一、 绪论
某海外百万千瓦核电机组设置了两套应急柴油发电机，构成核电厂内中压应急交流电源，分别为带有应急厂用设备的6.6KV交流应急配电系统供电[1]。
在电厂外部交流电源全部失去的条件下，每台柴油发电机组都有能力满足应急厂用设备用电要求，以确保反应堆安全停堆，并防止由于正常的外部电源系统失电而导致重要设备的损坏[2-3]。
二、 问题描述
应急柴油机组的每台主启动阀门均设有一台气路通断控制阀，目前每台应急柴油机所安装的2台气路通断控制阀频繁出现泄漏，压空罐的内压持续的波动，应急柴油发电机组的压缩机反复启动，对压缩机的寿命产生了较大影响，也对柴油机的紧急启动造成风险[4]。
三、 问题分析
根据过往控制阀漏气问题的检查和阀门解体检查，对造成阀门漏气的原因有如下理论：
4.1、控制阀的控制气路为7bar，控制阀的三个阶段动作分别对应三个控制气路压力（失气，7bar以及＞7bar），柴油机热备情况下，控制气路为7bar,主气路被阻断。当柴油机运行过程中，控制气路为0bar，主气路被打通。而当控制气路大于7bar时，进气口与泄压口被联通，从而产生了主气路压空的泄漏；
4.2、在该控制阀的原设计中，泄压口需安装过滤帽，避免外部异物进入阀门内，但新供货的阀门并无过滤帽，而原供货阀门在运行一段时间后过滤帽均丢失，由此分析可能是由于异物进入排放口内，附着在回弹的阀杆上，原密封测产生了间隙，进气口和泄压口联通，从而产生了主气路压空的泄漏；
4.3、柴油机厂家提供的阀门图纸，阀门最大工作压力为35bar，但阀门可能由于长期使用，最大工作载荷压力已低于35bar。若阀门的最大工作载荷压力低于30bar，则阀门进气口至泄压口的密封将在控制气路工作的情况下失效，从而产生了主气路压空的泄漏；
四、 试验
5.1试验设计
5.1.1. 试验介绍：模拟应急柴油发电机组日常热备情况：
1）阀门顶部控制气路（5）保持不施加气压，保证阀门进气路与出气路常通；
2）使用阀门进气路（4）进行逐级加压；
3）阀门出气路（2）使用外接电子压力表进行出口压力的测量，同时可实现憋压的功能，来模拟实际情况下气动阀出口的压缩空气持续切断主气路；
4）泄压气路（1）持续对空。
5.1.2. 试验变量控制：
1）控制变量：阀门主气路控制气路；
2）恒定定量：控制气路压力，控制气路压力对空，试验阶段一直处于常压；
5.2 试验设备及连接照片：
图1 柴油机气控启动阀门测试台架
5.3 试验结果
表1 柴油机已失效气控启动阀门试验记录表
五、 结果分析及检修
6.1试验结果分析
为了确认K2、K3机组应急柴油发电机组气控启动阀门的漏气原因，中方对失效阀门中泄露压力最低的阀门进行了解体。解体检查发现，气动阀门主气路通过2条密封圈来实现密封功能，详见阀门图纸。
图2 阀门截面及密封面示意图
解体后发现阀门的两道密封圈均出现了损伤，其中一个密封圈已彻底破损、失效。
图3 已失效气控启动阀内拆除的密封圈
为了验证密封圈是直接影响阀门密封性的部件，作者尝试选择同尺寸的密封圈进行了更换，但新安装的密封圈的强度及硬度略低于原密封圈。
完成更换后，中方又进行了2次打压试验。第一次试验：阀门在输入气压为27.8bar时出现了泄压，第一次试验：阀门在输入气压为25.6bar时出现了泄压。再次解体检查发现新更换的密封圈破损更加验证，密封圈被挤压变形并出现了严重的破损。
图4 通用密封圈测试后破损情况
经过上述试验及前期对失效阀门的整体试验，可以初步得出：阀门的漏气是由底部两侧密封圈长期工作承压后破损失效而导致的。
6.2气动阀门检修
6.2.1 将气控阀进行解体，使用砂纸及磨光机对阀门侧边的金属密封面进行修磨，通过修磨祛除金属密封面表面可能存在的毛刺及凹坑等。
6.2.2气控阀供应商提供专用密封圈用于替换，更换用的密封圈基于现场拆解的经验反馈，保证中径和外径不变的情况下，内径选用略小于原安装的密封圈。通过略微缩小密封圈内径来增强阀门在动作过程中的密封面积，从而提升密封性。在安装的过程中，使用密封胶对密封圈进行固定。为了对涂抹密封胶的气控阀修后性能进行对比，再组装了一台阀门进行对照，对照阀门检修同样采取原阀门厂家供货的密封圈，但密封圈处不涂抹密封胶。
6.2.3使用测试台架对两台检修后的阀门进行了测试，主气路压力选取32bar，模拟柴油机在热备阶段主气路压力处于30~33bar区间的工况。控制气路压力保持常压。在阀门的出口位置安装一块压力表进行监测阀门出口压力，阀门泄压口长期对空。为了要模拟阀门长期运行工况，测试时间选定为60天。在试验台架附近安装了热风机及热电阻丝来提升了试验环境的温度，将试验环境温度控制在60℃区间（稍高于阀门运期间环境温度）。
6.2.4 经过试验测试，未涂抹密封胶的气控阀泄压口于试验的第39天出现了泄漏，而在密封圈处涂抹了A/B密封胶的阀门直至试验结束（第60天）也未出现泄漏。对阀门解体后检查确认未涂抹A/B密封胶的气控阀密封圈已翻卷、破损失效，而在密封圈处涂抹了A/B密封胶的气控阀密封圈表面无明显破损，无翻卷或任何形变。
六、 成果与讨论
1）阀门本体自带的密封圈与常见市售密封圈的尺寸及材质存在差异，可替代性不大，需要原厂提供密封圈进行替换。
2）根据现场实际阀门使用情况反馈，阀门本体的泄露失效区间在8~16个月；说明该阀门不具备长期在应急柴油发电机组使用的能力，建议进行改型。
3）应考虑是否可以调节压缩空气系统整体系统压力定值，通过调节压空开关定值，将压力控制在28.5~30范围内。即可实现机组可安全启动，阀门也不会长期处于高压漏气情况。
4）建议现气控阀门供应厂家，在后续新供货阀门的厂内加工及装配过程中，在密封圈处涂抹耐高温密封胶。对密封圈接触面进行仔细打磨，确保光滑、无毛刺。
八、参考文件
[1] 核电厂应急柴油机调试期间启动失败案例分析[J]. 郭财望,赵亚金,袁辉. 设备管理与维修.2023(07):77-78
[2] 某核电厂附加柴油机启动失败原因分析[J]. 余泽辉,闵济东,赖斌生,王飞龙. 设备管理与维修. 2021(18): 44-45
[3] 核电厂某型应急柴油机启动超时的原因分析[J]. 余泽辉,闵济东,赖斌生,王飞龙. 科技视界. 2020(33): 98-100
[4] 核电厂应急柴油机启动时间影响因素研究[J]. 周国强,邱毓. 核科学与工程. 2012,32(S1): 31-33