2.惠州核电有限公司
摘 要 机组运行过程中发现L3RRI004RF进口管道手动蝶阀在开状态时会自动关闭。本文通过分析该阀自动关闭的动力转矩来源和可能的因素。通过解体阀门并测绘相关参数，确认阀门传动蜗轮蜗杆副无自锁功能的根本原因，最终解决了该阀自动关闭故障问题。 关键词 手动蝶阀；自动关闭；涡轮蜗杆副；转矩；自锁
举宫1引言石墨舟
1.1 发现背景及故障描述
电厂运行人员在执行3RRI/SEC热交换器效率试验时，发现两台热交换器RRI出口温度存在3度的偏差，正常情况下应非常接近。排查偏差原因时发现某手动蝶阀开度约15度，而其它RRI/SEC进出口阀门开度为全开，操作记录显示阀门应设置为全开位置。维修人员核查阀门故障时，发现该阀全开后将手轮向关闭方向转动5度左右角度时，阀门会自动关闭至15度左右开度。对于手动阀门来说，设计上不允许自动改变状态。
1.2 阀门简介
故
障手动蝶阀为单偏心蝶阀，质量安全等级为QSR级。蝶阀因其流阻小，操作方便，在电站使用较广泛。该阀由阀体和执行机构两部分组成，执行机构主要部件包含蜗轮和蜗杆的单级减速箱。阀门的开启和关闭通过操作手轮蜗轮副传动，带动阀杆转动实现，阀门的结构图见图1。
bipic图1 L3RRI028VN结构图
2 原因查
2.1 故障后果
查询阀门检修历史，该类型阀门首次出现此类故障。阀门故障关闭会切断换热器入口冷却水，影响对应换热器冷却功能。对于手动阀门，自动改变其开关状态，需要查明改变状态的原因，进而分析出阀门故障的原因。
2.3 自动关闭的动力来源
因该阀为手动阀门，在排除人为操作的情况下，自动关闭的动力来源可能来源如下途径：
1）系统流体冲击力；
2）管线振动；
3）阀门安装位置的重力影响。
阀门在管线中为水平安装，其内部转动件只有蜗轮和阀瓣在转动时有重力产生在阀杆的转矩，根据同类阀门的解体检查经验，重力矩不足克服阀门转动的摩擦力，可以排除阀门运动部件重力因素的影响。为排除管线振动的因素，经测振其结果在合格范围内。因此，最 大可能的因素就是系统流体冲击力作用阀瓣，然后阀瓣带动执行机构关闭。
阀门阀瓣布置在管道内部，流体流经管道冲击阀瓣会产生一定的作用力，但是，这不表明受到冲击就一定产生转矩，因此，必须从阀门结构特点分析转矩产生的原因。
阀门阀瓣布置为单偏心的结构，根据其结构特点，易知：
1）该结构在阀瓣关闭状态时受到的系统压力左右对称，理论上无转动力矩产生。
2）当阀门开启时，单偏心结构因以阀杆为中心的左右两部分阀瓣投影到垂直管道面的面积不同，流体冲击下就会在阀杆上产生转矩[1]。
因此，需计算出阀瓣在开启过程中，阀杆左右两侧投影面积的比值，根据比值函数在开度范围内的曲线特点，就可以确定阀门自动关闭动力的来源。为便于计算，画出受力简图如下：
图
2 阀瓣受力面积比分析简图
根据上图有如下关系式：
（l1+l2）/2L=Cosr （1）
Sin(r+i杯芳烃)=L/R1 （2）
Sini=l1/R1 （3）
所以，由（1）、（2）、（3）式，得出阀瓣两部分的投影长度比值关系：
l2/l1=2LCosr/R1Sin(arcsinL/R1-r)-1 （4）
所以阀瓣面积在管道截面上的以阀轴为中心分成的两部分投影面积比Y=l22/l12=(2LCosr/R1Sin(arcsinL/R1-r)-1)2 （5）
根据阀门结构图，可知式中常数值，即偏心距l为10cm，管道内径（2R1）为400cm，阀瓣直径（2L）为399.7cm。所以，式中只有变量阀瓣转角r，取r在0-180°范围内，离散取值间隔为2度，画出（5）式曲线图如下：
图
3 投影面积曲线图
注：曲线图横坐标数值非角度值，为绘图软件表示的比例值。
编织袋折边器从曲线图中，我们可以发现如下规律：
1）图中最大值点变量r=arcSinL/R1=87.135°。该值表明阀瓣转动到i=0，即阀瓣左侧投影面积仅为一条直线时情况。
2）当r＞arcSinL/R1=87.135°时，图中曲线值减小，事实上，对正常开关蝶阀而言，转角波峰焊锡条r仅能取值0≤r≤90°。从计算图可知，当87.135＜r＜90（度）时，阀瓣的投影面积全部在右侧，表明超过87.135度后，阀门在流体冲击下，会产生转矩。因此（4）式中，r的有意义取值范围为0≤r≤arcSinL/R1=87.135°。
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