的附加力來幫助提升或關(guān)嚴閥瓣，從而保證安全功能。帶探測器的先導(dǎo)式安全閥是NI中十分關(guān)鍵的設(shè)備，是用來保護穩(wěn)壓器的，不僅壓力參數(shù)高，排量大，更主要的是介質(zhì)為帶放射性的冷卻劑，美國三哩島核電站泄漏就是由于主安全閥前的導(dǎo)閥起跳后閥瓣受卡阻而未能回座導(dǎo)致核泄漏的。而帶探測器的先導(dǎo)式安全閥，由于采用了探測器，根據(jù)壓力變化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)的兩個觸點的原理，從結(jié)構(gòu)上避免了卡阻問題，主閥采用的是正作用式帶彈簧預(yù)緊和波紋管密封的閥瓣結(jié)構(gòu)，達到了可靠的密封效果。

      在核電廠的一回路上，安全閥一般安裝在容積補償器上，除了一回路的主安全閥外，在冷水反應(yīng)堆的每個環(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)安全閥（公稱通徑DN600mm，動作壓力為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：公稱通徑DN15~1500mm；公稱壓力PN2.0~70MPa；工作溫度253~535℃。

4.7 保護閥和分相閥    

保護閥如同安全閥一樣，用以防止所在系統(tǒng)發(fā)生事故工況，當(dāng)所在監(jiān)視的參數(shù)超出規(guī)定值時自行關(guān)閉。保護閥可分成自動動作和受控保護裝置，自動動作保護閥包括止回閥和切斷閥，保護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）和驅(qū)動機構(gòu)（氣動、液動和電動）所組成。保護閥的結(jié)構(gòu)和閘閥、截止閥相似，但其不同特點是快速動作，其快速動作閥的公稱通徑可達DN700~800mm。

4.8 快速動作閘閥      

是用來把蒸汽發(fā)生器和汽輪機斷開，其工作介質(zhì)為蒸汽，工作壓力級為Class600~2500，公稱管徑為2.5in~30in，工作溫度為29℃~1050℃。殼體材料為WCB、WC6、WC9，連接方式為對焊連接與法蘭連接。

4.9 分相閥  

在核動力裝置的分相閥中，主要使用的是蒸汽疏水閥，主要用來自動地排除蒸汽管道內(nèi)的凝結(jié)水，通常用敞口向上浮子式蒸汽疏水閥，熱動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。   核電站用疏水閥技術(shù)參數(shù)范圍：公稱通徑DN25~50mm；公稱壓力PN6.3~15MPa。

4.10 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。      該閥在核島系統(tǒng)中約占所用閥門總數(shù)的26.2%。

4.11 球閥      

公稱通徑DN6~350mm；公稱壓力PN1.0~14.5MPa ；工作溫度196~500℃。該閥在核島系統(tǒng)中約占所用閥門總數(shù)的12.8%。

4.12 止回閥    

核級止回閥(圖6)主要有3種結(jié)構(gòu)，旋啟式止回閥、升降式止回閥和雙板式止回閥。NI中用于一回路的止回閥主要是旋啟式和升降式兩種，旋啟式止回閥的口徑一般都在80mm以上，與閘閥相對應(yīng)。其結(jié)構(gòu)特點是搖桿的銷軸采用內(nèi)裝式，固定在閥體內(nèi)，這主要是為了消除可能形成的漏點。升降式止回閥的口徑一般都在50mm以下，與截止閥相對應(yīng)。其結(jié)構(gòu)又分不帶彈簧和帶彈簧的兩種。兩種結(jié)構(gòu)各有利弊，帶彈簧的結(jié)構(gòu)復(fù)位可靠，能及時回座，但在小壓差的工況下由于流阻大增加能耗，導(dǎo)致閥瓣開不到位而影響流量。不帶彈簧的結(jié)構(gòu)簡單，但容易造成卡阻而不復(fù)位，因此必須注意閥瓣與閥蓋內(nèi)孔的配合間隙和導(dǎo)向長度，并要注意合適的材料匹配。而雙板式止回閥式法蘭，兩塊半圓形的閥板由扭力彈簧控制復(fù)位，開啟時介質(zhì)推動閥板回轉(zhuǎn)向中軸線并靠，形成一夾角，流體阻力比旋啟式和升降式止回閥小。這種閥的口徑范圍較大，從DN50~700mm。

圖6 幾種止回閥結(jié)構(gòu)
4.13 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。      

主蒸汽隔離閥主蒸汽隔離閥(圖7)常見的有3種結(jié)構(gòu)，閘閥型主蒸汽隔離閥、截止閥型主蒸汽隔離閥和止回閥型主蒸汽隔離閥。主蒸汽隔離閥好比是NI生產(chǎn)的蒸汽輸出到CI去的咽喉。雖然輸送的是不帶放射性的介質(zhì)，主體材料也不需采用不銹鋼制作，但它仍不失為核電站重要的閥門之一。閘閥型隔離閥使用得較廣泛，由于是直通式的，因此與截止閥型和止回閥型兩種結(jié)構(gòu)相比，流體阻力要小，即使采用適當(dāng)?shù)目s徑仍能保持足夠的流通量。閥門采用楔式雙閘板和壓力自封蓋結(jié)構(gòu)，帶有電動和手動泵，用油壓推動活塞把閘板提升使閥門全程開啟，與此同時通過活塞對球形儲能罐腔內(nèi)所充氣體的壓縮形成高壓，因此又稱此為蓄能式結(jié)構(gòu)。正常工況下閥門處在開啟狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)應(yīng)急事故或任何需要切斷主管線的信號時閥門能自動迅速地在幾秒鐘之內(nèi)靠氣體的能量克服油阻而關(guān)閉。截止閥型的隔離閥與閘閥型相比，具有開啟行程短的優(yōu)點，但流體阻力要大，為減小流阻閥體常采用呈45°傾斜的Y形結(jié)構(gòu)(直流式)。介質(zhì)為反向流動，為減少開啟閥門的操作力，閥瓣往往設(shè)計成先導(dǎo)式雙閥瓣結(jié)構(gòu)，利用空氣壓力推動氣缸內(nèi)的活塞，同時壓縮彈簧使閥瓣提升并保持在必須的高度。當(dāng)需要緊急關(guān)閉時，閥門就會自動地排出空氣，借助彈簧力可以快速地(2～3s，甚至更短的時間內(nèi))關(guān)閉閥門。止回閥型隔離閥的結(jié)構(gòu)形狀類似于一臺升降式止回閥，其介質(zhì)的流向也是反流。此種結(jié)構(gòu)的特點是閥瓣的提升借助外來介質(zhì)，回座依靠彈簧力，運動部件全部包容在體腔內(nèi)，而且無填料，可靠性高。閥門全行程操作時間可在0.5~10s內(nèi)按要求調(diào)節(jié)。閥門占有的空間和高度較小，制造和維護費用較低。與本產(chǎn)品相關(guān)論文：200X先導(dǎo)隔膜式水用減壓閥安裝要求