核電站閥門的應用

       在核電站及核工程設計中,閥門經常需要布置于放射性區域或不便操作的高處,造成操作人員不宜或不便接近閥門直接操作,此時需采用遠距離操作閥門。工程設計中掌握遠距離操作閥門的技術要求,向廠家提出準確的閥門要求,可有效避免訂貨和安裝過程中可能出現的問題,保證工程進度。本文在核電站和多個工程的設計和閥門審查實踐基礎上,總結了遠距離操作閥門的設計注意事項和技術規格書的要點,以減少閥門訂貨和安裝過程中可能出現的問題,降低工程風險。

       閥門用于管路的開通、關斷、流量控制、安全防護,是系統流程中必不可少的一部分。核電站及核工程設計中,閥門經常需要布置于放射性區域或不便操作的高處,引起操作人員不宜或不便接近閥門直接操作,此時需采用遠距離操作閥門。遠距離操作閥門又稱遠傳閥門,是在閥門與驅動機構之間增加了萬向聯軸節、加長桿等連接件。遠距離操作閥門主要用于放射性場所的工藝管道上,閥體位于紅區,閥門驅動機構(如手輪、電動頭等)置于房間外的操作間,以減少和避免操作人員對閥門進行操作時受到放射性物質的傷害,同時便于操作人員的現場檢修。

       1根據閥門安裝方式可分為穿墻傳動桿操縱閥門(簡稱“穿墻閥門”,穿過混凝土墻臥式安裝)和快速檢修穿地閥門(簡稱“穿地閥門”,穿過混凝土樓板立式安裝)2根據驅動方式可分為手動、氣動和電動閥門;根據閥門作用原理及結構可分為截止閥、球閥、調節閥等各種閥門類型。

       遠距離操作閥門一般由驅動機構、傳動座、傳動桿、萬向聯軸節、閥體部分組成,某些閥門遠傳結構的組成中還包括轉向結構。此類閥門為特殊訂貨的閥門,需要工程設計人員向廠家提出遠距離操作閥門的技術參數,并向土建專業提出閥門的安裝預留孔洞要求。

在工程設計中的應用要求

工程設計過程中應用遠距離操作閥門除了一般的閥門布置要求外,還應重點考慮以下幾個方面：

       一、確定閥門的布置位置,進而確定閥門距墻或樓板的距離及墻或樓板的厚度等參數。根據系統流程圖和廠房建筑圖布置工藝管道,確定采用穿墻或穿地閥門,并確定閥體的布置位置,進而確定閥門遠傳機構和驅動機構的位置。穿地閥門的傳動桿與閥體位于一條直線,故驅動機構在閥體的正上方;穿墻閥門采用萬向聯軸節連接,允許操縱桿與閥體的空間角度不大于20°安裝。另外,穿墻閥門也可以通過轉向結構做成L 型或之字形結構。

應注意閥體距墻或樓板不能太近,尤其穿墻閥門本體有不能活動的部分,需要占用一定的距離,且閥門口徑越大此距離越長,建議一般閥門進出口管中心距墻或樓板應不低于500mm。

       二、確定閥門的外形尺寸。向廠家咨詢閥門的外形尺寸,主要關注閥體結構長度和驅動機構的尺寸。一般閥門口徑越大,閥體結構和驅動機構的尺寸也越大。在布置過程中,應保證閥門的驅動機構布置互不干涉,并預留操作和檢修空間。

閥體結構長度可參照GB/ T12221《金屬閥門結構長度》;閥門驅動機構的外形尺寸根據驅動形式的不同而不同,如閥門驅動機構為手動,手輪的中心間距一般不小于300mm 即滿足要求;若驅動機構為電動形式,則間距一般以不小于500mm 為宜;氣動裝置需要的空間更大。若布置不能滿足上述要求,則需根據廠家的圖紙合理布置。

       三、向土建專業提出預留孔洞要求。根據遠距離操作閥門的外形尺寸向結構專業提供預留孔洞的位置和大小。對于穿墻閥門,根據閥門埋于墻體的支撐座尺寸確定孔洞大小,一般略大于支撐座外徑;對于穿地閥門,還應注意孔洞大小是否大于閥體結構長度。這是因為穿地閥門的傳動桿與閥體為一個整體,現場安裝時將閥門整體從上部操作間穿過預留洞到達閥體布置位置。若由于預留孔洞較小,閥門無法穿過孔洞,則閥門無法安裝。而穿墻閥門的操縱桿與閥體采用萬向聯軸節連接,現場安裝時可拆除萬向聯軸節,僅將支撐座和操縱桿穿過墻體再澆注混凝土,故可不考慮閥體結構長度。

       現場施工時,也可以在遠距離操作閥門安裝完畢后再澆注樓板混凝土。這種情況下,需提前做好施工計劃,避免影響后續物項的安裝。

       在某工程的設計過程中,結構孔洞為Φ300mm,閥門支撐件的尺寸為Φ270mm,而閥體結構長度為320mm,閥體無法穿洞進入房間,導致閥門無法安裝,只能通過現場擴洞解決此問題,而樓板的厚度為1,000mm,現場擴洞的代價較大。故在向土建專業提預留孔洞時,應注意閥體結構長度,選擇閥體和支撐件中尺寸較大者作為預留洞尺寸的依據。

        四、審查閥門圖紙。訂貨后,應由廠家提供閥門的總裝圖。應審查閥門類別、閥門口徑、驅動形式、閥體距墻或樓板的距離、墻或樓板的厚度、連接形式、安全等級、抗震類別、質保等級等技術參數是否與技術規格書一致。尤其應重點核實閥體距墻或樓板的距離、墻或樓板的厚度是否與技術規格書的要求一致,若不一致,應反饋廠家重新設計,否則現場將無法安裝,可能導致閥門作廢。

另外,復核閥門的外形尺寸是否滿足現場土建的安裝要求,布置能否滿足操作和檢修要求,如不滿足,應與廠家溝通;若土建未施工,也可以修改土建預留洞尺寸、工藝布置等,盡量避免現場出現安裝問題。

技術規格書中需要明確和注意的問題

技術規格書是遠距離操作閥門的訂貨依據,廠家根據技術規格書的要求制造閥門,采購方根據技術規格書對閥門進行驗收。在技術規格書的編制過程中,應主要明確以下內容。

1、閥門的規格型號

技術規格書中應明確閥門的規格型號、閥門類別、驅動形式、距墻或樓板的距離、墻或樓板的厚度、工作介質、閥門口徑、連接形式、安全等級、質保等級等要求,并列出閥門清單。

2、 遠傳機構的要求

技術規格書中應明確規定驅動方式的要求;遠傳機構強度和力矩等的要求;穿墻或穿樓板部分輻射屏蔽和密封的要求;閥門調節余量的要求,能夠補償土建施工誤差、安裝誤差和管道膨脹誤差的位移量;注明土建預留孔洞的尺寸,閥門應滿足現有預留洞施工安裝的要求;如閥門安裝位置有鋼敷面需與支撐件連接,應注明;設計結構應便于拆裝和維修的要求等。

若對電動或氣動執行機構有特殊要求,需明確。如某工程中采用電動執行結構,要求電動頭采用一體化產品,并對輸出力、工作電源、防護等級、人機交互界面、異常情況報警和保護、控制信號、質量等進行了要求。

閥體要求

明確對主體材質的要求;明確閥門的連接形式的要求;其他特殊要求。

試驗和驗收要求

應明確閥門需要進行的試驗和驗收標準,試驗主要包括密封試驗、耐壓試驗等,抗震閥門還應要求抗震分析或抗震試驗。

其他要求

技術規格書中還應提出遠距離操作閥門的供貨和服務范圍;需提供的文件,包括閥門制造文件、總裝圖、安裝文件、調試和運行維修手冊、不符合項及其他質保文件、裝箱清單等;需提供的備品備件等;還可以提出質保、包裝運輸、涂漆等要求。

實際工程操作中的注意事項

工程設計過程中,閥體距墻或樓板的距離及墻或樓板的厚度是遠距離操作閥門最重要的技術參數,如出現錯誤,可能導致閥門報廢,增加采購成本和影響工程進度,應尤其重視。

技術規格書中重點應列出閥門清單,清單中應包括閥門口徑、閥門數量、遠傳機構的長度、樓板的厚度等主要技術參數,使訂貨清晰明確,保證采購質量。

遠距離操作閥門作為特殊的閥門,掌握其技術要求,提出準確的閥門需求,可有效避免訂貨和安裝過程中可能出現的問題而影響供貨或安裝進度,進而避免應用損失,降低工程風險,保證工程進度。

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