1. 概述

在核級設(shè)備中閥門對保證系統(tǒng)正常、安全和可靠運(yùn)行具有極為重要的作用。核級設(shè)備工況復(fù)雜，特別是一回路系統(tǒng)核級閥門大部分工作在高溫、高壓和高劑量輻射的惡劣環(huán)境中，故障率較高。正確分析閥門發(fā)生故障的原因，采取正確的解決方案，避免故障的再次發(fā)生，才能減少維修次數(shù)和維修時(shí)間，保證設(shè)備的安全運(yùn)行。

​編輯搜圖

2. 常見故障處理

核級閥門的常見故障有泄漏，啟閉動作不靈活，振動，噪聲和零部件磨損等。

2.1泄漏

閥門泄漏分內(nèi)漏和外漏2種。閥門內(nèi)漏主要影響閥門的功能。閥門外漏不僅造成介質(zhì)的流失，污染環(huán)境，而且給周圍設(shè)備及人員安全構(gòu)成威脅，甚至可造成停堆事故，影響極大。

2.1.1內(nèi)漏

閥門內(nèi)漏與關(guān)閉力不足、密封面磨損和關(guān)閉不到位等原因有關(guān)。不同類型的閥門發(fā)生內(nèi)漏的原因不盡相同，閥門發(fā)生內(nèi)漏后，要及時(shí)進(jìn)行原因分析，查出原因后，進(jìn)行修復(fù)或更換零部件。注意高溫閥門的公差與配合，閥門裝配精度，試壓工裝介質(zhì)的清潔及安裝時(shí)回路的清潔。

(1) 關(guān)閉力不足

閥門關(guān)閉力不足主要是由于傳動部件使用時(shí)出現(xiàn)卡阻、磨損或銹蝕，亦可能是填料壓蓋安裝時(shí)壓偏，造成填料壓蓋與閥桿間隙過小，使用時(shí)閥桿變形產(chǎn)生干涉。高溫時(shí)材料膨脹等也是原因之一。

出現(xiàn)閥門關(guān)閉力不足的現(xiàn)象時(shí)，首先拆卸閥桿及閥桿螺母等傳動部件，檢查磨損情況。如傳動部件無缺陷，可以清潔傳動部件。如傳動部件有損壞，更換損壞的零部件。然后檢查填料壓蓋裝配情況，如存在壓偏等問題，采取均勻?qū)ΨQ擰緊填料壓蓋螺母的方法進(jìn)行改正。

閥門使用時(shí)注意閥桿與閥桿螺母及軸承之間的潤滑，添加或更換潤滑油，使傳動部件保持動作靈活。

(2) 密封面磨損或機(jī)械損壞

閥門密封面磨損或機(jī)械損壞是系統(tǒng)運(yùn)行過程中工作介質(zhì)流動造成閥座與閘板(閥瓣)的密封面出現(xiàn)劃痕或擦傷。閥門試驗(yàn)或安裝過程中如果有異物進(jìn)入回路中，回路運(yùn)行一段時(shí)間后異物將劃傷密封面。

閥門密封面磨損或機(jī)械損壞時(shí)，拆卸閥門，檢查密封面磨損情況。如密封面磨損較輕，可重新研磨密封面對密封面進(jìn)行修復(fù)。如密封面損壞嚴(yán)重，需對密封面缺陷部位進(jìn)行補(bǔ)焊后，重新研磨密封面，再進(jìn)行裝配。

閥門試壓和安裝過程中要避免密封面出現(xiàn)磕碰劃傷，介質(zhì)的流向應(yīng)與閥體指示箭頭方向一致。閥門關(guān)閉時(shí)應(yīng)關(guān)到位，防止介質(zhì)沖蝕密封面，關(guān)閉力應(yīng)適中，以免壓壞密封面。

(3) 關(guān)閉不到位

閥門關(guān)閉不到位是密封面有沉積物、異物卡塞或電動閥門限位開關(guān)調(diào)試錯(cuò)誤。

密封面有沉積物或有異物卡塞導(dǎo)致閥門關(guān)閉不到位時(shí)，在關(guān)閉閥門時(shí)留出一定間隙，利用介質(zhì)沖走異物，可重復(fù)多次進(jìn)行沖洗，必要時(shí)閥前可設(shè)置過濾排污裝置。如多次沖洗閥門仍關(guān)閉不到位，可拆卸閥門，取出異物，檢查密封面是否有損壞，如有損傷，按密封面磨損方法進(jìn)行密封恢復(fù)處理，重新裝配閥門。如果是電動閥門限位開關(guān)調(diào)試不到位，重新調(diào)試電動裝置限位開關(guān)。

2.1.2外漏

閥門外漏與材料、焊接、連接件緊固力、密封結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。

(1) 材料或承壓焊縫缺陷泄漏

鑄造材料缺陷有氣孔、夾渣和縮松等，鍛造材料缺陷有夾渣和折疊等，承壓焊縫缺陷包括氣孔、夾渣、咬肉、未焊透等。如果閥門零部件材料存在缺陷，雖然出廠試驗(yàn)時(shí)合格，但在核級高溫、高壓或腐蝕性介質(zhì)工況中，均可產(chǎn)生外漏現(xiàn)象。

核級閥門應(yīng)建立完整的質(zhì)保體系，建立建全原材料采購控制程序及入廠檢驗(yàn)程序，嚴(yán)格按原材料采購技術(shù)要求及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制造、檢驗(yàn)及驗(yàn)收。對于特殊工藝如焊接、熱處理等必須進(jìn)行工藝試驗(yàn)和工藝評定。執(zhí)行焊接、無損檢測作業(yè)的人員必須取得相應(yīng)資質(zhì)方可上崗從事相關(guān)工作。嚴(yán)格遵守操作規(guī)程和工藝規(guī)范，每一項(xiàng)檢驗(yàn)或試驗(yàn)均應(yīng)記錄并存檔保存。

(2) 閥體和閥蓋連接處泄漏

閥體和閥蓋連接是通過法蘭上的緊固螺栓壓緊墊片實(shí)現(xiàn)密封，其產(chǎn)生泄漏的原因較復(fù)雜。①螺栓由于熱沖擊作用而產(chǎn)生應(yīng)力松弛，造成螺栓的預(yù)緊力不夠，或螺栓預(yù)緊力施加不均勻。②墊片老化。長期工況運(yùn)行，未按使用說明書進(jìn)行維護(hù)或更換，造成墊片老化失效。③密封部位接觸面表面光潔度低，或材料選用不當(dāng)被介質(zhì)腐蝕導(dǎo)致滲漏。④裝配時(shí)墊片偏斜，局部預(yù)緊力過度，超過了墊片的設(shè)計(jì)極限，造成局部密封比壓不足。

當(dāng)閥體和閥蓋連接處出現(xiàn)泄漏時(shí)，如現(xiàn)場不具備拆卸條件，可松開閥體與閥蓋中法蘭所有螺栓，重新均勻?qū)ΨQ緊固螺栓。檢修時(shí)解體閥門，更換密封墊片，重新裝配閥門，按規(guī)定預(yù)緊力均勻?qū)ΨQ緊固螺栓。

閥門設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對螺栓預(yù)緊力進(jìn)行計(jì)算，并在裝配圖及使用說明書上給出螺栓預(yù)緊力矩范圍，閥門裝配時(shí)均勻?qū)ΨQ施加預(yù)緊力。在閥門使用期間，按照維護(hù)周期定期檢修閥門，對有老化現(xiàn)象和到使用年限的閥門及時(shí)更換密封墊片。

(3) 內(nèi)壓自緊式密封結(jié)構(gòu)泄漏

高壓閥門常采用內(nèi)壓自緊式密封結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有壓力越高，密封性能越好的特點(diǎn)，溫度和壓力變化時(shí)都能保持良好的密封。內(nèi)壓自緊密封泄漏的原因主要有施加的預(yù)緊力不足、密封圈及自壓密封部位有損傷或閥體內(nèi)腔變形等。

內(nèi)壓自緊密封如在低壓時(shí)泄漏，高壓時(shí)不漏，可能是螺栓預(yù)緊力不夠。松開所有螺栓，重新均勻?qū)ΨQ緊固螺栓。如低壓、高壓時(shí)都發(fā)生泄漏，可能是密封圈及自壓密封部位有拉傷，或閥體內(nèi)腔變形。拆卸閥門，檢查閥體自密封部位及密封圈情況。如閥體自密封部位有損壞，需進(jìn)行研磨修復(fù)。如閥體自密封部位無損壞，只是密封圈有損壞，更換密封圈后，重新進(jìn)行裝配。

閥門設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對螺栓預(yù)緊力進(jìn)行計(jì)算。在預(yù)緊力的作用下，密封圈產(chǎn)生變形，對閥門自密封部位密封。裝配時(shí)應(yīng)盡量減少密封圈拆裝次數(shù)。每次拆裝，密封圈及閥體自密封部位表面均有不同程度的劃傷現(xiàn)象，影響密封。

(4) 閥桿密封泄漏

閥桿密封泄漏的原因很多，如填料預(yù)緊力小，填料數(shù)量少，填料壓蓋傾斜導(dǎo)致填料受力不均或閥桿表面損壞，填料磨損老化或填料質(zhì)量差等均可產(chǎn)生泄漏。閥桿密封填料承受的是動載荷。閥門工作時(shí)通過壓蓋螺母下方一組碟形彈簧對填料施加恒定的壓緊力，以補(bǔ)償由于溫度變化或長期動作磨損填料產(chǎn)生的松弛，防止泄漏。填料泄漏時(shí)，一般通過增加填料壓蓋的預(yù)緊力補(bǔ)償填料磨損而失去的填料密封力。閥門檢修時(shí)應(yīng)按時(shí)更換全部過期填料，不允許采用個(gè)別層更換填料的方法。更換填料前應(yīng)了解填料的密封機(jī)理，掌握填料的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、切口方法和安裝要求。用工具拆卸舊填料時(shí)，不可以傷及閥桿和填料函表面，填料函底部要清理干凈。如解體更換填料時(shí)，應(yīng)保證閥桿與填料接觸的表面和填料函的內(nèi)壁光滑無損傷，新填料應(yīng)完整，無損壞，無變色，無松弛。先用新填料在閥桿和填料函進(jìn)行試裝，檢查填料外形尺寸是否符合要求。膨脹石墨填料盡可能不用切口型，采用解體閥門套裝方法。

若采用切口填料，應(yīng)避免出現(xiàn)介質(zhì)流向的貫穿通道。填料組件裝入填料函中時(shí)應(yīng)逐層安裝，并用專用工具逐層壓緊。對有切口的填料，原則上層與層間的切口錯(cuò)位180°，禁止采取把填料組裝入整體下壓的行為。用力矩扳手緊固壓緊填料時(shí)，根據(jù)給定的力矩應(yīng)對稱和分段施力，隨時(shí)觀察填料法蘭的平行度和中心孔與閥桿的對中性，最后達(dá)到規(guī)定的力矩。

更換填料后，閥門需要進(jìn)行手動(氣動或電動)試驗(yàn)，檢查填料是否過緊，有無異響或抖動等現(xiàn)象。

閥門設(shè)計(jì)時(shí)盡可能采用升降桿結(jié)構(gòu)而不采用旋轉(zhuǎn)升降桿結(jié)構(gòu)，減小填料與閥桿之間的摩擦力，延長填料使用壽命。

2.2啟閉動作不靈活

閥門啟閉動作不靈活有很多原因。①閥門傳動部件配合精度低，裝配偏斜，不能保證同軸度。②閥桿彎曲變形，閥桿與閥桿螺母之間潤滑條件差，有異物或出現(xiàn)卡塞現(xiàn)象。③閥桿螺母梯形螺紋處磨損。④關(guān)閉件卡塞。⑤填料壓蓋歪斜或填料壓的過緊。⑥閥門導(dǎo)向裝置之間間隙過小或偏移。⑦零部件發(fā)生銹蝕。⑧閥門控制系統(tǒng)故障等。

當(dāng)閥門啟閉動作靈活性差時(shí)，應(yīng)提高閥門零部件的加工精度及裝配精度，定期清潔和潤滑閥桿與閥桿螺母。還應(yīng)拆卸閥門，檢查導(dǎo)軌與導(dǎo)軌槽是否有干涉摩擦痕跡，如兩端都有痕跡，說明導(dǎo)軌與導(dǎo)軌槽之間間隙過小，需增加導(dǎo)軌與導(dǎo)軌槽之間間隙。如一端有痕跡，需調(diào)整導(dǎo)軌與導(dǎo)軌槽之間相對位置。如零部件發(fā)生銹蝕，需對生銹零部件除銹或更換。如控制系統(tǒng)發(fā)生故障，需進(jìn)行檢修。在設(shè)計(jì)配合間隙時(shí)，應(yīng)考慮不同材料的熱膨脹系數(shù)。

閥門使用時(shí)應(yīng)正確操作，防止過度關(guān)閉或開啟，閥門全開或全關(guān)后應(yīng)倒轉(zhuǎn)少許。常開或常關(guān)的閥門，至少半個(gè)月開關(guān)操作一次，以免銹蝕。

2.3振動和噪聲

通常，閥門的噪聲應(yīng)控制在距離1 m處小于85dB(A)。閥門噪聲主要由機(jī)械振動和流經(jīng)閥門流體的運(yùn)動產(chǎn)生。機(jī)械振動由閥門流體不均勻壓力的紊流沖擊閥桿頭部引起。由于在閥桿頭部和驅(qū)動裝置運(yùn)動不穩(wěn)定時(shí)，在流體壓力作用下，閥桿上產(chǎn)生不平衡的上下方向運(yùn)動力，既而產(chǎn)生零件的疲勞破壞，造成閥門導(dǎo)向間隙不同心引起振動。如驅(qū)動裝置動力不足及流體的高速流動可使傳動部件及關(guān)閉件產(chǎn)生機(jī)械振動，導(dǎo)致噪聲產(chǎn)生。氣流的擾動是閥門產(chǎn)生振動和噪聲的根源。

介質(zhì)在閥內(nèi)的節(jié)流過程也是其受摩擦、受阻力和擾動的過程，因而產(chǎn)生各種各樣的渦流。例如介質(zhì)通過節(jié)流處或轉(zhuǎn)彎處以及分流時(shí)，都會產(chǎn)生渦流。當(dāng)渦流的激振頻率同機(jī)械元件的自振頻率耦合或者同管道內(nèi)縱向氣柱聲柱波、橫向氣柱振蕩、熱動力沖擊、氣動動力沖擊、氣動動力壓縮或其他不穩(wěn)定的流動產(chǎn)生壓力波耦合，就會產(chǎn)生共振。此時(shí)，振動和噪聲將增加，對設(shè)備的損壞程度將擴(kuò)大。

為減少振動和噪聲，可通過改變管道和閥門的幾何形狀，控制閥門的自然頻率和激振頻率，避免由于相互耦合而產(chǎn)生諧振。通過結(jié)構(gòu)改進(jìn)，將容易承受紊流形式的柱塞節(jié)流結(jié)構(gòu)變?yōu)楣?jié)流罩節(jié)流結(jié)構(gòu)，縮小導(dǎo)向間隙。為減少紊流流動時(shí)的渦流，盡量避免介質(zhì)流道突然擴(kuò)大和縮小。在管道內(nèi)安裝消聲器也可以減少噪聲。

2.4零部件磨損

閥門零部件的磨損包括啟閉件密封面的磨損、傳動部件的磨損等。啟閉件密封面的磨損主要原因是選材不合理、操作力矩過大，或由液體動力汽蝕造成的損害。傳動部件的磨損主要原因是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)傳動部件的公差配合尺寸不合理、材料選擇不滿足工況要求、加工制造裝配精度低、使用過程中操作不當(dāng)、需清潔、潤滑部位未及時(shí)維護(hù)等。異常振動也會引起閥門上某些部件的磨損，影響閥門的功能。

閥門設(shè)計(jì)時(shí)，合理選擇零部件公差配合及材料，提高閥門的加工制造及裝配精度。傳動部件如閥桿與閥桿螺母之間應(yīng)定期清潔、潤滑。正確操作閥門，不允許使用加長桿和撞擊工具操作閥門開關(guān)。發(fā)現(xiàn)有卡阻現(xiàn)象時(shí)，及時(shí)查找原因，避免違規(guī)操作，以免損壞零部件。維修拆卸閥門時(shí)，對磨損零部件進(jìn)行修理或更換。應(yīng)按推薦的檢修周期對易損件進(jìn)行維護(hù)或更換。3. 結(jié)語

核級閥門由于其輸送介質(zhì)、安裝環(huán)境及執(zhí)行功能的特殊要求，嚴(yán)禁有任何外漏。正確分析閥門故障原因，合理處置出現(xiàn)的問題，才能保證核級設(shè)備安全穩(wěn)定長期運(yùn)行。

#閥門#