1、概述

　　核二級(jí)波紋管安全閥用于百萬千瓦級(jí)壓水堆核電站化學(xué)和容積控制系統(tǒng)。在系統(tǒng)正常運(yùn)行工況下，安全閥處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)入口壓力超過安全閥整定壓力時(shí)，系統(tǒng)介質(zhì)推動(dòng)閥瓣開啟，排出介質(zhì)，降低系統(tǒng)壓力。當(dāng)系統(tǒng)壓力降到工作壓力后，閥瓣在彈簧作用下自行回座關(guān)閉。為了保證安全閥運(yùn)行質(zhì)量，對(duì)安全閥樣機(jī)進(jìn)行了抗震試驗(yàn)分析，驗(yàn)證了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的合理性。

2、核二級(jí)波紋管安全閥的技術(shù)參數(shù)

　　核二級(jí)波紋管安全閥( 圖1) 壓力等級(jí)為PN2.0MPa，公稱直徑為DN80mm，整定壓力為0.502MPa，最高工作溫度進(jìn)、出口均為110℃，最高運(yùn)行壓力進(jìn)口為0.51MPa、出口為0.3MPa，排量27m³/h，工作介質(zhì)為反應(yīng)堆冷卻劑，安全級(jí)別為核二級(jí)，抗震類別為1A。

3、波紋管安全閥的試驗(yàn)

　　3.1、準(zhǔn)備工作

　　波紋管安全閥(圖1) 抗震試驗(yàn)前必須完成承壓件強(qiáng)度試驗(yàn)、水密封試驗(yàn)、氣密封試驗(yàn)、波紋管氦檢漏試驗(yàn)、整定壓力試驗(yàn)及動(dòng)作壽命試驗(yàn)，記錄樣機(jī)的功能基線。壽命試驗(yàn)是在室溫條件下起跳動(dòng)作100次，試驗(yàn)期間允許閥瓣研磨1 次。試驗(yàn)后閥門解體檢查，對(duì)各部件進(jìn)行評(píng)估。試驗(yàn)合格后，安全閥才具備抗震試驗(yàn)的條件(表1) 。

圖1 波紋管安全閥

表1 地震試驗(yàn)參數(shù)

　　3.2、動(dòng)態(tài)特性掃描

　　試驗(yàn)中安全閥充滿介質(zhì)，但不需要加壓。安全閥按ASME QM -1、QVP-7340 的要求進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃頻試驗(yàn)，驗(yàn)證其自振頻率。試驗(yàn)時(shí)分別在安全閥的三個(gè)正交軸施加≤0. 2g 的正弦掃描信號(hào)，掃描信號(hào)頻率范圍為5 ～100Hz，掃描速率為1oct /min，探測(cè)安全閥各向的基階自振頻率和阻尼比(表2) 。

表2 安全閥固有頻率和阻尼比

　　3.3、施加載荷

　　安全閥的抗震類別為1A 類，需要驗(yàn)證閥門在震中及震后具有可操作性�？沟卣鹪囼�(yàn)按照QME-1、QVP -7380 的要求進(jìn)行。對(duì)運(yùn)行基準(zhǔn)地震(OBE) 條件下同時(shí)在三個(gè)方向作用3.2g，對(duì)安全停堆地震(SSE) 同時(shí)在三個(gè)方向作用4g( 未包含由重力引起的加速度) 。試驗(yàn)采用單軸方式，根據(jù)HAF標(biāo)準(zhǔn)要求，需要輸入載荷乘以幾何因子1.3，故OBE為4.2g，SSE 載荷為5.2g。

　　OBE 試驗(yàn)采用兩次正弦掃描試驗(yàn)代替五次OBE 地震試驗(yàn)，分別在安全閥的X、Y 和Z 三個(gè)正交軸方向各進(jìn)行兩次。試驗(yàn)中，閥門重心處的加速度幅值在8Hz 以上為4.2g，掃描速度≤1 倍頻程/min，掃描頻率范圍5～35 ～ 5Hz，各次掃描時(shí)間至少為5min。試驗(yàn)過程中，安全閥處于工作壓力狀態(tài)。

　　SSE 試驗(yàn)是在OBE 試驗(yàn)后接著用正弦波進(jìn)行一次SSE 試驗(yàn)，試驗(yàn)在5 ～33Hz 的1/3 倍頻程(5Hz、6. 3Hz、8Hz、12. 6Hz、16Hz、20Hz、25. 2Hz、32Hz) 和共振頻率處進(jìn)行，每個(gè)頻率施加5 個(gè)以上連續(xù)正弦拍波，每個(gè)拍波的每個(gè)拍中有13 ～15 個(gè)周波，每個(gè)拍波之間有2s 間隙。SSE 輸入的地震運(yùn)動(dòng)使安全閥重心處產(chǎn)生的輸入加速度在8Hz 以上為5.2g，輸入運(yùn)動(dòng)形狀按IEEE 382 -2006 標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)過程中，安全閥處于工作壓力狀態(tài)，并進(jìn)行排放操作。

　　3.4、安全閥的檢驗(yàn)

　　安全閥試驗(yàn)中各方向基階固有頻率均大于33Hz。OBE 試驗(yàn)時(shí)閥門重心處三個(gè)方向的加速度幅值在8Hz 均大于4. 2g，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。SSE 試驗(yàn)時(shí)閥門重心在8Hz 以上的加速度響應(yīng)能夠包絡(luò)5. 2g，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。水密封試驗(yàn)中泄漏率≤30ml /h，動(dòng)作試驗(yàn)中閥門開啟和回座順利，穩(wěn)定，且無卡塞，結(jié)構(gòu)完整。

4、結(jié)語

　　核二級(jí)波紋管安全閥在環(huán)境為常溫，介質(zhì)為去離子水的條件下，按照HAF J0053、IEEE 382 和ASME QME-1 等標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)，動(dòng)作靈活，無卡阻，信號(hào)反饋正常，水密封、氣密封和整定壓力試驗(yàn)的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了試驗(yàn)前的功能基線和要求。試驗(yàn)結(jié)果證明閥門的動(dòng)作性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)合理，抗震性能滿足規(guī)定要求。