閥門診斷技術(shù)在核電廠設(shè)備采購中的應(yīng)用
AP1000核電機組是美國西屋電氣公司設(shè)計的第三代壓水堆核電機組,，目前正在我國浙江三門和山東海陽兩個地方修建,。AP1000 核電閥門數(shù)量和種類眾多,，其中核島中就有4000多臺,。閥門功能是否正常,，關(guān)系到核電廠的安全和經(jīng)濟運行,，因此閥門的隱性故障能夠被提前診斷出來，就顯得十分重要,。閥門診斷試驗是在閥門出廠時,，通過測試閥門的執(zhí)行機構(gòu)電流/功率（電動執(zhí)行機構(gòu)） 或氣壓（啟動執(zhí)行機構(gòu)） 、閥桿的扭矩和推力以及閥門動作時間等參數(shù)，建立閥門的參數(shù)信息,； 在閥門后期運行期間,，用戶通過在線檢測，對比出廠時的診斷試驗參數(shù),，發(fā)現(xiàn)閥門隱性缺陷,，有針對性地對閥門部件進行檢修和更換。
傳統(tǒng)的閥門檢查方法是在機組停機或設(shè)備定期檢修時,，將閥門解體進行檢查,，這種方式不但浪費時間而且維護成本很高，因此AP1000核電閥門在采購時要求很嚴(yán)格,，能動閥門在出廠時必須做診斷試驗,。
1 閥門診斷系統(tǒng)*
核電閥門診斷系統(tǒng)的設(shè)備供應(yīng)廠家主要有edyne、Crane Nuclear 及Fisher等公司,。 以edyne閥門診斷系統(tǒng)為例，它主要由便攜式信號處理器及應(yīng)力傳感器等部分組成,。
1.1 便攜式信號處理器
便攜式信號處理器有16個端口,，可同時采集16個數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)類型包括閥門的啟/閉時間,、閥桿的推力和扭矩,、電動執(zhí)行機構(gòu)的電流、電壓及功率等,。該診斷系統(tǒng)基于Windows操作平臺的分析診斷軟件TTSQuiklookII,，提供了簡便的人機操作界面。在測量時可根據(jù)不同的測量需要,，選用不同的傳感器采集信息,，經(jīng)TTSQuiklookII分析和處理后，zui終得到電動閥門的診斷數(shù)據(jù)和曲線,。
edyne設(shè)備的采樣頻率為1000次/s,，以便于當(dāng)所測電流或電壓的頻率為50Hz時，在0.02s的一次交變周期內(nèi)可以有20個采樣點給出電流或電壓的變化情況,。較為充足的采樣點有利于每個周期內(nèi)對電流或電壓參數(shù)變化的分析和對比,。此外，閥門在啟,、閉過程中,，推力及扭矩等信息的變化是在0.01～0.10s內(nèi)變化的，只有采樣頻率足夠高才能得到較準(zhǔn)確的變化曲線,。
1.2 應(yīng)力傳感器
應(yīng)力傳感器在做出廠診斷試驗時,，將壓力傳感器粘貼在閥桿上，試驗做完后可以保存下來繼續(xù)使用,。
應(yīng)力傳感器內(nèi)表面布置有電路,，當(dāng)閥桿受力變形時,，應(yīng)變片中惠斯通電橋電阻發(fā)生變化，引起電橋的電流和電壓變化,； 電流和電壓的變化數(shù)據(jù)經(jīng)處理后轉(zhuǎn)換為電信號的變化,，形成閥桿推力和扭矩同輸入電信號的關(guān)系，經(jīng)過轉(zhuǎn)換即可得到推力和扭矩（圖1）,。

圖1 應(yīng)力傳感器工作原理
2 電動楔式閘閥的出廠診斷試驗
2.1 閥門診斷試驗
本次診斷試驗的AP1000核電閥門共有8臺,，是國內(nèi)某廠生產(chǎn)的DN100、公稱壓力為15MPa的電動楔式閘閥,，試驗中使用了edyneQuiklookII電動閥門診斷系統(tǒng),。
在診斷試驗前，每個閥門進行10次啟,、閉動作試驗,，確保閥門啟、閉自如,。然后每臺閥門分別進行4次空載和帶載啟/閉試驗,，測試參數(shù)包括閥桿推力、閥桿扭矩,、閥門啟/閉時間,、電動執(zhí)行機構(gòu)的電流、電阻及功率等,。
對于閥桿推力和閥桿扭矩,，分別采集閥瓣脫離閥座時的值、zui大運行值,、平均運行值和閥門啟/閉時控制開關(guān)跳閘時的值,。
2.2 閥桿推力和扭矩
edyne Quiklook II電動閥門診斷系統(tǒng)采集了閥門相關(guān)參數(shù)的數(shù)據(jù)，并生成參數(shù)曲線,，作為閥門是否需要解體檢修的判斷依據(jù),。在此選取閥桿推力和閥桿扭矩的參數(shù)曲線作為示例（圖2），對閥桿推力和扭矩進行計算分析,，并對診斷試驗結(jié)果進行比較,。

圖2 閥桿推力和扭矩參數(shù)曲線