用于核电站主蒸汽隔离阀执行结构的空气调节阀的制作方法

本实用新型涉及空气调节阀技术领域，特别涉及一种用于核电站主蒸汽隔离阀执行结构的空气调节阀。

背景技术：

主蒸汽隔离阀一般设置在核电站二回路主蒸汽系统中，用于防止蒸汽发生器和主蒸汽隔离阀之间安全壳内某一主蒸汽管道破裂时安全壳的超压，并限制由于蒸汽管道破裂而导致主系统的冷却。主蒸汽隔离阀包括：主蒸汽隔离阀本体及执行机构组成，其中执行机构包括：开阀压力油回路、关阀排油回路、以及气动油泵回路组成。

在气动油泵回路中存在一个空气调节阀，其作用是将上游SAR系统(即仪表用压缩空气分配系统)7.8～10bar.g的供气压力调整至3.2～3.8bar.g，给主蒸汽隔离阀执行机构的气动油泵提供气源，驱动气动油泵以维持执行机构的油压使主蒸汽隔离阀保持开启位置。

但是现有的活塞式空气调节阀由于结构设计缺陷，部件材料耐磨性能差等问题，导致压力调节不稳或出现活塞卡涩的问题，进而导致下游气动油泵的功能丧失，致使主蒸汽隔离阀关闭。而且，核电站主蒸汽隔离阀中，对于供气源稳定性的调节灵敏度更加严格，现有活塞式空气调节阀难以适用于主蒸汽隔离阀的高频调节工作。因此，需要一种适用于主蒸汽隔离阀的高调节灵敏度、高调节稳定性的空气调节阀。

技术实现要素：

为了解决现有技术的问题，本实用新型实施例提供了一种用于核电站主蒸汽隔离阀执行结构的空气调节阀。所述技术方案如下：

本实用新型实施例提供了一种用于核电站主蒸汽隔离阀执行结构的空气调节阀，包括：

一端开设有隔膜腔的阀座、插装在阀座中且其一端通过提升阀芯弹簧与阀座相抵的阀芯、安装在阀芯另一端的活塞、设置在阀座一端且用于密封隔膜腔的隔膜、一端开设有安装腔室且与阀座固定连接的阀盖、安装在安装腔室内且用于调节阀芯开度的弹性导向机构，

阀座上开设有进气端口、出气端口、以及连通进气端口和出气端口的压缩空气流道，阀座的进气端口和出气端口均与核电站主蒸汽隔离阀执行结构的压缩空气分配系统供气管道连通，阀芯的一端贯穿压缩空气流道设置且与压缩空气流道连通，阀芯的另一端伸入隔膜腔中且安装在阀芯另一端的活塞间隔隔膜与弹性导向机构相抵。

在本实用新型实施例提供的空气调节阀中，所述弹性导向机构，包括：顶杆、安装座、止动板、量程弹簧，

顶杆的一端与阀盖连接且其另一端与安装座连接，量程弹簧的一端安装在安装座上且另一端与止动板连接，止动板间隔隔膜与阀芯相抵。

在本实用新型实施例提供的空气调节阀中，安装座上设有用于定位量程弹簧安装位置的限位凸台，止动板上设有用于定位量程弹簧安装位置的定位槽。

在本实用新型实施例提供的空气调节阀中，阀盖的内壁上设置有控制止动板移动方向和移动幅度的导向槽。

在本实用新型实施例提供的空气调节阀中，所述阀盖的一端内部设置有锁紧螺母，所述顶杆插装在锁紧螺母中并与锁紧螺母固定连接。

在本实用新型实施例提供的空气调节阀中，提升阀芯弹簧和量程弹簧均为不锈钢弹簧。

在本实用新型实施例提供的空气调节阀中，还包括：O型垫圈，阀芯通过O型垫圈与阀座接触。

在本实用新型实施例提供的空气调节阀中，所述隔膜为Viton氟橡胶制备的隔膜，O型垫圈为Viton氟橡胶制备的垫圈。

在本实用新型实施例提供的空气调节阀中，阀座与阀盖通过紧固螺栓可拆卸固定连接。

在本实用新型实施例提供的空气调节阀中，阀芯为黄铜阀芯，阀座为黄铜阀座，阀盖为表面镀镍的铝制阀盖。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过采用弹性导向机构、隔膜、阀芯、以及活塞构成隔膜式传感机构，能够有效适应核电站主蒸汽隔离阀中的高频空气调节工作，而且相较于现有空气调节阀中采用的活塞式传感机构，免除了活塞的卡涩及磨损带来的使用故障，进而使得整个主蒸汽隔离阀驱动机构的空气压力调节系统运行定值稳定，波动范围很小。此外，上述空气调节阀相比现有空气调节阀，改变了弹簧、阀芯与阀座的材料，弹簧采用不锈钢制备，阀芯和阀座采用黄铜制备，改进后提高了弹簧、阀芯与阀座的耐磨性，避免长时间运行容易产生磨损痕迹引起卡涩，使得上述空气隔离阀能够更好的适应核电站主蒸汽隔离阀中的高频空气调节工作。而且，还在安装座中设置了限位凸台和定位槽来定位量程弹簧，并配合导向槽来控制止动板移动方向和移动幅度，使得空气调节阀在调节过程中避免因受力不均出现位置偏差，导致空气调节阀的传感机构出现偏移卡涩，进而导致调节稳定性变差的问题，有效保障了空气调节阀调节的稳定性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种用于核电站主蒸汽隔离阀执行结构的空气调节阀的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种空气调节阀中调节过程的受力分析示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种在核电站主蒸汽隔离阀中采用活塞式空气调节阀时活塞式空气调节阀下游的空气压力值示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种在核电站主蒸汽隔离阀中采用隔膜式空气调节阀时隔膜式空气调节阀下游的空气压力值示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

实施例

本实用新型实施例提供了一种用于核电站主蒸汽隔离阀执行结构的空气调节阀，参见图1，该装置包括：

一端开设有隔膜腔11的阀座1、插装在阀座1中且其一端通过提升阀芯弹簧21与阀座1相抵的阀芯2、安装在阀芯2另一端的活塞6、设置在阀座1一端且用于密封隔膜腔11的隔膜3、一端开设有安装腔室41且与阀座1固定连接(例如：通过紧固螺栓可拆卸固定连接)的阀盖4、安装在安装腔室41内且用于调节阀芯2开度的弹性导向机构。

阀座1上开设有进气端口101、出气端口103、以及连通进气端口101和出气端口103的压缩空气流道102，阀座1的进气端口101和出气端口103均与核电站主蒸汽隔离阀执行结构的压缩空气分配系统供气管道连通，阀芯2的一端贯穿压缩空气流道102设置且与压缩空气流道102连通，阀芯2的另一端伸入隔膜腔11中且安装在阀芯2另一端的活塞6间隔隔膜3与弹性导向机构相抵。

在本实施例中，上述空气调节阀用于核电站主蒸汽隔离阀执行结构中，根据主蒸汽隔离阀驱动机构的工作原理，假设主蒸汽隔离阀驱动机构的空气压力调节系统工艺调节不稳，导致气动油泵的功能丧失，同时发生油回路泄漏导致油压下降，此时在MSIV(即主蒸汽隔离阀)驱动机构的氮气罐内高压氮气作用下，主蒸汽隔离阀将会关闭，产生二类事故工况：主蒸汽隔离阀意外关闭。根据最终安全分析报告(Final Safety Analysis Report，简称“FSAR”)中事故分析结果，主蒸汽隔离阀意外关闭最终导致停机停堆。由此可知，上述空气调节阀调节工作的稳定性是十分重要的。

而现有的活塞式空气调节阀采用的活塞式传感机构，其在高频调节过程中，容易出现活塞卡涩及磨损带来的使用故障问题，这样会严重影响到核电站主蒸汽隔离阀工作的稳定性。在本实施例中，上述空气调节阀采用弹性导向机构、隔膜3、阀芯2、以及活塞6构成隔膜式传感机构，能够有效适应核电站主蒸汽隔离阀中的高频空气调节工作，而且相较于现有空气调节阀中采用的活塞式传感机构，免除了活塞的卡涩及磨损带来的使用故障，进而使得整个主蒸汽隔离阀驱动机构的空气压力调节系统运行定值稳定，波动范围很小。在实际应用中，隔膜3可以采用耐热性、抗氧化性、耐油性、耐腐蚀性和耐大气老化性佳的Viton氟橡胶制备。

具体地，参见图1，弹性导向机构可以包括：顶杆51、安装座52、止动板53、量程弹簧54，顶杆51的一端与阀盖1连接且其另一端与安装座52连接，量程弹簧54的一端安装在安装座52上且另一端与止动板53连接，止动板53间隔隔膜3与阀芯2相抵。

进一步地，参见图1，安装座52上设有用于定位量程弹簧54安装位置的限位凸台521，止动板53上设有用于定位量程弹簧54安装位置的定位槽531，这样可以有效将量程弹簧54进行精确安装和定位，且防止其在调节过程中由于受力不均出现位置偏差，导致空气调节阀的传感机构出现偏移卡涩，进而导致调节稳定性变差的问题。

在本实施例中，优化后的主蒸汽隔离阀驱动机构的空气压力调节系统调节回差较小，当下游气压偏离设定范围后调节响应及时，同时也能避免平移滑动距离较大而导致顶杆与弹簧发生偏斜则不能自找正的问题。

进一步地，参见图1，阀盖4的内壁上设置有控制止动板53移动方向和移动幅度的导向槽42，这样可以有效保持空气调节阀的调节方向和调节幅度在可控范围内，防止其调节过程波动过大或调节位置偏移卡涩，使得调节过程稳定性变差。

进一步地，参见图1，阀盖4的一端内部设置有锁紧螺母43，顶杆51插装在锁紧螺母43中并与锁紧螺母43固定连接(例如螺纹连接)。这样通过锁紧螺母43，可以防止现场因振动原因导致空气调节阀出现定制漂移的风险，保障了调节的稳定性和可靠性。

可选地，提升阀芯弹簧21和量程弹簧54均为不锈钢弹簧，耐磨性好，提高空气调节阀的调节精度。

可选地，参见图1，空气调节阀还包括：O型垫圈22，阀芯2通过O型垫圈22与阀座1接触，避免阀芯2与阀座1之间发生干磨，进而提升空气调节阀的调节灵敏度且提高空气调节阀工作的稳定性。在实际应用中O型垫圈22可以采用耐热性、抗氧化性、耐油性、耐腐蚀性和耐大气老化性佳的Viton氟橡胶制备。

可选地，阀芯2为黄铜阀芯，阀座1为黄铜阀座。在本实施例中，阀芯2和阀座1均采用黄铜材料，耐磨性更好，提高空气调节阀使用精度，延长空气调节阀使用寿命。阀盖4采用表面镀镍的铝基材料制备，耐磨性能好。

下面结合图1和2简述一下上述空气调节阀的工作过程：

主蒸汽隔离阀分别位于三根主蒸汽管道上，用于正常工况和主蒸汽管线破裂事故下主蒸汽管线的隔离。而本新型阀门是主蒸汽隔离阀执行机构的空气调节阀，它们的作用是将上游SAR系统7.8～10bar.g的供气压力调整至3.2～3.8bar.g，给主蒸汽隔离阀执行机构的气动油泵提供气源，驱动气动油泵以维持执行机构的油压使主蒸汽隔离阀保持开启位置。

上述空气调节阀在使用时首先要将两个端口(即进气端口101和出气端口103)接入螺纹管以及相应的压力表，主要用以监视空气调节阀的下游气压，其中，空气调节阀的上游是指与进气端口101连接的螺纹管，相应地，下游是指与出气端口103螺纹连接的管道。

参见图2，其中，F2：上游空气作用在阀芯锥面上的力；F3：提升阀芯弹簧21对阀芯的作用力；F4：减压后的空气反馈至隔膜3上的力；F5：弹性导向机构的量程弹簧54对活塞的作用力；F阻：阀芯与阀座之间的总摩擦力。

当空气调节阀下游空气压力高于设定范围(例如3.2～3.8bar.g)时，由于减压后作用在活塞上力F4升高，所以F2+F3+F4>F5+F阻，使活塞6向弹性导向机构方向移动，进而带动阀芯2，致使阀芯2开度降低，减少上游高压空气(例如7.8～10bar.g)的注入(空气调节阀下游的空气缺少空气调节阀上游的压缩空气的补充)，直至下游压力降低至设定范围，此时F2+F3+F4＝F5+F阻，活塞回到原位置并带动阀芯2开度恢复正常水平，空气调节阀停止调节。

当空气调节阀下游空气压力低于设定范围(例如3.2～3.8bar.g)时，由于减压后作用在活塞上力F4减小，所以F2+F3+F4＜F5+F阻，使活塞6向阀芯2方向移动，进而压迫阀芯2，致使阀芯2开度增大，增加上游高压空气(例如7.8～10bar.g)的注入，(空气调节阀上游的压缩空气补充至空气调节阀下游)，直到F4达到原始的设定范围，此时F2+F3+F4＝F5+F阻，活塞回到原位置并带动阀芯2开度恢复正常水平，空气调节阀停止调节。

此外，参见图3和图4，图3是在核电站主蒸汽隔离阀中采用活塞式空气调节阀，并记录活塞式空气调节阀下游的空气压力值；图4是在核电站主蒸汽隔离阀中采用隔膜式空气调节阀(即本实施例提供的用于核电站主蒸汽隔离阀执行结构的空气调节阀)，并记录隔膜式空气调节阀下游的空气压力值。从图3和图4的对比可以清楚的看到，采用隔膜式空气调节阀后，空气调节阀下游的空气压力值波动幅度小，更加稳定在所需的压力范围内(3.2～3.8bar.g)，相较于活塞式空气调节阀，更能为核电站主蒸汽隔离阀提供稳定压力的气源。

在本实施例中，上述空气调节阀相比现有空气调节阀，改变了弹簧、阀芯与阀座的材料，分别选择黄铜和不锈钢替代原有材料，改进后提高了弹簧、阀芯与阀座的耐磨性，避免长时间运行容易产生磨损痕迹引起卡涩。同时，改变了空气调节阀的传感机构，选择隔膜式传感机构，不会发生类似现有空气调节阀活塞卡涩及磨损严重的故障，所以整个主蒸汽隔离阀驱动机构的空气压力调节系统运行定值稳定，波动范围很小。优化后的主蒸汽隔离阀驱动机构的空气压力调节系统调节回差较小，当下游气压偏离设定范围后调节响应及时，同时也能避免平移滑动距离较大而导致顶杆与弹簧发生偏斜则不能自找正的问题。隔膜式传感机构不会发生类似现有空气调节阀活塞卡涩及磨损严重的故障，所以调节过程阻力较小。改进后提高了阀门的准确度，减少阀门卡涩的问题，大大核电站主蒸汽隔离阀驱动机构的空气压力调节系统的使用效果。

本实用新型实施例通过采用弹性导向机构、隔膜、阀芯、以及活塞构成隔膜式传感机构，能够有效适应核电站主蒸汽隔离阀中的高频空气调节工作，而且相较于现有空气调节阀中采用的活塞式传感机构，免除了活塞的卡涩及磨损带来的使用故障，进而使得整个主蒸汽隔离阀驱动机构的空气压力调节系统运行定值稳定，波动范围很小。此外，上述空气调节阀相比现有空气调节阀，改变了弹簧、阀芯与阀座的材料，弹簧采用不锈钢制备，阀芯和阀座采用黄铜制备，改进后提高了弹簧、阀芯与阀座的耐磨性，避免长时间运行容易产生磨损痕迹引起卡涩，使得上述空气隔离阀能够更好的适应核电站主蒸汽隔离阀中的高频空气调节工作。而且，还在安装座中设置了限位凸台和定位槽来定位量程弹簧，并配合导向槽来控制止动板移动方向和移动幅度，使得空气调节阀在调节过程中避免因受力不均出现位置偏差，导致空气调节阀的传感机构出现偏移卡涩，进而导致调节稳定性变差的问题，有效保障了空气调节阀调节的稳定性和可靠性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。