1. 概述

在核級設備中閥門對保證系統(tǒng)正常、安全和可靠運行具有極為重要的作用。核級設備工況復雜，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)和維修時間，保證設備的安全運行。

​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，要及時進行原因分析，查出原因后，進行修復或更換零部件。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出現(xiàn)卡阻、磨損或銹蝕，亦可能是填料壓蓋安裝時壓偏，造成填料壓蓋與閥桿間隙過小，使用時閥桿變形產(chǎn)生干涉。高溫時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，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行改正。

閥門使用時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) 密封面磨損或機械損壞

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

閥門密封面磨損或機械損壞時，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行修復。如密封面損壞嚴重，需對密封面缺陷部位進行補焊后，重新研磨密封面，再進行裝配。

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)的流向應與閥體指示箭頭方向一致。閥門關(guān)閉時應關(guān)到位，防止介質(zhì)沖蝕密封面，關(guān)閉力應適中，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)試錯誤。

密封面有沉積物或有異物卡塞導致閥門關(guān)閉不到位時，在關(guān)閉閥門時留出一定間隙，利用介質(zhì)沖走異物，可重復多次進行沖洗，必要時閥前可設置過濾排污裝置。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行密封恢復處理，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，雖然出廠試驗時合格，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程序，嚴格按原材料采購技術(shù)要求及相關(guān)標準進行制造、檢驗及驗收。對于特殊工藝如焊接、熱處理等必須進行工藝試驗和工藝評定。執(zhí)行焊接、無損檢測作業(yè)的人員必須取得相應資質(zhì)方可上崗從事相關(guān)工作。嚴格遵守操作規(guī)程和工藝規(guī)范，每一項檢驗或試驗均應記錄并存檔保存。

(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現(xiàn)密封，其產(chǎn)生泄漏的原因較復雜。①螺栓由于熱沖擊作用而產(chǎn)生應力松弛，造成螺栓的預緊力不夠，或螺栓預緊力施加不均勻。②墊片老化。長期工況運行，未按使用說明書進行維護或更換，造成墊片老化失效。③密封部位接觸面表面光潔度低，或材料選用不當被介質(zhì)腐蝕導致滲漏。④裝配時墊片偏斜，局部預緊力過度，超過了墊片的設計極限，造成局部密封比壓不足。

當閥體和閥蓋連接處出現(xiàn)泄漏時，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。檢修時解體閥門，更換密封墊片，重新裝配閥門，按規(guī)定預緊力均勻?qū)ΨQ緊固螺栓。

閥門設計時應對螺栓預緊力進行計算，并在裝配圖及使用說明書上給出螺栓預緊力矩范圍，閥門裝配時均勻?qū)ΨQ施加預緊力。在閥門使用期間，按照維護周期定期檢修閥門，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，溫度和壓力變化時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泄漏，高壓時不漏，可能是螺栓預緊力不夠。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，需進行研磨修復。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，重新進行裝配。

閥門設計時應對螺栓預緊力進行計算。在預緊力的作用下，密封圈產(chǎn)生變形，對閥門自密封部位密封。裝配時應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，如填料預緊力小，填料數(shù)量少，填料壓蓋傾斜導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，一般通過增加填料壓蓋的預緊力補償填料磨損而失去的填料密封力。閥門檢修時應按時更換全部過期填料，不允許采用個別層更換填料的方法。更換填料前應了解填料的密封機理，掌握填料的相關(guān)標準、切口方法和安裝要求。用工具拆卸舊填料時，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，應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，新填料應完整，無損壞，無變色，無松弛。先用新填料在閥桿和填料函進行試裝，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應逐層安裝，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，根據(jù)給定的力矩應對稱和分段施力，隨時觀察填料法蘭的平行度和中心孔與閥桿的對中性，最后達到規(guī)定的力矩。

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

閥門設計時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。

當閥門啟閉動作靈活性差時，應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。還應拆卸閥門，檢查導軌與導軌槽是否有干涉摩擦痕跡，如兩端都有痕跡，說明導軌與導軌槽之間間隙過小，需增加導軌與導軌槽之間間隙。如一端有痕跡，需調(diào)整導軌與導軌槽之間相對位置。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，需進行檢修。在設計配合間隙時，應考慮不同材料的熱膨脹系數(shù)。

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

2.3振動和噪聲

通常，閥門的噪聲應控制在距離1 m處小于85dB(A)。閥門噪聲主要由機械振動和流經(jīng)閥門流體的運動產(chǎn)生。機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)動裝置運動不穩(wěn)定時，在流體壓力作用下，閥桿上產(chǎn)生不平衡的上下方向運動力，既而產(chǎn)生零件的疲勞破壞，造成閥門導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)生機械振動，導致噪聲產(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，都會產(chǎn)生渦流。當渦流的激振頻率同機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，振動和噪聲將增加，對設備的損壞程度將擴大。

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，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)，縮小導向間隙。為減少紊流流動時的渦流，盡量避免介質(zhì)流道突然擴大和縮小。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)設計時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、需清潔、潤滑部位未及時維護等。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。

閥門設計時，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，及時查找原因，避免違規(guī)操作，以免損壞零部件。維修拆卸閥門時，對磨損零部件進行修理或更換。應按推薦的檢修周期對易損件進行維護或更換。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，才能保證核級設備安全穩(wěn)定長期運行。

#閥門#