核电厂气动调节阀调试方法总结

张媛媛，孙楠，张磊

(福建福清核电有限公司，福建 福清 350318)

摘要:气动调节阀是核电厂重要的执行机构，对于机组的安全、经济运行有着不可或缺的作用。依据其他电厂的运行经验，气动调节阀影响系统效率的事例举不胜举，故调试阶段做好调节阀的调试工作尤其重要。气动调节阀的调试往往需要多专业配合，特别是引入DCS控制后，阀门的调试需要掌握的知识更为多样化.为应对现场阀门的调试工作，首先需了解和掌握气动调节阀的原理和组成。

关键词:核电厂;气动调节阀;调试方法

气动调节阀的简介

1.1 气动调节阀的分类

1.1.1按作用方式分类

按照气动调节阀的作用方式可以将其分为正作用式和反作用式两种方式。

正作用式:当执行机构内失去空气压力时弹簧力促使阀瓣上升，阀门开启;通过压缩空气，执行机构内的空气压力克服弹簧压力使阀瓣下降，从而关闭阀门。这类气动调节阀也叫气关型调节阀。

反作用式:当执行机构内失去空气压力时，在弹簧力的作用下促使阀瓣下降，阀门关闭;通过压缩空气，执行机构内的空气压力克服弹簧压力使阀瓣上升，打开阀门。这类气动调节阀也叫气开型调节阀。

1.1.2 按动作方式分类

按照气动调节阀的动作方式司以将其分为直行程和角行程两种方式。

直行程式调节阀是通过上下运动的方式来获得阀笼对流量的调节;角行程式调节阀是通过阀体的转动实现对流量的调节。

1.2 气动调节阀的结构

气动调节阀的结构卞要包括阀体、执行机构和附属装置三部分。执行机构属于核心部分，它将输人的控制信号转化为作用于阀体的推力，从而控制阀体开或者关，实现调节功能;阀体是调节阀的动作部分，它与被控制的介质相接触，在执行机构的作用下改变阀芯与阀座之间的流通面积，从而实现对流量的有效控制;附属装置则是为实现不同的功能要求，而选用的各类装置或设备，以实现阀门的快开、快关、输出大力知、失效保位等功能，如BOOSTER、定位器，电气转换器等统称为附属装置(由于笔者均为仪控专业人员，故下文相关论述均从仪控角度出发)。

1.2.1 电一气转换器(图1)

电一气转换器用一个将电流信号转换成气压信号的转换装置。它根据调节器输出的20mA电流信号，产生对应的气压信号(0.02~0.1MPa),输出到执行机构产生相应的动作，以控制阀体开度、达到对调节流量的目的。

电一气转换器通常由电路、磁路、气动平衡部分等组成。调节器输出4~20mA的电流信号进人测}卜线圈，根据电磁感应定律将产生电磁力，使得平衡杠杆平衡。电一气转换器从而实现把4~ 20mA的电流信号变成对应的0.02~ 0.1 MPa气压信号。

1.2.2  阀门定位器

阀门定位器是一种将电气信号转化为压力信号的装置。按力知平衡原理，它将阀杆位移信号作为输人的反馈测量信号，以控制器输出作为设定信号进行比较，当两者有偏差时，改变其到执行机构的输出信号，建立了阀杆位移与控制器输出之间的对应关系。

气动阀门定位器卞要司分成位移平衡式、力(力矩)平衡式和智能式三大类。

(1) 位移平衡式气动阀门定位器(如图2):工作原理:当调节器来的控制信号增大时，波纹管1就相应伸长，并推动拖板2以反馈凸轮6为支点作逆时针偏转，于是挡板3就靠近喷嘴4,喷嘴背压升高。

此背压经放大器5放大后，输出压力迅速上升并送人气动调节阀的膜头9，使阀杆8向下移动，带动反馈杆7和反馈凸轮6绕支点0顺时针偏转，反馈凸轮6的偏转使拖板以波纹管1为支点作逆时针方向偏转，于是挡板3离开喷嘴4，使输出压力下降，即阀杆8向下移动引起的效果是负反馈作用。此时，一定的信号压力就对应于一定的阀门位置。

福清核电大量使用的FISHER 3572型定位器就属于上述类型。
      (2) 力(力矩)平衡式气动阀门定位器(图3):工作原理:它是按力矩平衡原理工作的，当通人波纹管1的信号压力增加时，使主杠杆2绕支点15转动，挡板13靠近喷嘴14,喷嘴背压经功率放大器16放大后，通人到执行机构8的隔膜室，因其压力增加而使阀杆向下移动，并带动反馈杆9绕支点4转动，反馈凸轮5也跟着作逆时针方向转动，通过滚轮10使副杠杆6绕支点7转动，并将反馈弹簧11拉仲，弹簧对卞杠杆2的拉力与信号压力作用在波纹管1上的力达到力知平衡时仪表达到平衡状态。此时，一定的信号压力就对应于一定的阀门位置。

福清核电厂REA016VD,  RRI155VN等阀门使用的Masoneilan7800定位器即为力矩平衡式。

     （3) 智能式定位器:智能式定位器直接接受调节器输出的4-20mA标准电流信号，经过定位器运算处理后，输出和输人信号成比例的气压信号，从而控制阀门的开度。对于智能式定位器，4-20mA标准电流控制信号既是阀门的控制信号，又是定位器的工作电源。智能定位器种类繁多，在福清核电厂基本都应用于常规岛部分，在此不作研究。

1.2.3 空气过滤减压器

空气过滤减压阀用于净化来自空气压缩系统的气源，除去空气中的灰尘、杂质，并将压缩空气系统来的气源压力调整到所需的压力值。

1.2.4 放大器
    有些阀门要求开关时问比较短，而且这些阀门的气动执行机构膜片尺寸很大，就需要在气动执行机构和阀门定位器之问安装一个Volume booste:来改善阀门的动作情况，其作用就是增加气动执行机构的进/放气量。

1.2.5 手轮

手轮机构与气动调节阀配套使用。气源(信号)压力故障、执行机构的隔膜、弹簧以及密封件损坏时，司采用手轮机构操作阀门，维持调节阀的调节功能。

2 福清现场气动阀调试过程遇到的问题及解决方案

2.1 典型案例一:中性点位置影响阀门开关

1ARE033VL完成阀门初次整定后，工艺试验过程中多次出现阀门无法调节到位的情况。机械用手轮均能正常开关阀门，再排除阀门卡涩的基础上，仪控专业多次整定电气转换器与定位器后(每次记录的定位器在各个信号下的输出值均有变化)，依然多次出现阀门在使用过程中出现无法动作到位的情况。

分析过程:在多次调节阀门的过程中发现，电气转换器均为出现漂移现象，每次均是电气转换器重新调整且每次定位器在定位器输出一定的情况下均需要调整进人到阀门膜腔压力才能使阀门开、关到位。在现场多次跟踪后仪控方面发现由于工艺在每次试验过程中的挂锁、解锁阀门操作均会影响到阀门手轮位置。在和机械商讨后认为阀门中性点位置影响阀门开关可能较大。
    解决方法:仪控阀门校验单中加人阀门手轮距离阀门本体基座位置条件，记录数据，在阀门手轮位置一定的情况下调解阀门定位器。试验过程中对阀门手轮位置进行调整，调整到与阀门定位器校验时一致，后续未出现阀门无法动作到位的情况。

2.2 典型案例二:放大器旁通调节螺丝影响阀门稳定性
    1RCV030VP调试过程中，完成自次调整定电气转换器与定位器后，阀门能够在自动信号的控制下正常工作。但在RCV系统试验过程中，(阶跃性)手动给出一定开度后现场观察阀门，阀门能够快速到达给定开度，但出现阀门有“喘”的现象。
    分析过程:仪控初步怀疑为进气压力过大，导致每次进人膜腔的气过多，在定位器完成位移平衡的过程中进气过多导致无法平衡。在机械配合下现行由机械调整后，重新标定进气压力，发现进气压力与初次标定的情况基本一致。排除过滤减压器进气压力过大后，进一步分析:在研究后依然将此现象的根本原因定位为阀门进气过多，在多次研究阀门气路后判定为放大器旁通调节过小导致阀门出现“喘”的现象。
    解决方法:增加放大器旁通螺丝开度，减小最终进人阀门膜腔内的气的流量。
    在完成放大器旁通螺丝调节后重新标定阀门定位器，后续试验阀门“喘”的现象再无出现。
    2.3 典型案例三:定位器反馈凸轮方向问题

1RRA013VP调试过程中，出现了定位器波纹管损坏的情况发生。领用备件更换后出现无法通过调节定喷嘴与喷嘴挡板的位置，使阀门在对应信号下到达对应全关(或全开)位置。

分析过程:阀门在调节过程有出现信号与之前相反的情况，即原给出4mA电流电气转换器输出3PS工气后阀门应处于全关位置，但在更换新的定位器后阀门更加接近全开位置，强行调节喷嘴与喷嘴挡板位置均无法使得阀门到达正确位置。

初步怀疑为定期器型号问题—备件领用错误，但在多次核实后认定型号备件型号为相同型号，但备件为通用型备件，即备件不为1RRA013VP的专用备件。

将已损坏坏的定位器与备件定位器对比后发现，两定位器的凸轮方向相反，半圆盘正对的情况下原损坏定位器凸轮为上大下小，而备件定位器凸轮为上小下大。

解决方案:将备件定位器的凸轮拆下，倒转90°后重新用弹簧固定。后续重新整定定位器，阀门能够实现正常功能。

3 结论

调试阶段发现气动调节阀故障率较大，通过对故障分析、处理方法和经验的总结，有效利用经验反馈工具，及时共享交流，司以快速有效的解决调试故障，提高阀门的司靠性，最终达到缩短调试工期，加速调试进度的目的。在后续机组调试过程中需要优化气动调节阀校验模板，加人更多的参数的记录，例如，调节阀门定位器时阀门手轮距离阀座位置、阀门零、满、50%点死区、等参数。并针对气动阀门建立数据库，计每次校验阀门的数据均能为下次阀门解体再校验服务，为后续机组的调试维修提供更好的数据服务。