反应堆专设安全系统阀门故障分析

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室 作者:王金涛

  以反应堆专设安全系统阀门为研究对象,通过阀门故障数据的搜集,依据阀门用途进行分类,研究了反应堆专设安全系统阀门的故障模式及故障原因,应用故障模式、影响及危害度分析研究了阀门不同故障模式的危害度,提出了反应堆专设安全系统阀门薄弱类型,为提高反应堆专设安全系统阀门可靠性提供研究依据。

1、概述

  阀门设备作为通用机械产品,广泛应用于流体工艺系统中,以实现系统工艺转换或执行系统安全保护用途。反应堆专设安全系统主要用于向反应堆注水、排出堆芯余热,保证反应堆的安全可靠,其阀门性能直接影响专设安全系统的用途实现。由于阀门规格型号多、数量大、运行环境条件苛刻,在系统调试、试验和运行过程中,暴露出各种故障。

  本文通过对搜集的阀门故障数据进行分析,研究了阀门的故障模式及故障原因,明确了需重点关注的薄弱阀门类型,以故障率较高的切断类型阀门为例,对不同故障模式的危害度进行了详细分析,得到了危害度较高的故障模式,并对不同用途类型阀门的危害度进行了对比。

2、阀门类型

  反应堆专设安全系统应用的阀门按结构原理分类主要有闸阀、止回阀、电磁阀安全阀减压阀、节流阀、截止止回阀、截止阀球阀、自动切断阀等(表1) ,按用途分类主要有切断型、止回型、调节型和安全保护型(表2) ,其中大部分阀门的用途为切断,其次为止回,调节和安全保护较少。

表1 阀门按结构原理分类

反应堆专设安全系统阀门故障分析

表2 阀门按用途分类

反应堆专设安全系统阀门故障分析

3、故障分析

  在调试、试验和运行过程中暴露出的阀门泄漏问题是反应堆专设安全系统不同阀门类型的常见故障(表3 ~表5) ,其主要是由制造、材料及运行环境等引起的。发生故障的阀门主要为切断型阀门,如闸阀和电磁阀,故障占比高达48.15%。因此,切断类型阀门是提高该系列阀门可靠性的关键。其次为止回型阀门,主要包括止回阀和截止止回阀,故障占比达24.07%,应予以重视。再其次为调节型阀门,主要为减压阀,故障占比达16.67%。安全保护型阀门故障占比为11.11%。

表3 故障次数及占比

反应堆专设安全系统阀门故障分析

4、结语

  通过对反应堆专设安全系统阀门的故障模式、故障影响以及危害度的分析和研究,确定了阀门的可靠性和可维修性。

  (1) 泄漏是反应堆专设安全系统不同阀门类型的常见故障,应在制造、材料及运行环境等方面加以改进。

  (2) 切断型阀门是反应堆专设安全系统阀门中的主要故障阀门类型,且危害度较大,需在可靠性设计改进中予以特别重视。

  (3) 反应堆专设安全系统阀门的主要故障原因是在生产制造阶段,包括制造、装配、外购/外协件,提高加工装配能力、提高外购/外协件管理是提高可靠性的关键。

  (4) 对切断型阀门危害度较大的因素主要是电动装置损坏、电连接器损坏,需开展相关电气部件的研究,提高电气部件可靠性,同时加强供货方管理、出厂性能检验和入厂复验工作。

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