【摘要】：在國內(nèi)現(xiàn)有的壓水堆核電站初始設(shè)計(jì)過程中,未能夠充分考慮閥門在實(shí)際運(yùn)行過程中可能會(huì)產(chǎn)生鍋爐效應(yīng)的影響。鍋爐效應(yīng)是一種因?yàn)槌跏荚O(shè)計(jì)缺陷從而造成的共模故障,它有可能引發(fā)核電廠的某些閘閥無法啟閉或者密封性受到破壞。對(duì)于某些與核安全相關(guān)的安全殼隔離閥,可能會(huì)由于閥門故障而引起核電廠第三道屏障破壞或安全注入系統(tǒng)失效,從而會(huì)使堆芯損傷的概率增大。因此,必須針對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行研究分析,對(duì)那些受到鍋爐效應(yīng)影響的閥門進(jìn)行確認(rèn),并制定相應(yīng)的改進(jìn)方案予以治理。本文研究了壓水堆核電廠產(chǎn)生鍋爐效應(yīng)的幾種因素以及鍋爐效應(yīng)造成核電廠內(nèi)部分閘閥產(chǎn)品閘板卡死或者密封失效的問題。通過分析核電廠內(nèi)幾種能夠受鍋爐效應(yīng)影響的閘閥類型,最終選取核級(jí)彈簧式平行板閘閥作為研究對(duì)象。首先針對(duì)閥門的形式,研究了消除鍋爐效應(yīng)的幾種方案,通過對(duì)比選取能夠較完美消除鍋爐效應(yīng)的方法,即使用雙向單面密封的旁通閥門。然后根據(jù)主體閥門的技術(shù)要求等,確定旁通閥門的、結(jié)構(gòu)尺寸、工藝參數(shù)和運(yùn)行工況等。重點(diǎn)對(duì)旁通閥門密封結(jié)構(gòu)、密封性能及密封機(jī)理進(jìn)行研究,主要針對(duì)閥體、閥瓣等關(guān)鍵部件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化,使旁通閥門結(jié)構(gòu)更為簡單、可靠。其次通過三維造型、計(jì)算機(jī)模擬以及傳統(tǒng)力學(xué)計(jì)算的方式,對(duì)旁通閥門以及整個(gè)旁通系統(tǒng)的強(qiáng)度應(yīng)力、固有頻率等進(jìn)行了定量計(jì)算。最終,根據(jù)增加旁通閥門的整個(gè)閥門結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)一套試驗(yàn)裝置,使其能夠通過相應(yīng)的強(qiáng)度、密封等使用。本文主要針對(duì)消除核級(jí)彈簧式平行板閘閥鍋爐效應(yīng)的分析與研究,重點(diǎn)是研究主閥以及旁通閥門的主體結(jié)構(gòu)、密封機(jī)理等,為該類閥門消除鍋爐效應(yīng)提供了具體的實(shí)施方法。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM623.91
【圖文】：

圖 2.1 壓水堆核電站的原理流程2.1.2 壓水堆核電站系統(tǒng)構(gòu)成壓水堆核電站的核島部分通常由一回路系統(tǒng)和安全、輔助系統(tǒng)構(gòu)成。核反應(yīng)堆、穩(wěn)壓器、主泵、蒸汽發(fā)生器、主管道等共同組成一回路系統(tǒng)。核反應(yīng)堆外殼是一個(gè)耐高溫高壓的鍛制容器，通常叫作壓力容器，壓力容器中安裝了控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、堆內(nèi)構(gòu)件以及核燃料組件（堆芯）。一回路主系統(tǒng)由 3 個(gè)環(huán)路對(duì)稱地并聯(lián)在壓力容器接管上構(gòu)成，每個(gè)環(huán)路有一臺(tái)主泵和一臺(tái)蒸汽發(fā)生器。在其中一個(gè)環(huán)路上裝有一臺(tái)穩(wěn)壓器，以維持一回路運(yùn)行壓力。另外，還有一些安全、輔助系統(tǒng)，按照功能分類，這些系統(tǒng)大概可以分為三類：1．專設(shè)安全系統(tǒng)---在核反應(yīng)堆發(fā)生嚴(yán)重失水事故時(shí)可自行介入，阻止事故的進(jìn)一步惡化，保護(hù)核反應(yīng)堆不發(fā)生融堆現(xiàn)象，同時(shí)防止放射性物質(zhì)向外界環(huán)境擴(kuò)散，從而影響公眾安全。包括反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)（RCP）、安全注入系統(tǒng)(RIS)、安全噴淋系統(tǒng)(EAS)、輔助}f水系統(tǒng)(ASG)和安全殼隔離系統(tǒng)(EIE)。

具體結(jié)構(gòu)示意圖見下圖 2.2 所示：圖 2.2 核級(jí)彈簧式平行板閘閥結(jié)構(gòu)示意圖2.2.2.2 閥門密封結(jié)構(gòu)閥門的密封結(jié)構(gòu)由閥座、閘板、彈簧、閘板架和閘板定位架構(gòu)成。閘板和閥座的密封面均需要有堆焊 STL6 且存在硬度差。通過核電廠的實(shí)際使用證實(shí)，STL6的密封面存在耐磨、抗擦傷、穩(wěn)定性好、防咬合等優(yōu)點(diǎn)。2.2.2.3 密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)密封結(jié)構(gòu)中彈簧的選用至關(guān)重要，不容馬虎。如果彈簧力取的偏小，不足以形成密封面的必須比壓，閥門就不容易密封而引起內(nèi)泄漏。而相反彈簧力取得過大，閘板裝配時(shí)的安裝會(huì)很困難，即使閘板裝配上，兩邊的密封面也會(huì)由于閘板和閥座密封面壓力過大造成密封面易磨損或閥門不易啟閉，這些都是不可取。一

圖 3.1 單向逆止閥旁通結(jié)構(gòu)閘閥屬于單向閥的情況，還可以采取在主閘閥上增加一個(gè)，具體如下圖 3.2 所示。該方案適用于閥門任意情況下一側(cè)的閘閥。具體方法是用一管線將主閥閥體內(nèi)部空間和主閥壓后在該旁通管線上僅安裝不具有單向逆止功能的手動(dòng)隔離閥，但在進(jìn)行密封性試驗(yàn)時(shí)關(guān)閉。

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