核电厂气动调节阀的应用及常见问题分析

核电厂核岛主辅系统、三废系统、常规岛及气动调节阀BOP系统应用广泛，必须满足耐高温高压、耐腐蚀、耐辐照、抗震等特殊要求，在流量、压力、温度、液位等工艺参数远程自动控制过程中，确保工艺系统的正常运行和安全生产，对核电厂的核安全起着至关重要的作用。

因此，对核电厂气动调节阀的调试、运行、维护等实际应用进行了详细分析。

1 气动调节阀的工作原理

1.1 气动调节阀的结构和类型

气动调节阀由气动执行机构、阀体和附件组成。气动执行机构分为薄膜型和活塞型；阀体可分为直接行程和角行程，分为直接单座阀、直接双座阀、套筒阀、角阀、隔膜阀、蝶阀、球阀、直线、等百分比、快速开口、抛物线等，根据安全故障模式分为故障开口、故障关闭、故障保存；附件包括定位器、E/P电气转换器、过滤减压阀、流量放大器、手轮机构等。

1.2 气动调节阀的工作原理

气动调节阀是由气动执行机构和阀体组成的各种气动控制阀。它以干燥干净的压缩空气为动力源，以气缸或薄膜气室为执行器，借助电气阀转换器/定位器、电磁阀、空气过滤减压阀、限位开关等辅助部件，当转换器或定位器从控制器或控制系统中接收4mA～20mA弱电信号，输出20kPa～100kPa气压信号使气动执行机构平衡气室气压和弹簧力，使阀杆驱动阀芯移动，改变阀芯和阀座的通流面积，最终通过改变介质流量准确控制压力、温度、流量、液位等工艺参数。

使用前，气动调节阀注重弹簧预紧力、中性点，E/P调试转换器、定位器等，以满足阀门行程、阀门位移线性、开关时间、泄漏等性能指标。调试前，（1）工艺管道必须严格清洗；（2）手轮机构应处于释放位置；（3）检查减压阀的供气压力是否符合供气要求。

2.1 预紧力（BenchSet）调整方法

(1)在执行机构安装到阀体开，必须在执行机构安装到阀体前进行调整。

(2)根据阀门铭牌要求的预紧力上下限值，用简单的专用调整工具调整弹簧的初始弹簧力。

(3)通过充气排气使阀门开关多次，确定气动头移动顺畅。

（4）按压气动头，记录气动头连杆刚刚移动的压力值，并与阀门铭牌上的下限预紧力进行比较，调整弹簧预紧力调整螺母，直到气动头连杆刚刚移动时的压力读数为下限值。

(5)继续将气压提高到上限，当气动头连杆向阀体方向移动到尽头时，在阀杆上做参考标记。

（6）慢慢将气动头压力降低到下限，记录阀杆到气动头连杆末端的距离，与阀铭牌行程一致调整，证明阀门在自然状态下有足够的关闭或开启力，否则需要更换弹簧，按上述步骤重新安装和调整预紧力。

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3.2 中性点（NEUTRALPOINIT）的设置

中性点是将手轮调整到不影响自动调节的位置。它可能是一个点或一个区域。中性点设置过高，导致内部泄漏。如果设置过低，很容易导致流量不足。通常，当阀门被隔离或自动故障时，阀门通常可以通过破坏气动调节阀的中性点来完全打开、关闭或保持一定的开度。通常，中性点设置只需将手轮滑块的中性点指针对准尺上的中性点标线，或通过手感调整失气开启气动阀的中性点设置，使气动阀放置在失气开启位置，手轮顺时针朝关方向旋转，直到感觉到阻力表明手动杆达到导套下止位，然后逆时针向开启方向旋转1/2圈；气动阀中性点设置为失气关，气动阀应放置在失气关位置，手轮逆时针向开启方向旋转，直到感觉到阻力表明手动杆达到导套上止位，然后顺时针朝关方向旋转1/2圈；调整到中性点后，用手轮杆锁紧。

2.3 电气转换器（E/P）的校验

(1)利用电流源提供4mA～20mA直流电流信号，SAR提供压缩空气。

（2）以正作用型气动调节阀为例进行如下调校，其输出压力必须满足精度要求。

(3)零调整，输入4mA电流信号，旋转零位调整螺钉，读取压力表数据，直到输出压力20kPa为止。

(4)量程调整，输入20mA在输出压力100之前，调整电流信号、量程和螺钉kPa为止。

(5)线性检查分别输入8、12和16mA，40、6040、60和80kPa。

(6)重复上述步骤，直到满足精度要求。

2.4 阀门定位器校准

（1）以E/P转换器来的20kPa～100kPa压力信号作为定位器的输入信号，首先打开定位器的气源，检查定位器工作顺畅。

（2）将输入信号调整到范围的一半，打开气源。此时，定位器的旋转臂应处于水平位置，阀门应对应50%的开度，否则检查定位器凸轮是否有泄漏或安装是否合适。

(3)零点调整，将定位器输入零点，松开喷嘴锁定螺钉，调整喷嘴，直至阀门对应全关(或全开)位置。

(4)量程调整，使定位器输入满度，调整喷嘴挡板位置，使阀门对应全开(或全关)位置。

(5)20、40、60、80、100kPa输入压力，检查阀门是否符合0%、25%、50%、75%、100%的开度要求，否则反复调整。

3 调试过程中常见问题分析

在调试过程中，气动调节阀存在的问题主要分为控制元件故障、执行机构故障和阀体故障。

3.1 控制元件故障

为保证气动调节阀满足稳定、准确、快速的要求，解决阀位反馈测量不准确或气动阀定位器故障引起的控制器开度与阀门开度不一致的问题，必须对气动调节阀进行整体调整验证。控制器将输入信号按增减方向顺利输入电气转换/定位器，测量各点对应的阀门开度(行程)是否符合控制要求。主要分为5个关键调整点:0%、25%、50%、75%、100%开度验证，0%开度等开度由相应的调整机构调整，使手动操作员或DCS系统开度与现场阀门开度一致。由于调节阀的实际行程值无法确定，必须调整起点和终点两个关键点，否则阀门关闭不严格，导致内部泄漏或调节精度不足。电气阀定位器作为阀门控制附件，本质上是电气转换器和气动定位器的组合仪器，将电信号转换为气压信号，然后转换为执行器的位移，阀门可以根据控制要求实现目标开度，重点检查空气室管道泄漏、节流孔堵塞、挡板位置和清洁度、电磁线圈断裂、零点范围调整、零弹簧变形、凸轮和反馈杆安装位置、正负极接线等。

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3.2 执行机构故障

气动执行机构不仅需要足够的推力，而且还需要较小的死区。它需要克服各种阻力，如阀塞的不平衡力、阀座负荷、填料和阀内部件的摩擦力。气动执行机构分为薄膜型和活塞型。薄膜型主要由薄膜室、薄膜、弹簧、推杆、弹簧调整件、限位装置、手轮机构等部件组成。其结构简单，工作可靠。薄膜气动调节阀通常安装在需要快速响应的小直径管道上。故障时，重点检查薄膜、密封环、紧固推盘、阀杆紧固螺栓、膜室螺栓、弹簧及预紧力、阀杆光洁度、弯曲度、执行器工作压力；活塞型主要由气缸体、活塞、密封环、阀杆、手轮机构等部件组成。控制阀的开关可提供较大的行程、足够的关闭力和一定的开关速度。与薄膜型相比，执行机构允许操作压力较高，因此输出推力一般安装在口径大、气缸体的工作压力上。

3.3 阀体故障

故障主要检查内容：阀体内壁的耐压性和耐腐蚀性；阀座因螺纹内表面腐蚀而松动或损坏；阀芯因腐蚀和磨损而松动；膜片O圆圈和密封垫的老化和损坏；密封填料的老化和干燥造成的损坏。

4 调试过程实例分析

以秦山某核电厂的专设安全设施中的余热排出系统的RRA013/024/025VP例如，通过主控室或应急停堆盘的手动操作员远程手动控制流量和温度，各配备电气转换器，运行压力4.7MPa，运行温度180℃，启闭时间60s，如果发生动力源故障（断气、断电、断信号），阀门必须保持原位，以延长反应堆芯的冷却时间，及时排出堆芯余热，提高核电厂的安全性。在调试过程中，由仪器压缩空气分配系统进行气动调节阀保压试验SAR供0.9MPa～1MPa（abs）手动控制站405压缩空气RC调节RRA024和025VP，使RRA006MD总流量约为1140m³/h时，RRA024、025VP和013VP阀位相同，然后主控KSC的RRA013VP的手操器RRA404RC消除冷却剂流量波动对阀门开度的影响，切断气源，保压时间不少于2h，检查阀门开度变化，判断气室压力是否下降。RRA024VP不能保持压力。经综合分析，问题应出现气路故障，使用泄漏检测液进行以下调查：（1）气路泄漏检查；（2）气室气密性检查，发现压力保护阀气体泄漏问题，更换压力保护阀，重新充气压力试验，最终验证气动调节阀满足故障的功能要求。

5 结语

根据气动调节阀在核电厂调试过程中遇到的常见问题，对其现象进行了分析和研究。在核电站的整个建设过程中，上部设计、施工、安装和下部机组的商业运行是验证其早期阶段的可靠性和确保核电机组安全运行的关键环节。调试过程必须严格按照调试标准和程序进行，并根据调试过程中存在的问题进行分析和讨论，以确保机组业务运行的安全。