核级弹簧式平行板闸阀及旁通结构优化设计

发布时间：2020-08-01 10:26

【摘要】：在国内现有的压水堆核电站初始设计过程中,未能够充分考虑阀门在实际运行过程中可能会产生锅炉效应的影响。锅炉效应是一种因为初始设计缺陷从而造成的共模故障,它有可能引发核电厂的某些闸阀无法启闭或者密封性受到破坏。对于某些与核安全相关的安全壳隔离阀,可能会由于阀门故障而引起核电厂第三道屏障破坏或安全注入系统失效,从而会使堆芯损伤的概率增大。因此,必须针对这一现象进行研究分析,对那些受到锅炉效应影响的阀门进行确认,并制定相应的改进方案予以治理。本文研究了压水堆核电厂产生锅炉效应的几种因素以及锅炉效应造成核电厂内部分闸阀产品闸板卡死或者密封失效的问题。通过分析核电厂内几种能够受锅炉效应影响的闸阀类型,最终选取核级弹簧式平行板闸阀作为研究对象。首先针对阀门的形式,研究了消除锅炉效应的几种方案,通过对比选取能够较完美消除锅炉效应的方法,即使用双向单面密封的旁通阀门。然后根据主体阀门的技术要求等,确定旁通阀门的、结构尺寸、工艺参数和运行工况等。重点对旁通阀门密封结构、密封性能及密封机理进行研究,主要针对阀体、阀瓣等关键部件进行了结构优化,使旁通阀门结构更为简单、可靠。其次通过三维造型、计算机模拟以及传统力学计算的方式,对旁通阀门以及整个旁通系统的强度应力、固有频率等进行了定量计算。最终,根据增加旁通阀门的整个阀门结构,设计一套试验装置,使其能够通过相应的强度、密封等使用。本文主要针对消除核级弹簧式平行板闸阀锅炉效应的分析与研究,重点是研究主阀以及旁通阀门的主体结构、密封机理等,为该类阀门消除锅炉效应提供了具体的实施方法。
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM623.91
【图文】：

流程图,压水堆核电站,流程,原理

图 2.1 压水堆核电站的原理流程2.1.2 压水堆核电站系统构成压水堆核电站的核岛部分通常由一回路系统和安全、辅助系统构成。核反应堆、稳压器、主泵、蒸汽发生器、主管道等共同组成一回路系统。核反应堆外壳是一个耐高温高压的锻制容器，通常叫作压力容器，压力容器中安装了控制棒驱动机构、堆内构件以及核燃料组件（堆芯）。一回路主系统由 3 个环路对称地并联在压力容器接管上构成，每个环路有一台主泵和一台蒸汽发生器。在其中一个环路上装有一台稳压器，以维持一回路运行压力。另外，还有一些安全、辅助系统，按照功能分类，这些系统大概可以分为三类：1．专设安全系统---在核反应堆发生严重失水事故时可自行介入，阻止事故的进一步恶化，保护核反应堆不发生融堆现象，同时防止放射性物质向外界环境扩散，从而影响公众安全。包括反应堆冷却剂系统（RCP）、安全注入系统(RIS)、安全喷淋系统(EAS)、辅助}f水系统(ASG)和安全壳隔离系统(EIE)。

示意图,核级,闸阀,结构示意图

具体结构示意图见下图 2.2 所示：图 2.2 核级弹簧式平行板闸阀结构示意图2.2.2.2 阀门密封结构阀门的密封结构由阀座、闸板、弹簧、闸板架和闸板定位架构成。闸板和阀座的密封面均需要有堆焊 STL6 且存在硬度差。通过核电厂的实际使用证实，STL6的密封面存在耐磨、抗擦伤、稳定性好、防咬合等优点。2.2.2.3 密封结构设计的难点密封结构中弹簧的选用至关重要，不容马虎。如果弹簧力取的偏小，不足以形成密封面的必须比压，阀门就不容易密封而引起内泄漏。而相反弹簧力取得过大，闸板装配时的安装会很困难，即使闸板装配上，两边的密封面也会由于闸板和阀座密封面压力过大造成密封面易磨损或阀门不易启闭，这些都是不可取。一

逆止阀

图 3.1 单向逆止阀旁通结构闸阀属于单向阀的情况，还可以采取在主闸阀上增加一个，具体如下图 3.2 所示。该方案适用于阀门任意情况下一侧的闸阀。具体方法是用一管线将主阀阀体内部空间和主阀压后在该旁通管线上仅安装不具有单向逆止功能的手动隔离阀，但在进行密封性试验时关闭。

【相似文献】