一种主蒸汽阀站快开慢关前置隔离阀及控制方法与流程

本发明属于主蒸汽阀站领域，特别涉及一种快开慢关的前置隔离阀及方法。

背景技术：

1、主蒸汽阀站作为核电站二回路中的三级超压保护设备之一，位于安全壳外，对主蒸汽系统的安全可靠运行起到关键作用。主蒸汽阀站是由主蒸汽快速隔离阀、大气释放阀前置隔离阀，以及监测主蒸汽安全阀和工作主蒸汽安全阀组成的阀组，如图5所示，图中a为监测主蒸汽安全阀、b为主蒸汽快速隔离阀、c为大气释放阀前置隔离阀，d为工作主蒸汽安全阀。

2、其中大气排放阀前置隔离阀是大气排放阀之前的唯一一道隔离阀，由一个主阀和两个电磁阀构成。

3、当事故发生时，要求前置隔离阀在规定时间内开起并将主蒸汽管道中的蒸汽排放到大气中，否则将会给人员和财产造成巨大的损害。但在目前的实际工况中，常出现开启超时的情况。

4、因此，研究一种可以实现在事故工况下快速开启，并且当事故解除时可以缓慢关闭以降低阀门自身损伤以及减少噪声振动的前置隔离阀具有十分重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，并提供一种主蒸汽阀站快开慢关前置隔离阀及控制方法。本发明的前置隔离阀是核电主蒸汽阀站中的一个重要组成部分，其在正常工况下会保持关闭状态，当事故发生时，要求其在短时间内迅速开启；本发明的前置隔离阀通过自身的结构特点，将阀门开启时的一部分高速流体，转化为对阀门开启的推动力，缩短了其开启时间，同时在关闭时对阀杆起到了反向推动的作用，实现其缓慢关闭；同时，可以通过调节弹簧的刚度以及活塞的位置，改变其开启和关闭的时间，以适应不同的工况。

2、本发明所采用的具体技术方案如下：

3、第一方面，本发明提供了一种主蒸汽阀站快开慢关前置隔离阀，包括阀体、阀盖、助推元件、套筒、阀杆和阀瓣；

4、所述阀体顶部密封有阀盖，内腔中水平固定有套筒，底部开设有用于与大气释放阀连通的第二出口；所述阀盖下方设有用于使阀杆仅能沿竖直方向滑动的限位件；所述阀杆竖直设于阀体内腔，顶部位于所述限位件中，下部贯穿套筒并构成滑动副，底部固定有用于控制所述第二出口启闭的阀瓣；位于套筒上方的阀杆外周水平固定有盘状定位件，定位件和套筒将阀体内腔由上至下分隔为上腔、中腔和下腔；上腔用于通过出气管道与电磁先导阀连通；所述阀体侧壁上分别开设有第一出口和入口，入口用于将所述下腔与主蒸汽隔离阀连通，第一出口用于将所述下腔与安全阀连通；

5、所述助推元件包括活塞、弹簧和工型板；所述弹簧位于密封壳体中，壳体底部固定于套筒上方；弹簧顶部压设有工型板，其始终对工型板具有竖直向上的弹力；所述工型板包括水平上板、竖直板和水平下板，水平下板位于壳体中并与弹簧顶部接触，竖直板贯穿壳体并构成密封滑动副，水平上板位于壳体外并压设于定位件底部；所述水平下板能在壳体内密封上下滑动并将壳体内腔分隔为互不连通的上腔室和下腔室，下腔室与直管段的一端相连；所述直管段中设有活塞，其另一端与调节管路连通，调节管路与出气管道连通。

6、作为优选，所述定位件和套筒上均开设有若干用于流体通过的节流孔。

7、作为优选，所述第一出口和入口分别开设于阀体侧壁的相对两侧，且两者同轴设置。

8、作为优选，所述限位件为筒状结构，且位于阀盖中部。

9、作为优选，所述助推元件壳体的顶盖与主体之间为可拆卸连接，竖直板和水平下板之间为可拆卸连接。

10、作为优选，所述水平下板与活塞之间的密封区域内填充有液压油。

11、作为优选，所述助推元件设有两个，对称位于入口和第一出口之间。

12、作为优选，所述调节管路为弯管结构，包括水平段和竖直段；所述水平段通过直管段与助推元件壳体的下腔室连通，竖直段与出气管道连通。

13、第二方面，本发明提供了一种利用第一方面任一所述主蒸汽阀站快开慢关前置隔离阀的控制方法，具体如下：

14、s1：将阀体的入口与主蒸汽隔离阀相连，第一出口与安全阀相连，第二出口与大气释放阀相连，上腔通过出气管道与电磁先导阀连通；正常工况下，第一出口和第二出口均处于关闭状态；通过调整弹簧的刚度以及活塞的位置来调整助推元件对阀杆进行推动的时间，以改变第二出口开启和关闭的时间；

15、s2：初始状态下，主蒸汽隔离阀内的蒸汽通过入口进入阀体，缓慢的从下腔经中腔和上腔流入出气管道，此时前置隔离阀内的压力未达到整定压力，蒸汽流速较慢且不会对助推元件内的活塞产生较大的推动力，前置隔离阀保持静止状态；

16、s3：当前置隔离阀内的压力达到整定压力时，主蒸汽隔离阀会快速关闭，此时前置隔离阀需要快速开启，具体如下：

17、与出气管道相连的电磁先导阀快速开启，对前置隔离阀进行泄压，此时前置隔离阀阀内与出气管道出口处的压差较大，阀内流体流速变大；高速流体通过出气管道对助推元件内的活塞产生冲击力，活塞向弹簧所在方向移动，水平下板与活塞之间密封区域内填充的液压油对工型板产生向上的推力并使其沿轴向向上运动，工型板对阀杆具有向上的推动力；随着阀内压力的逐渐降低，出气管道出口处与阀内的压差使得阀杆沿轴向向上运动，同时在第二出口气体的推力以及工型板的推动力共同作用下，阀杆带动阀瓣以较大的加速度使得第二出口快速开启；

18、s4：当前置隔离阀的第二出口达到全开状态时，电磁先导阀会快速关闭，前置隔离阀阀内上腔的压力升高并逐渐保持平稳；当上腔的压力高于第二出口压力时，流体对阀杆产生向下的推动力使其逐渐向下运动；运动过程中，随着助推元件中的弹簧被压缩，始终会对阀杆有向上的推力，降低阀杆和阀瓣向下运动的速度，实现第二出口的缓慢关闭；

19、s5：当主蒸汽隔离阀压力再次达到整定压力时，重复步骤s3和s4，实现第二出口的快速开启和缓慢关闭。

20、本发明相对于现有技术而言，具有以下有益效果：

21、1)本发明的前置隔离阀是核电主蒸汽阀站中的一个关键阀门，当事故发生时，本发明阀门的结构可以进一步缩短前置隔离阀的开启时间，确保系统内的压力保持稳定状态，同时当压力恢复至正常状态时，实现阀门的缓慢关闭，减少阀门的损伤以及降低噪声和振动；

22、2)本发明前置隔离阀(具体指的是第二出口)的启闭时间可以通过调整弹簧刚度和活塞的位置来改变，具体的原理是通过改变活塞的位置，进而改变活塞压缩助推元件内液压油的时间，从而改变工型板开始推动阀杆的时间；通过改变弹簧刚度，进而改变阀门在关闭时，工型板对阀杆的反向推动力，最终实现改变阀门关闭时间的目的，增强了装置对不同工况的适应性。

技术特征：

1.一种主蒸汽阀站快开慢关前置隔离阀，其特征在于，包括阀体(2)、阀盖(1)、助推元件(4)、套筒(6)、阀杆(7)和阀瓣(8)；

2.根据权利要求1所述的一种主蒸汽阀站快开慢关前置隔离阀，其特征在于，所述定位件(9)和套筒(6)上均开设有若干用于流体通过的节流孔。

3.根据权利要求1所述的一种主蒸汽阀站快开慢关前置隔离阀，其特征在于，所述第一出口和入口分别开设于阀体(2)侧壁的相对两侧，且两者同轴设置。

4.根据权利要求1所述的一种主蒸汽阀站快开慢关前置隔离阀，其特征在于，所述限位件(10)为筒状结构，且位于阀盖(1)中部。

5.根据权利要求1所述的一种主蒸汽阀站快开慢关前置隔离阀，其特征在于，所述助推元件(4)壳体的顶盖与主体之间为可拆卸连接，竖直板和水平下板之间为可拆卸连接。

6.根据权利要求1所述的一种主蒸汽阀站快开慢关前置隔离阀，其特征在于，所述水平下板与活塞(41)之间的密封区域内填充有液压油。

7.根据权利要求1所述的一种主蒸汽阀站快开慢关前置隔离阀，其特征在于，所述助推元件(4)设有两个，对称位于入口和第一出口之间。

8.根据权利要求1所述的一种主蒸汽阀站快开慢关前置隔离阀，其特征在于，所述调节管路(5)为弯管结构，包括水平段和竖直段；所述水平段通过直管段与助推元件(4)壳体的下腔室连通，竖直段与出气管道(3)连通。

9.一种利用权利要求1～8任一所述主蒸汽阀站快开慢关前置隔离阀的控制方法，其特征在于，具体如下：

技术总结
本发明公开了一种主蒸汽阀站快开慢关前置隔离阀及控制方法，属于主蒸汽阀站领域。前置隔离阀包括阀盖、阀体、出气管道、助推元件、阀杆和阀瓣，阀体被阀杆分为上腔和中腔，被套筒分为中腔和下腔，中间通过节流孔连通，助推元件由活塞、弹簧和工型板组成。本发明是核电主蒸汽阀站中的一个重要组成部分，其在正常工况下会保持关闭状态，当事故发生时，要求其在短时间内迅速开启；本装置通过自身的结构特点，将阀门开启时的一部分高速流体，转化为对阀门开启的推动力，缩短了其开启时间，在关闭时对阀杆起到了反向推动的作用，实现其缓慢关闭；同时，可以通过调整弹簧刚度和活塞的位置来改变其启闭的时间。

技术研发人员：臧家林,刘闯,吴起,苏丽华,杨理烽,钱锦远
受保护的技术使用者：核电运行研究（上海）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13