1概述
气动阀门在核电站系统中被大量的使用，作为流量控制设备，气动阀的在核电站的运行中起着非常重要的控制和调节作用。气动阀门性能直接关系到核电站的安全经济运行，尤其是核岛一回路的气动阀门，如果失效则可能会带来严重的经济损失和核安全事故。合适的维修策略，有效的维修方法，可提高阀门的安全性能，早期的阀门维修观念是让阀门尽可能长时间的工作，一旦发现故障，立即对阀门进行维修以恢复正常的状态，这需要拆卸并拆开阀门，维修或更换已磨损或已经损坏的零件，这种被动式的维修方式是由于缺乏诊断系统而造成的，不仅浪费时间，而且造成成本的浪费。
气动阀门校验的常规手段是用标准电流信号源、标准压力表和百分表等基本测量仪表测量阀门的行程、气缸压力和电气转换器的输出。如果所用测量仪表的精度不够，根据测量数据很难做到校验。如果不能测量阀门在动作过程中阀杆的力矩、摩擦力以及阀门开启和关闭时间等重要参数，不能对阀门综合性能参数和动态响应特性做出分析，检修中对阀门存在的具体问题不能很好的解决。另外，机组大修时有大量的气动阀需要检修，维修成本高，维修时存在受辐射危险。基于此，秦山第三核电厂引进了气动阀门（AOV）诊断系统。
2诊断系统工作原理
AOV诊断系统是美国CRANE NU CLEAR公司专门用于AOV的校验和测试的便携式数据采集分析诊断装置。该装置可以测量AOV的机械和气动部分的各种参数，并对采集到的数据进行分析，找出造成阀门故障的原因，指导阀门维修工作，使AOV检修更具针对性，节约成本，提高效率，并使维修人员了解阀门的运行状况，使阀门维修活动有数据可查，还可根据阀门数据制定出可靠的预防性维修方案。
AOV诊断装置由传感器（如阀门行程传感器、压力传感器和直行程阀杆力矩传感器等）、多通道信号采集模块和便携式计算机3部分组成（）。
AOV诊断装置主要检查和校验阀门行程、位置开关、隔膜阀的Benchset、填料摩擦力、电气转换器I/ P和定位器等。AOV诊断装置主要测量大/小benchset值、平均大阀杆摩擦力、气缸弹簧力、纵向阀杆形变、阀门行程、定位器输入/输出压力、I/ P的输出压力和大/小电流值等。
AOV诊断系统使用基于Microsoft Windows操作平台的分析诊断软件Signature Software，提供了简便的人机操作界面。在测量时可根据不同的测量需要，选用不同的传感器和多通道信号采集模块，并将处理过的信号送入便携式计算机，经过Signa ture Software分析和处理，终得到气动阀门诊断的数据和曲线。
3诊断装置的应用
测试诊断装置主要是测量气动调节阀及其主要附件定位器和电气转换器性能的特征参数，诊断调节阀及其附件的调节性能、密封性能和动态响应能力等各方面的参数能否满足设计要求。通过对秦山第三核电厂气动阀门在调试和运行期间的诊断，发现了许多阀门存在内漏及开关速度不满足设计要求等问题。
3 1基本性能测试
阀门基本性能测试（ baseline试验）是AOV诊断的试验，通过它能分析出阀门的线性和一些参数能否满足要求，在短时间内评价AOV的整体性能。从维修前后阀门的基本性能曲线（ 2和3）可以看出，阀门动作平稳，阀门行程与控制信号变化相对应，而且维修前后的曲线性能基本一致，说明阀门维修后的基本特性保持良好。
从维修前后阀门基本特性曲线（ 4和5） ，可以得到阀门调节性能测试结果（）。分析中的数据可以看出，阀门起终点调节存在较大偏差，这主要是由于气动定位器和电气转换器（ I/ P）偏差较大，在机组运行期间气动定位器和电气转换器可能漂移，经过调整后阀门起终点偏差达到了规定的要求，阀门调节性能得到了改善。
1秦山第三核电厂气动调节阀PCV6调节性能诊断测试结果测量参数维修前维修后参考值备注测量总行程in.
0 894 0 876 0 800 0 925符合要求名义行程控制电流mA 20 84 21 61 < 24符合要求阀门平均动态死区+回差 3 37 3 24 < 5 0符合要求阀门动态线性度误差 2 86 1 77 < 2调整后符合要求电气转换器I/P性能I/ P输出气压@ 4mA 2 82 2 64 2 60调整后符合要求I/ P输出气压@ 20mA 14 55 14 33 14 30调整后符合要求I/ P平均动态回差+死区 1 35 1 38 < 2符合要求I/ P动态线性度误差 0 47 0 51 < 1符合要求定位器性能I/ P输出控制气压@阀门关闭psig 4 09 3 65 3 10 4 00调整后符合要求I/ P输出控制气压@阀门全开psig 16 67 16 70 16 00 17 00符合要求I/ P输出控制气压@名义行程psig 15 12 15 40 < 16 00符合要求定位器平均动态回差+死区 2 20 2 00 < 2 50符合要求定位器线性度误差 2 65 1 43 < 2调整后符合要求
3 2阀杆应变的测试
判断阀门是否能够完全关闭，则需要通过测量阀杆的应变来实现。是阀杆应力曲线图。当阀门处在完全关闭位置时，阀杆受到气缸内弹簧在恢复形变时施加的压力而发生横向形变。当阀门开启时，气缸内弹簧被压缩，施加在阀杆上的压力消失，阀杆恢复形变。上述转换过程通过直行程阀杆压力传感器被记录下来，如中A点到B点的转换过程。如果阀门没有完全关闭，即使阀杆受到气缸内弹簧在恢复形变时施加的压力也不会产生横向形变，也就得不到中的曲线，这也就成为判断阀门是否完全关闭的主要依据。
3 3阀门行程和位置开关的设定
在秦山第三核电厂重水堆核电站中有些阀门对开关时间要求比较严格。例如主系统的4个液体释放阀都是气关阀，开启时间要求控制在1s，而这个时间的长短主要取决于阀门的行程和位置开关的设定精度。用AOV诊断设备对阀门的行程和位置开关根据系统要求进行设定，行程为18 688mm，行程开关设定在行程的95和5.
经过测试，从电磁阀失电到阀门开位置开关动作平均时间约为970ms，满足系统要求。用传统设备标定这样一个阀门少需要一天时间，而现在用这套系统一般只要2 3h就可以完成，大大提高了工作效率。
3 4阀门响应时间测试
阀门开关时间主要取决于阀门行程和位置开关的设定精度，还可能受其他一些不可预测的因素影响，需要根据现场的具体情况做大量的试验进行分析。根据设计手册提供的数据，从触发停堆信号到阀门完全开启要求在160ms以内，阀门单体开启时间要求在110ms以内。根据阀门图纸中的特性曲线将阀门的位置开关和阀门行程进行了设定。并进行数次快开时间测试（） ，相关的6个阀门均没有达到设计要求。
4改进
在应用AOV诊断装置对阀门做试验时，通过对试验数据进行详细分析，发现在某些点压力降低速度不同步，而根据装置要求这些点的压降应该是同步的。经过更改进/排气管线的布局，对阀门响应速度进行测试，时间为129ms，测试结果有了较大改观。在进一步的试验中，又将气缸内的弹簧弹力加大，测试的平均动作时间为100ms，满足设计要求。
阀门诊断装置测试时间ms阀门编号时间测试测试1测试2测试3测试4测试5 PV1G 214 201 146 147 185 PV2G 140 143 141 140 141 PV1H 156 154 157 153 PV2H 145 143 142 207 138 PV1J 162 168 162 161 PV2J 160 161 160 162
5结语
AOV诊断装置的运用不仅提高了检修效率，还提高了阀门校验的度，并为判断阀门故障提供了一个方便的检测手段，缩短了检修工期，保证了维修操作人员安全。现已作为一种重要检修设备在秦山第三核电厂广泛应用，随着新的核电站建设发展， AOV诊断装置的运用也必将有力的推动核电站调试工作的进程。
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