汽液两相流疏水器调节阀汽水分离器改造方案说明 

      汽液两相流疏水器调节阀汽水分离器改造方案说明，压水堆核电厂机组辅助给水系统汽水分离器下游多台汽液两相流疏水器调节阀因气蚀内漏失去阀门调节功能，影响汽水分离器疏水效果影响阀门功能实现。从设计和维修角度提出在内漏阀门下游增加一台同型号的调节阀和在内漏阀门的前后各增加一个手动隔离阀两套汽液两相流疏水器调节阀改造方案，分析两套技术改造方案的优缺点，结合人员、财产安全性和机组可用率及改造费用等因素，给出改造参考建议。
机组辅助给水系统
     压水堆核电厂机组辅助给水系统(ASG)作为蒸汽发生器二次侧给水备用系统，在反应堆启动和反应堆冷却剂系统升温、机组热停堆、将反应堆冷却到余热排出系统能投入运行的状态下，替代主给水系统和启动给水系统运行。ASG系统属于设安全设施，在任一正常给水系统发生事故时，辅助给水系统运行，导出堆芯余热，直到反应堆冷却剂系统达到余热排出系统可投入的状态。汽水分离器位于汽轮机的上游，每台汽轮机的入口管线设有2台并联的气动阀，气动阀开启后便可启动汽轮机。系统的上游部分包括汽水分离器在内，长期进行加热，以减少汽轮机入口处积水的危险，凝结水靠汽水分离器排出。机组辅助给水系统调节阀位于汽水分离器下游(图1),与疏水器并联，上游管线设计压力为8.6MPa,设计温度300℃。
图1ASG系统汽液两相流疏水器调节阀在流程中的位置(虚线部分)
2故障分析
     核电厂二期、海南核电厂一期机组ASG系统汽水分离器下游汽液两相流疏水器调节阀ASG139、146VV均发生过阀门气蚀内漏，失去阀门调节功能，影响汽水分离器疏水效果，严重的将影响汽辅泵的正常启动。当压差>2.5MPa时，调节阀的调节过程就是阻力突变过程，ASG系统汽水分离器下游汽液两相流疏水器调节阀前端管线设计压力达到8.6MPa,调节阀内漏后极易产生气蚀现象，气蚀现象对调节阀的阀芯和阀座产生巨大冲击，使阀门发生内漏。
     ASG系统汽水分离器下游汽液两相流疏水器调节阀调节阀不具备隔离功能，在阀门的前后设计手动隔离阀，在发生调节阀内漏需要检修的时候，只能隔离整列ASG,因此日常检修困难。阀门调节功不能实现，将影响汽动泵的正常启动。
3改造方案
3.1阀门下游串联一个同类型手动调节阀
     改造方案一是在发生内漏的调节阀下游串联一个同型号的调节阀一用一备(图2),大修期间对内漏的调节阀进行检修，运行期间不影响阀门调节功能。
3.1.1方案一的利处
     (1)在内漏阀门下游增加一台同型号的调节阀一备一用，阀门平时关闭，既可以实现双隔离又可以互为备用，不影响阀门调节功能，大修期间更换发生内漏的调节阀；
     (2)发生内漏的调节阀不再日常检修，WANO考核指标不受影响；
     (3)发生内漏调节阀只在大修期间检修，避免人员烫伤、蒸汽泄漏等风险；
     (4)管道改动较小，由于阀门数量少，空间布置相对宽松，对其他设备检修空间的影响较小；
     (5)2台机组ASG系统同功能同型号汽液两相流疏水器调节阀共6台，采用方案一只增加6台调节阀，技改费用较低。
3.1.2方案一的弊处
     (1)只能在对应的ASG系统隔离或者大修时进行检修，该阀门出现故障的概率很高，需从更换整阀的角度去考虑维修工作；
图2方案一改造示意
     (2)2个阀门同时发生内漏的情况也会发生，需做好后备方案。
3.2阀门前后各增加一个手动隔离阀
     改造方案二是在内漏阀门的前后各增加一个手动隔离阀(图3),方便内漏调节阀的隔离检修。
3.2.1方案二的利处
     理论上关闭汽液两相流疏水器调节阀上下游新增手动隔离阀可在日常不产生IO情况下检修，WANO考核指标不受影响。
3.2.2方案二的弊处
     (1)在调节阀前后各增加一台手动隔离阀，便于内漏阀门维修更换，但更换阀门期间所在管线完全隔离将丧失阀门调节功能；
     (2)对现有管道改动较大，需重新布置管道走向，增加的焊口较多，对系统可靠性不利；
     (3)在8.6MPa,接近300℃高温的手动隔离阀下游进行阀门解体、打磨、切割、焊接的工作风险大，如发生蒸汽意外泄漏，后果严重；
     (4)现场空间较为狭小，在较小的空间内连续安装3个阀门，该区域的汽动泵、阀门、汽水分离器检修空间受影响较大；
     (5)2台机组多增加12台阀门，增加维修工作量和系统的潜在故障点；
     (6)增加12台手动隔离阀，技改费用较大。
3.3维修策略探讨
     汽液两相流疏水器调节阀的维修一般有预防性维修和故障性维修两种。预防性维修主要是在阀门未出现故障时就采取的检修措施，而故障性维修即阀门发生故障后采取的一系列检修工作。不论从设计还是维修角度来说，在发生气蚀内漏的调节阀完成故障性检修或者技术改造后，均应考虑其他未泄漏的同系统同类型同功能的调节阀的预防性维修策略，这时可参考已采用的技术改造方案对未发生气蚀内漏的调节阀进行预防性维修，以避免、减少或消除故障后果。
图3方案二改造示意
3.4阀门与管线连接方式探讨
     调节阀进出口与管线的连接方式均有法兰连接和焊接两种方式。法兰连接便于阀门检修，但也易发生泄漏，特别对于高温高压管线应尽量避免采用法兰连接形式。压水堆核电厂机组核岛绝大多数阀门均采用焊接，火电厂工艺系统也大多采用焊接，主要目的是避免泄漏。改造的调节阀所在上游管道设计温度300℃、设计压力8.6MPa,属高温高压管线，泄漏风险大，且蒸汽泄漏危害工作人员人身安全。因此，从运行安全考虑，不宜使用法兰连接，应采用焊接形式连接阀门与管道。
     在压水堆核电厂机组运行中，系统的可靠性是目的，检修只是提高系统可靠性的手段，设备技术改造方案不仅考虑人员、财产安全性和机组可用率，还要考虑改造费用。因此出于保守决策原则，建议采用在汽液两相流疏水器调节阀下游增加一台同类型调节阀的改造方案，既能保证调节阀调节功能的实现，又对人员安全有保障，还可以降低检修工作量和技改费用。如果考虑能在日常不产生IO情况下检修，而且技改费用充足的情况下，可采用在汽液两相流疏水器调节阀前后各增加一台手动隔离阀的改造方案，但现场阀门检修做好双重隔离措施，防止蒸汽泄出发生人员烫伤事故。