(1)試驗裝置的布置按圖2-2至圖2-7及圖2-9所示。

(2)儀表校準

試驗中使用的每一臺儀表以及備用儀表都應有編號或作其他明確標記。每一儀表依照其類型不同應按本節中概述的下列要點進行校準。有關的儀表校準記錄應保存以供有關方面查閱。

1)壓力測量儀表

壓力測量儀表的精度等級不應低于O.5級。壓力測量系統應包括兩套壓力測量儀表，以便在試驗中進行互校。應按國家有關規程對壓力測量儀表進行校準。國家規程未規定的壓力指示或記錄裝置的校準方法應得到有關方面的認可。

2)溫度測量儀表

溫度測量儀表的分辨率不應低于0.5℃。溫度測量系統應包括兩套溫度測量儀表，以便在試驗中進行互校。應按國家有關規程對溫度測量儀表進行校準。國家規程未規定的溫度指示或記錄裝置的校準方法應得到有關方面的認可。

3)開高測量儀表

開高測量儀表的分辨率應不低于0.02 mm。應在每次試驗或一系列試驗的前后對其精度進行檢查。

4)重量秤

在試驗程序中用來稱量冷凝液重量的重量秤，其指示部件的最小刻度值應小于或等于預期載荷的0.25％。用于本標準試驗的重量秤應在每次或一系列試驗之前按國家有關規程在足夠的點位上進行校準，以保證其在預期使用范圍內的精度。

5)蒸汽熱量計

蒸汽熱量計應分別在其安裝之時和在不超過6個月的規定周期內用蒸汽進行校準。當測量結果顯示其讀數有明顯錯誤時或在重新安裝后，應再進行校準。

6)流量計組合

對任何類型流量計的校準應包括流量計上游和下游側的實際管道和所有附件，附件包括控制閥、試驗容器以及容器同閥門的連接件。這種校準應通過比較的方法在執行正式試驗之前完成，即把流量測定值同由預先校準的流量計裝置測得的值進行比較，而后者的校準系借助原始的裝置或機構來完成。有關預先校準的流量計裝置的協議應使最終總體試驗結果的偏差在±2.0％以內。校準應在相應于對比裝置的最小、中間和最大流量下進行。對于具有不同進口連接形式的閥門，其連接件應在制造或采購時由試驗室人員進行校準。此外，流量計裝置應如上述每5年至少進行一次再校準。這種再校準應包括使用至少兩種尺寸的連接件。應保存校準記錄并提供有關方面審核。若對設備作改變，應評估這種改變可能對系統校準產生的影響，當認為必要時應進行新的校準。

(3)試驗中的調整

當在采集數據時，不應對壓力釋放裝置作任何調整。在試驗條件發生任何改變或偏離后，應給予足夠的時間使流量、溫度和壓力達到穩定后再采集數據。

(4)試驗記錄和試驗結果

試驗記錄應包括對試驗對象的所有觀察、測量、儀表讀數和儀表校準記錄(當需要時)。原始試驗記錄應由進行試驗的機構保管，其保管期限不少于5年。所有試驗記錄的副本應提交試驗各方。修正及修正值應分別載人試驗記錄。

(5)測量誤差

應進行預備試驗來確定，使用規定的儀表和程序能夠滿足對最終排量測量所規定的誤差極限。還應進行試驗后的誤差分析，除非試驗各方同意并證實，規定的儀表和程序包括數據的離散性是按試驗規范來使用和執行的，從而確認預備試驗確定的誤差在試驗后仍然有效。誤差確定應由試驗室形成文件以供審核。

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1)整定壓力

安全閥在運行條件下開始開啟的預定壓力，在該壓力下，在規定的運行條件下由介質壓力產生的使閥門開啟的力同使閥瓣保持在閥座上的力相互平衡。

2)超過壓力

超過安全閥整定壓力的壓力增量，通常用整定壓力的百分數表示。

3)回座壓力

安全閥排放后閥瓣重新與閥座接觸，即開啟高度變為零時的壓力。

4)啟閉壓差

整定壓力同回座壓力之差，以整定壓力的百分數或以壓力單位表示。

5)排放壓力

整定壓力加超過壓力。

6)額定排放壓力

標準或規范規定的排放壓力上限值，是測量壓力釋放裝置排量時的進口靜壓力。

7)背壓力

由于在排放系統中存在壓力而在壓力釋放裝置出口產生的靜壓力。

8)排放背壓力

由于介質流經壓力釋放裝置進入排放系統而在該裝置出口處產生的壓力。

9)附加背壓力

壓力釋放裝置即將動作前在其出口處存在的壓力，是由其他壓力源在排放系統中引起的。

10)冷態試驗差壓力

安全閥在試驗臺上調整到開始開啟時的進口靜壓力，該壓力包含了對背壓力和／或溫度等運行條件所作的修正。

11)密封試驗壓力

進行密封試驗時的進口靜壓力，在該壓力下測量通過關閉件密封面的泄漏率。

12)爆破壓力

當爆破片裝置動作時，其進口靜壓力。

13)爆破片裝置的規定爆破壓力

爆破片裝置升高的進口靜壓力，在規定的溫度下爆破片設計在該壓力爆破。

14)折斷壓力

當折斷銷裝置、彎折銷裝置或剪切銷裝置動作時，其進口靜壓力。

15)一次壓力

壓力釋放裝置進口壓力。

16)二次壓力

在安全閥的實際排放截面與出口間的通道中存在的壓力。

17)前泄壓力

一個低于安全閥整定壓力的進口靜壓力，在該壓力下，安全閥關閉件密封面間發生可由聽覺或視覺感知的介質泄出，但沒有可測量的排量。前泄壓力僅適用于可壓縮介質用的安全閥。

18)理論排量

其流道最小截面積等于安全閥流道面積或等于非重閉式壓力釋放裝置凈流通面積的理想噴管的計算排量，以重量單位或容積單位表示。

19)實測排量

在額定排放壓力下測量的壓力釋放裝置排量，以重量單位或容積單位表示。

20)額定排量

實測排量中由適用的規范或標準允許用作壓力釋放裝置應用基準的部分。

21)當量計算排量

當壓力、溫度或介質等使用條件與額定排量的適用條件不同時，壓力釋放裝置的計算排量。

22)排量系數

實測排量同理論排量的比值。

23)額定排量系數

額定排量同理論排量的比值。

24)頻跳

安全閥閥瓣快速異常地來回運動，運動中閥瓣接觸閥座。

25)顫振

安全閥閥瓣快速異常地來回運動，運動中閥瓣不接觸閥座。

26)基準狀況

由適用的標準或由試驗各方間的協議規定的試驗介質狀況，可用來統一排量試驗的結果。

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1)排放面積

閥門排放時流體通道的最小截面積。

2)流道面積

閥進口端至關閉件密封面間流道的最小橫截面積。

3)流道直徑

對應于流道面積的直徑。

4)簾面積

當閥瓣在閥座上方升啟時，在其密封面之間形成的圓柱面形或圓錐面形排放通道面積。見圖2-1。

5)開啟高度

L=開啟高度

D=閥座閥瓣接觸面最小直徑

D_B=錐面通道另一直徑

B=錐面通道斜高

θ=密封面斜角

R=半徑

注：簾面積系排放面積，除非閥瓣達到足夠開高使流道面積成為通道最小截面積。

閥瓣離開關閉位置的實際行程。

6)額定開高

使閥門達到其額定排量的設計開高。

7)密封面斜角

閥門軸線與密封面間的夾角。平面密封閥門的密封面斜角為90°

8)密封面積

由密封面平均直徑確定的面積。

9)密封面平均直徑

閥瓣與閥座接觸面的平均直徑。

非重閉式壓力釋放裝置的特性尺寸

凈流通面積

非重閉式壓力釋放裝置動作之后決定流量的面積。一個爆破片的(最小)凈流通面積是其完全破裂后的計算凈面積，它帶有適當的允差，因為爆破片的某些結構件可能減小其凈流通面積。

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閥門安裝應按照閥門使用說明書和有關規定執行。

1．安裝前，應檢查核對閥門規格型號是否相符，閥門是否試壓。核實無誤后，作好閥門內外的清潔；檢查閥門各部件是否齊全；沒有裝填料的，應按介質的工作條件選好填料并裝好；開啟閥門，檢查轉動是否靈活，密封面有無碰傷。確認無疑后，方可安裝。

2．安裝閥門的管道和設備，應進行吹掃和沖洗，清除管道和設備中油污、焊碴和其他雜物，以防擦傷閥門密封面，堵塞閥門。

3．閥門公稱直徑超過DN100mm的，應有起吊工具和設備，起吊的繩索應系在閥門的法蘭處或支架上，輕吊輕放。不允許把繩索系在閥桿和手輪上，以免損壞閥件。

4．安裝法蘭連接的閥門時，閥門法蘭與管道法蘭必須平行，法蘭間隙適當，不應出現錯口、張口等缺陷。法蘭間的墊片應放置正中，不能偏斜。螺栓應對稱緊固，不可過緊或過松，螺栓擰緊后，用塞尺檢查法蘭間各方位的預留間隙，間隙應合適一致。

5．安裝螺紋閥門時，最好在閥門兩端設置活接頭，螺紋密封材料，視情況用鉛油麻纖維(油品用閥門不得使用)、聚四氯乙烯生膠帶或密封膠，注意不要把密封材料弄到閥門內腔里。對鑄鐵和非金屬閥門，螺紋不要擰得過緊，以免脹破閥門。

6．安裝焊接連接閥門時，閥門與管道接口要對準，管道應能夠微量移動，避免閥門受到管道制約，防止閥門發生變形。閥門與管道對準后點焊好，然后全開啟閉件，按照焊接規范施焊，整體焊牢，不能有氣孔、夾碴、咬肉、裂紋等缺陷。焊接完畢后，應對焊縫進行檢查，對一些重要部位的閥門焊接處還應進行x射線檢查，然后對管道和閥門進行吹掃、沖洗。

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閥門的安裝與其他機械設備安裝一樣，有一個安裝姿態問題。閥門安裝的正確姿態是內部結構符合介質的流向，符合閥門結構型式的特定要求和操作要求。另外，正確姿態還含有整齊劃一，美觀大方之意。

1．閥門安裝方向。不少閥門對介質的流向都有具體規定，安裝時應使介質的流向與閥體上箭頭的指向一致。

(1)方向識別。閥門上沒有注明箭頭時，應按閥門的結構原理正確識別，切勿裝反。否則，將會影響使用效果，甚至引發故障，造成事故。

(2)閘閥。閘閥一般沒有規定介質流向。為了防止閥門關閉后閥腔內介質因溫度升高而膨脹，造成危險，應在介質進口側的閥板上有一個卸壓孔。

(3)截止閥。除特殊截止閥外，介質的流向應從閥瓣下方流經密封面。安裝時，應按閥體箭頭指向識別方向。如果介質流向從密封面流向閥座下，截止閥關閉填料仍然受壓，不利于填料更換，開啟時費力，開啟后介質阻力增大，密封面會受到沖蝕。因此，截止閥的方向不能裝反。

(4)止回閥。止回閥的介質流向是從閥瓣下面沖開閥瓣。旋啟式止回閥的閥體上有箭頭指示，其介質是從閥瓣密封面流向出口端的。如果安裝反了，容易造成事故。

(5)蝶閥。蝶閥一般是有方向性的，安裝時，介質流向與閥體上所示箭頭方向一致，即介質應從閥門的旋轉軸(或閥桿)向密封面的方向流過。中心垂直板式蝶閥的安裝無方向性。

(6)節流閥。節流閥的介質流向有方向性，閥體上有箭頭指示。介質流向應是自下而上，裝反了會影響節流閥的使用效果和壽命。

(7)安全閥。安全閥的介質流向是從閥瓣下方向上流動。如果反向安裝，會釀成重大事故。

(8)減壓閥。減壓閥的介質流向應與閥體上箭頭指向一致。如果反向安裝，將根本不起減壓作用。

2．閥門安裝姿態

(1)閘閥。雙閘板結構的應直立安裝，即閥桿處于垂直位置，手輪在上面；單閘板結構的可在任意角度上安裝，但不允許倒裝；對帶有傳動裝置的閘閥，如齒輪、蝸輪、電動、氣動、液動閥門，按產品說明書安裝，一般閥桿鉛垂安裝為好。

(2)截止閥、節流閥。這兩種閥門可安裝在設備或管道的任意位置，帶傳動裝置的應按產品說明書規定安裝。截止閥閥桿水平安裝會有位移現象，使閥瓣與閥座不同軸線，密封面會掉線，發生泄漏。因此，截止閥閥桿應盡量鉛垂安裝。節流閥需經常操作、調節流量，應安裝在較寬敞的位置。

(3)止回閥。升降式止回閥，只能水平安裝在管道上，閥瓣的軸線呈鉛垂狀；彈簧升降止回閥、旋啟式止回閥可安裝在水平管道上，也可在介質自下向上流動的豎管上；旋啟式止回閥搖桿銷軸安裝時，應保持水平位置。

(4)球閥、蝶閥。這兩種閥門可安裝在設備和管道上的任意位置，但帶有傳動裝置的，應垂直安裝，傳動裝置處于鉛垂位置。三通球閥垂直安裝，安裝時應注意有利操作和檢修。

(5)旋塞閥。可在任意位置安裝，但應有利觀看溝槽、方便操作。對三通或四通旋塞閥，宜直立或小于90°安裝。

(6)安全閥。不管是杠桿式或彈簧式都應直立安裝，閥桿與水平面應保持良好的垂直度。安全閥的出口應避免出現背壓現象，如出口有排泄管，應不小于閥門的出口通徑。

(7)減壓閥。為了方便操作、調整、維修，減壓閥一般安裝在水平管道上。安裝的方法和要求應按產品說明書規定。波紋管式減壓閥用于蒸汽管道時，波紋管向下安裝，用于空氣管道時，反向安裝。

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在油庫中，閥門安裝是其配套于管道和設備的重要步驟，其安裝質量的好壞，直接影響投產后的操作使用、檢查維修、安全運行。

這里系指一般閥門的安裝，對特殊閥門的安裝應按有關說明進行。

1．無論哪類閥門，其安裝應確保安全，有利于操作、維修、拆裝。

2．維修工和管道工應學會識別管線安裝圖及各類閥門表示符號，應按圖施工。對一般閥門安裝位置和走向的改進，應有自行處理的能力。

3．為方便操作，保證安全，安裝閥門時應考慮閥門的操作。其操作機構和操作地點相對位置應符合操作要求，即兩點應在1.2m以內。當閥門中心和手輪距離操作地面超過1.8m時，對操作頻繁的閥門應設置操作平臺；對高度超過1.8m，不經常操作的單個閥門，可采用鏈輪、延伸桿、活動平臺，以及活動梯子等設施。當閥門安裝在操作地面以下時，應設置伸長桿或閥門井，閥門井應有蓋板。

4．水平管道上的閥門，其閥桿最好垂直向上，不應將閥桿朝下安裝。閥桿朝下安裝不僅操作、維修不便，而且閥門還容易腐蝕。落地閥門傾斜安裝，會使操作不便。

5．并排安裝在管道上的閥門，應有操作、維修、拆裝的空間，其手輪之間的凈距離不得小于100mm。如間距較窄，應將閥門交錯排列。

6．對開啟力矩大、強度較低、脆性和重量較大的閥門，應設置閥門支架，支承閥門重量。閥門應盡量安裝在靠近總管道的位置上，減少支管道上的閥門。

7．減壓閥不應安裝在靠近容易受沖擊的地方，應考慮其所在位置振動較小、環境寬敞、便于維修。

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閥門是流體管路的控制裝置。其基本功能是接通或切斷管路介質的流通，改變介質的流動方向，調節介質的壓力和流量，保護管路和設備的正常運行。

隨著現代科學技術的發展，閥門在工業、建筑、農業、國防、科研以及人們日常生活等方面使用日益廣泛，已成為人類生產和生活各個領域中不可缺少的通用機械產品。

工業用閥門誕生在蒸汽機發明之后，由于現代石油、化工、電站、冶金、船舶、核能、宇航等方面發展的需要，對閥門提出了更高的要求，促進了高參數閥門的研究和生產，其工作溫度從超低溫-269℃到高溫1200℃，甚至高達3430℃；工作壓力從超真空1.33×10^-8Pa到超高壓1460MPa；閥門的直徑從1mm到6000mm，甚至達到9750mm。閥門的材料從鑄鐵、碳素鋼，發展到鈦、鈦合金鋼等，還有高強耐腐蝕鋼閥門、低溫鋼和耐熱鋼閥門；閥門的驅動方式從手動發展到電動、氣動、液動、程控、數控、遙控等；閥門的加工工藝從普通機床到流水線、自動線。為便于生產、安裝、更換，閥門的品種規格正向標準化、通用化、系列化方向發展。

隨著現代工業的不斷發展，閥門的需求量不斷增長，一座現代化的石油化工裝置需要各式各樣的閥門成千上萬只；一座現代住宅樓也需要上千只閥門；一座普通油庫閥門的要求量，少則幾百，多則幾千。

在油庫中，閥門是用量最大，開閉頻繁的一種配套機械產品，但由于使用維修不當，常常發生“跑冒滴漏”現象。由此引起火災、爆炸、中毒事故，或者造成油品變質、能源浪費、設備腐蝕、環境污染等。事故教育了人們，希望獲得高質量閥門，同時也要求提高閥門的使用維修水平。這對從事閥門操作、維修人員，以及工程技術人員提出了新的、更高的嚴格要求。除了要精心設計、合理選用、正確操作閥門外，還必須及時維護、修理閥門，使閥門的“跑冒滴漏”現象降低到最低限度。

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1．概述

殼牌粉煤氣化工藝[1]是通過高壓粉煤給料罐將粉煤由N2加壓后密相送入氣化爐。粉煤給料罐的原料粉煤由一鎖斗系統注入，即通過粉煤放料罐與粉煤給料罐之間的鎖斗閥和平衡閥周期性的隔離、連通實現粉煤的放料；殼牌氣化爐采用膜式水冷壁結構，多燒嘴(通常是4～8個)進料，進入氣化爐的粉煤流量由粉煤流量調節閥控制，粉煤在進氣化爐或循環回至低壓粉煤儲罐之間的切換由粉煤給料三通閥控制。

粉煤氣化生成的粗煤氣攜帶煤灰總量的20％～30％沿氣化爐上行，在氣化爐頂部出口處通過冷的無塵循環氣激冷降溫至900℃，熔融的飛渣粒子凝固成細小的飛灰，夾帶著飛灰的粗煤氣沿激冷管、導管、反向室最終進入廢熱鍋爐。煤灰總量的70％～80％以熔融態流入氣化爐底部，通過下渣口進入灰渣激冷罐，被水激冷淬化成密實的玻璃狀粒子，并通過一個鎖斗系統從系統中清除出去。

出自廢熱鍋爐的約350℃的粗煤氣先經過高溫高壓陶瓷過濾器干法除灰，再進入濕洗單元水洗，以清除鹵化物和最后的少量粉塵。陶瓷過濾器的濾芯由24組反吹閥控制的高壓氮氣進行反吹清潔。飛灰的收集及排放由飛灰收集罐底部的飛灰閥控制，激冷后的灰渣收集及排放由爐渣收集罐底部的鎖斗閥控制。

2．鎖斗閥

殼牌干煤粉氣化裝置采用發送罐工藝進行煤粉的輸送以及爐渣和飛灰的排放。鎖斗閥、飛灰閥和平衡閥的程控動作，主要是為了料倉之間的均壓和粉煤(爐渣或飛灰)的排放。上述閥門結構類似，DN200～300mm，PNl0.0MPa，介質為N₂+粉煤(飛灰)，或水+爐渣，密封等級VI級，閥門每20～30分鐘啟閉一次，工程設計要求選用全通徑硬密封球閥，本文僅對鎖斗閥進行介紹。目前國內殼牌粉煤氣化裝置上使用的鎖斗閥主要有2種結構形式，一是固定球閥，二是浮動球閥。

2．1 固定球鎖斗閥

固定球鎖斗閥的結構見圖1。其閥體為兩塊式，材質WCB，流道內襯雙相鋼耐磨套，閥體設吹掃口。球體側裝，上下轉軸的凸輪狀頭部插入球體，轉軸由閥蓋中的軸套定位。密封副由碟簧預緊的閥前密封型閥座和球體組成，球體和閥座的基材為雙相鋼2205，密封面噴焊鎳基合金，硬度HRC60；閥座帶刮掃刃，防止固體顆粒進入密封面。閥門配雙作用氣動執行器。

固定球鎖斗閥的啟閉扭矩受壓差影響小，閥桿因受側推力而易偏磨。實際使用時，在頻繁啟閉過程中，固定球鎖斗閥的支架出現了開裂和扭曲變形，造成氣動執行器因輸出軸和閥桿不同心而嚴重磨損，且其閥桿與軸套之間的間隙容易進粉而卡死。

2．2 浮動球鎖斗閥

浮動球鎖斗閥為浮動球球閥，其密封副的原理見圖2。閥門采用流道帶耐磨襯套的對分式閥體，球體和閥座表面噴焊ARGULOY合金，硬度HRC60，球體可沿壓差方向浮動，閥座有自潔功能，一閥座由彈簧預緊，另一閥座固定。浮動球鎖斗閥的進口閥座在浮動套筒上，因而可實現進出口雙閥座密封，閥門密封性能好，但啟閉扭矩大。

浮動球鎖斗閥的球體因壓差產生的軸向推力并不作用于閥桿，閥桿不易卡死，但其密封副摩擦扭矩受壓差影響大，實際使用時，因閥門壓差不穩引起的球體抱死現象時有發生。

3．粉煤流量調節閥

進入氣化爐的粉煤流量由粉煤流量調節閥控制，閥門公稱直徑65，公稱壓力600LB，密封等級為IV級，介質為N₂(CO₂)+粉煤，閥芯由氣動直行程執行器驅動，閥門Cv值70，流量特性為近似等百分比。

殼牌粉煤氣化裝置上使用的粉煤流量調節閥分別由SchuF和Fisher提供，結構示意見圖3。閥門為角式調節閥，閥門進口垂直向下，出口與進口夾120°角斜向下，氣動直行程執行器倒置。杯狀閥芯的杯口向上，其側壁開槽，進口流入的粉煤垂直落入閥芯杯口，通過閥芯側壁的開槽，斜向下流出閥門。閥芯上下移動，通過改變開槽的遮擋面積，從而改變粉煤流量。閥芯由閥桿拖動，閥桿防轉，用波紋管密封，閥蓋加吹氣，防止因粉煤沉積而引起的波紋管卡澀。閥體內襯和閥芯均采用碳化鎢防止磨損。

粉煤流量調節閥的調節性能滿足工藝要求，碳化鎢內件的耐磨性能良好，但需注意上蓋吹氣應該在閥門動作前就應開始，在閥門停止工作后才能結束，且通氣需保持一定氣量，否則煤粉會大量沉積在閥蓋處，造成波紋管伸縮困難。

4．粉煤給料三通閥

粉煤在進氣化爐或循環回至低壓粉煤儲罐之間的切換由粉煤給料三通閥完成。三通閥公稱通徑40～65，公稱壓力600LB，介質為N₂(CO₂)+粉煤，氣開彈簧復位，換向時間2～3秒。

殼牌粉煤氣化裝置上使用了BCH粉煤給料三通閥，其工作原理見圖4。閥體一進兩出，材料為WCB；轉子設平行雙通道，材料為雙相鋼2205。閥體和轉子精密配合，配合表面硬化處理。轉子逆時針轉動30°，煤線接通，循環線關閉；轉子順時針轉動30°，循環線接通，煤線關閉。轉子驅動系統由90°標準氣動頭和齒數比為1：3的內嚙合齒輪組合而成，內嚙合齒輪可將標準氣缸的90°輸出角轉化為30°，并放大氣缸扭矩。

粉煤給料三通閥在使用過程中出現了卡澀現象，分析認為轉子偏磨和閥體與轉子之間的間隙進粉是閥門卡澀的主要原因。

5．反吹閥

殼牌工藝中，粗煤氣須經高溫高壓陶瓷過濾器干法除灰，而陶瓷過濾器的濾芯由24組反吹閥控制的高壓氮氣進行反吹清潔。24組反吹閥每隔20～30秒交替開啟，每臺閥門啟閉時間0.1～0.3秒。閥門DN80／PN900LB，操作溫度350℃。

殼牌粉煤氣化裝置上使用了coax反吹閥，其結構如圖5所示。閥門為兩位截止型，氣開彈簧關。角式閥體，上進下出，軟密封。閥桿波紋管密封，無填料。

coax反吹閥滿足工藝要求。實際使用時，有用戶出于工藝上的原因，用干凈的合成氣反吹陶瓷過濾器，但如其反吹閥閥體材料為碳鋼，則會造成閥門的嚴重腐蝕。

6．特種閥的國產化

最初的工程設計中，殼牌粉煤氣化工藝指定歐洲廠家為其氣化裝置提供特種閥。但隨著裝置的投產，作為消耗品的特種閥，由于價格、性能、服務和供貨周期等方面的原因，業主對其國產化的需求越來越強烈。根據進口特種閥的使用情況，對特種閥國產化需注意的問題歸納如下。

6．1 鎖斗閥國產化需注意的問題

(1)球體和閥座密封面一般噴焊鎳基合金，要求加工后的厚度不低于O.5mm，硬度HRC58—60。對于超音速噴涂工藝，由于噴涂層和基體為機械結合，應慎用。

(2)閥座應設刮掃刃，防止附著在球面上的粉體嵌入密封面。

(3)閥體流道應做耐磨處理。

(4)閥桿與軸套之間應防止煤粉進入；閥座與閥體之間的彈簧腔應防止固體進入。

(5)氣動頭的輸出扭矩應該是理論值的1.5—2倍。

6．2 粉煤流量調節閥國產化需注意的問題

(1)介質流向應無突變，無流動死區。

(2)碳化鎢內件的制備工藝。

(3)閥桿密封用波紋管的耐壓、抗疲勞設計。

(4)波紋管活動區域補氣流量的計算。

(5)杯狀閥芯側壁開槽形狀對氣固兩相流的流量的影響。

6．3 粉煤給料三適閥國產化需注意的問題

(1)轉子的定位，及其與閥體的配合精度。

(2)氣動裝置輸出扭矩值的確定。

(3)快速換向的實現。

(4)閥門內件的防火、防靜電、耐磨設計。

6．4 反吹閥國產化需注意的問題

(1)啟閉速度的確保。

(2)軟密封的結構形式，及其材料的選用。

(3)閥桿密封用波紋管的選材和抗疲勞設計。

7．結語

殼牌粉煤氣化裝置中特種閥種類很多，本文僅對上述典型特種閥的選型和應用進行了介紹。國產化過程中，在確定閥門材料和結構形式時，應充分考慮閥門介質的特殊性、長周期運行的需要、維護的便利性，以及消耗部件的容易獲得。

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1．概述

閥門主要應用于石油、化工、市政、燃氣、水務、電力、長輸管線、造船、醫藥、食品、軍工、核工業、航天等領域的流體控制。由于國民經濟的發展需要，推動了閥門電動執行器工業的發展。近年來，在滿足各方面高參數新要求的同時，對閥門電動執行器的結構、材料和生產工藝等方面，就如何更好的提高性能、增強可靠性及降低成本等受到更多的關注。智能型閥門電動執行器和傳統閥門電動執行器比較，具有使用方便、性能可靠、操作簡便靈活、控制精度高、結構緊湊、有可靠的故障自我診斷處理機制和及時的報警機制、人機界面等優點得到廣泛的應用，滿足了日益高速發展的自動化系統需求。

通過對國內外同類產品的分析研究發現，國內正在使用的各種電動執行裝置普遍存在設備龐大，結構匹配不合理，控制精度較低．安全性不好，缺乏完善的故障處理和報警裝置，人機對話接口很不方便，難于現場標定和維修等缺陷，已跟不上工業發展的需要。管道系統中的電動閥門在生產中發揮著重要作用，因而對閥門電動執行器的功能和使用要求也不斷提高，迫切需要智能化的新一代產品替代目前使用的產品，以提高生產效率。

隨著微電子技術、電力電子技術、微機控制技術及通訊技術等現代科學技術的發展，國外許多相關廠家相繼開發了新一代智能型閥門電動執行器。但國外生產的閥門電動執行器及其控制器價格昂貴，而且很難和國內目前使用的電動執行器相兼容，售后服務不完善，零部件配套困難。因此．運用數字技術、單片機技術、電力電子技術等先進技術，開發研制性能先進、功能完善的新型智能電動閥門執行器，對閥門實現遠距離控制、現場操作、集中控制，以滿足國內外廣大用戶生產使用的要求，適合我國工業生產和發展需要，具有十分重要的現實意義。

新型智能電動執行器利用微機和現場總線通信技術將伺服放大器與執行機構合為一體，不僅實現了雙向通信、PID調節、在線自動標定、自校正與自診斷等多種控制技術要求的功能，還增設了行程保護、過力矩保護、電動機過熱保護、斷電信號保護、輸出現場閥位顯示和故障報警等功能。它可進行現場或遠程操作，完成手動操作及手動／自動之問無擾動切換。

新型智能閥門電動執行器的成功開發，有助于提高國內閥門電動執行執行器的產品水平，也有利于提高生產控制的自動化水平，最終實現生產過程的智能化。我公司開發的EXC電動執行器是在采用原有的合理技術基礎上，進行大量可靠的技術創新開發形成的，是與國內外同類產品相比具有很多創新的新型高科技光機電一體化產品。

2．開發背景

電動執行器在現代生產過程自動化中起著十分重要的作用，常被稱為實現生產過程自動化的“手足”。電動執行器以電能為動力，接受調節器來的標準信號(模擬量或數字量)，通過將這信號變成相對應的機械位移(轉角、直線或多轉)來自動改變操作變量(調節閥、風門、擋板開度等)，以達到對被調參數(溫度、壓力、流量、液位等)進行自動調節的目的，使生產過程按預定要求進行。所以電動執行器對自動調節系統的安全運行、可靠性及調節品質的優劣都有很大影響。

2．1 計算機控制

在過程控制中，需要通過調整閥門的開度來調節流量和壓力。通常電動執行器，按照外部發來的控制信號驅動閥門，這些控制信號來自控制系統的微處理器。在電動執行機構中，增加帶有智能控制的伺服放大器，其后是增加給定值控制功能。先進的閥門電動執行器具有更完善的智能控制，可按給定值自動進行PID調節，控制流量和壓力等過程變量。智能化閥門電動執行器能響應外部4—2W模擬信號或經由RS—485通訊口發來的數字信號或按自身程序設定的參數進行PID控制。

2．2 安全措施

智能化閥門電動執行器：具有高度的自身保護及系統保護功能，如裝有三相電機的執行機構有可能因為相線接錯而反轉，導致執行機構和閥門損壞，而智能型的電動執行機構則可以通過監視電源的相序以及輸入控制信號的情況確保電機正確起動。此外，在閥門卡死的情況下，保護功能還可以避免電動機被損壞。在電動機通電期間不斷檢測閥門的動作，若發現一定的時間內不動作，就認為是卡住，控制器就發出命令，切斷電動機電源并發出警報。除了有自身保護功能外，智能化閥門電動執行器還具有系統保護功能，即當某些部件出現故障或系統出現其他問題時，會自動采取應急措施以免發生事故。

2．3 通訊功能

智能化閥門電動執行器采用數字通訊的方法與主控制室相連，主控制室送出的可尋址數字信號通過電纜被電動執行器接收，電動執行器的微處理器根據收到的信號對電動執行器進行相應的控制。系統就是采用數字通訊技術將各種設備連接成一個局部網絡(LAN)，一個典型的系統可以包括電動執行器、計算機閥門控制器(CVC)、網絡連線、網絡接口部件(NIU)以及主計算機。NIU與主計算機之間采用標準的ASC工工字符碼通過串行口進行通訊。此外，智能閥門電動執行器允許工程師在遠地對其進行監測、整定和修改參數或算法等。

2．4 智能診斷

在閥門電動執行器上裝有一些附加的傳感器，專門用于故障診斷，而在電路方面也設置了各種監測功能，如電源相序和后備電池的電壓檢測。微處理器在運行中連續對整個系統進行監測，一旦發現問題立即執行預定的程序，自動采取應急措施并報警。而微處理器和傳感器本身的運行也同時受到監測。當出現故障需要專家協助解決時，有的智能化閥門電動執行器還可以通過調制解調器與專家實時聯網，以便及時地診斷和排除故障。

2．5 一體化結構

一體化的結構把整個控制回路裝在一個現場儀表之中，使控制系統的設計、安裝、操作和維護等工作大為簡化，且減少因信號的傳輸中的泄漏和干擾等因素對系統的影響，提高可靠性。

此外，智能化閥門電動裝置在結構設計上充分考慮到抗惡劣工作環境的因素，其組件多帶有保護涂層以防腐蝕，外殼采用密封式，經得起溫度、濕度的大范圍變化和振動沖擊的考驗，保證工作可靠。智能型電動裝置帶有防水保護和雙層密封外殼，工作溫度在—30℃～+70℃之間。還可根據實際需要另行設計。

從上述產品特點中，可以看到智能電動執行機構的發展趨勢：機電一體化結構逐步取代組合式結構，智能化控制技術逐步取代純電子控制技術，運用紅外遙控的非接觸式調試技術逐步取代接觸式手動調試技術，帶通信的逐步取代不帶通信的，數字控制逐步取代模擬控制。智能電動執行器根據控制電信號，直接操作改變閥的位移，利用微機技術和現場通信技術擴大功能，實現雙向通信、PID調節、在線自動標定、自校正與自診斷等多種控制技術要求的功能，有效提高控制水平，是現代電動執行器的發展方向。

3．總體結構

EXC智能型電裝從設計到開發以及生產都遵循著面向實際工業應用的目標，因此系統的總體設計也自始至終貫徹“簡單實用、操作靈活、技術先進”的原則。

以電動執行器作為最終執行器的自動控制系統中，傳統的方法的以調節儀表輸出的模擬信號去控制電動執行機構動作。而傳統的電動執行機構比較笨重，伺服驅動器和執行器兩大部分分成兩塊，實際應用中很不方便。新型電動執行器則是將位置反饋信號輸入計算機，在計算機內與控制中心信號(數字信號)比較，比較后輸出開關信號，驅動執行器動作。

EXC閥門電動執行裝置主要由控制器和執行器以及人機對話和遠程通訊接口組成，是以380V三相交流電源作為驅動電源，接受來自控制中心的數字控制信號，并將其轉換為相應的輸出軸角位移，去操縱閥門本體。工作原理如圖1—1所示，由示意圖可看出，閥門電動執行機構的控制過程是一閉環控制，通過設定信號和反饋信號的比較控制電機運轉，驅動閥門動作。借鑒現階段己有的技術，控制器采用專門用于電機控制的PLC控制器為核心、配以相應的外圍電路；執行器的驅動電機采用三相交流異步電動機、渦輪蝸桿采用鋅鋁合金制作，明顯簡化了系統的結構，降低成本，提高了控制精度。

該型電動執行器是在控制器的控制下完成設定動作的機械執行部分。主要由電動機、主傳動機構、手／自切換機構等部分組成，它是用于直接驅動閥門的。

控制器，傳感器以及人機對話和遠程通訊接口部分，其具體的工作原理和系統結構圖如圖2所示。從圖中可以看見，系統主要包括以下幾部分：四種信號的檢測模塊，系統供電電源，核心控制模塊，電機開關控制模塊(即接觸器、滅弧器)，人機對話接口模塊，遠程監控通訊接口模塊系統的詳細構成，硬件設計和軟件設計。

本智能型非侵入式電動執行器，是集絕對式光電旋轉編碼技術、壓電傳感技術、微控制器技術、總線控制技術、紅外遙控技術、高清晰寬屏液晶顯示、磁控開關等多種新型技術和先進制造工藝為一體的光機電一體化產品。本產品包括了電機及機械驅動部分、系統電源部分、信號檢測部分、控制模塊、遠程通訊部分以及人機對話接口部分。檢測部分利用四種專門設計的傳感器檢測電機和機械驅動部分的運行狀態和故障信息，為控制部分和人機對話部分提供詳細的電動執行器運行數據；控制模塊根據用戶的指令以及電動執行器的運行狀況對電機進行相應的控制；遠程通訊部分完成電動執行器向DCS的遠程中控室提供電動執行器的運行和故障數據，同時接受來自中控室的控制命令，完成相應動作，同時我們的電動執行器可向遠程中控室提供閥位和力矩的4—20mA模擬量信號；人機對話接口部分，是操作者與電裝之間的橋梁，操作者可以通過紅外遙控器和磁控旋鈕對電動執行器進行各種相應的操作，同時通過液晶顯示模塊監視電裝的運行狀況，并可以完成對電動執行器的調試和參數設定，我們設計了具有很強親和力的和諧人機對話接口。

為了滿足不同的控制需求，我們為電動執行器提供了以下幾種控制方式：遠程控制具有雙線開、雙線關、點動、自保持等四種控制方式，現場控制具有點動和自保持兩種控制方式。同時我們的智能型電動執行器還具有如下一些功能：自動相序保護和糾正功能；電機過熱保護；掉電信息記憶保護、掉電動作信息儲存、電機瞬時逆轉保護；過力矩保護；閥門卡塞保護；雙速關閥功能；行程、力矩精確測量；不同控制方式下電機的正、反轉控制；故障情況處理(電源故障、電機過熱、電機過力矩等等)。

4．技術概要

高度光機電一體化的電動執行器的開發涉及從硬件到軟件，從PLC到單片機，從傳感器到控制器，從紅外遙控到磁控技術，從模擬技術到數字技術等各方面先進技術，充分體現了現代控制的發展趨勢。

傳感檢測部分技術概要，對于電動執行器而言，力矩和行程是兩個重要的檢測參數，EXC電動執行器使用了專門設汁的力矩檢測機構，以確保對電動裝置輸出扭矩的控制。在吸收了目前的力矩測量方法基礎上，改進了以往產品不注重數據處理的缺點，采用曲線擬合、量程擬合等方法，能根據各臺電裝的細微不同之處，擬合出適合該電裝特性的量程曲線，因此在力矩測量的精度、線性度和重復性上有很大的提高，能達到控制轉矩重復誤差小于1％的精度。

在行程測量的方法上，EXC系列電動執行器采用了絕對式光電旋轉編碼的方法采集行程和轉速信號，并由電機控制器進行行程控制。絕對式光電旋轉編碼測量行程的方法屬于非接觸的絕對式測量方法，掉電仍能記憶位置，是目前最為先進的，精度和可靠性都最高的行程和位置測量方法。目前世界上還沒有在電動執行器上使用如此先進的行程測量方法的先例。EXC系列電動執行器在行程測量上可達到30位的絕對測量精度。

系統電源部分技術慨要，電源是系統正常工作所必須具備的基本條件。電動執行器采用的供電方式是三相交流380V或者單相220V。通過專用變壓器轉換為直流24V電源供內部控制系統使用，在系統內部使用7818和LM336分別提供所需的18V和2.5V直流，使用LM4960提供系統的5V電源。

在主控制模塊設計上，首次采用了雙控制核心設計，使用了PLC控制器來負責完成電動執行器的控制功能；同時使用了獨立的微控制器專門負責完成強大的人機對話接口功能。這樣的雙核心控制系統不僅保證了電動裝置動作的實時性、穩定性，以及故障響應的快速性，而且允許我們在人機對話接口上采用更多新的設計，創造出操作簡便的中英文可選操作菜單。

在與中央控制室的信息交換中，不僅提供了數字量和模擬量的數據交換方式，還提供了Profilbus和Modbus兩種總線通訊方式，為電動裝置接入DCS系統提供了最大的方便。同時系統內部還十分注意與外部的隔離，系統采用了繼電器隔離和光耦隔離兩種方式。

現代化電動執行器技術的不斷發展，對其智能化提出了更高要求。人機對話接口是電動執行器智能化很重要的一部分．這部分擔負著操作人員與電動執行器的信息交流，是操作人員實現對電動執行器操控過程的主要環節。簡便實用的人機對話接口不僅能提供設備的實用性，更重要的是能節約用戶的調試和維護成本。

目前，國內先進的電裝大多是直接進口或者在引進國外技術基礎上開發的，因此菜單顯示內容均是以英文、字符及符號為主，使用起來就相當繁瑣，如果能采用圖形點陣式液晶屏，通過合理的菜單結構設計和實現，就能實現在小型液晶屏上顯示大量的信息，同時可以讓設備的最終用戶使用最簡便的操作方式完成對設備的調試和運行管理，實現國內電動執行器真正的智能化和實用化，因此在國內生產的電動執行器人機接口上采用中文結構化菜單已經成為國內電裝生產廠商的當務之急。

EXC智能型電動執行器的設計正是針對目前電動執行器人機對話接口簡單、便捷的要求，基于圖形點陣式液晶顯示技術設計并實現了信息齊全、結構合理、操作簡便的中文結構化菜單。使用了串行數據傳輸方式的寬屏幕液晶模塊，利用圖形點陣式液晶顯示模塊顯示漢字、圖片及滾動閃爍等功能實現菜單的基本要素，采用樹狀結構的方法使菜單清晰易懂，并且實現了用簡單的確認和取消兩個按鈕來完成復雜菜單的所有操作功能。

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1．前言

自1929年LIMITORQUE制造出了世界上第一臺閥門電動裝置以來，閥門電動裝置獲得了較快的發展．國外是將電動執行機構與電動裝置視為同一類產品，分別應用于閉環控制系統和開環控制系統。國外的電動執行機構品牌有里米托克(Limitorque)、羅托克(Rotork)、西門子(SIEMENS，電動執行機構部門已被auma收購，改名為S1POS)、奧馬(auma)、BlFI、伯納德(Bernard)、凱士通(Keystone)等，現已分別在國內電力、冶金、石油化工、污水處理及市政等各個行業得到應用。

2．閥門電動裝置的發展方向

用戶的需求是多種多樣的，有希望帶控制的、帶無線遙控的、帶狀態顯示的、帶總線通訊等。現場的工況條件千差萬別，如長期潛水、抗輻射、抗震動、耐高溫、耐腐蝕、防爆等。總體上閥門電動裝置的發展正按照用戶需求、工況條件朝著高智能型、高可靠性兩個方向發展：

一是隨著電力電子技術、計算機技術及通訊技術的快速發展，單片機和新型高速微處理器代替以模擬電子器件為主的閥門電動裝置控制單元，閥門電動裝置正朝著高智能型方向快速發展，功能越來越強大。適合一般現場工況環境，操作和控制越來越方便。

二是為適應特殊行業的惡劣工況環境，這些場合往往對閥門電動裝置自身控制的要求不高，但特別強調高可靠性，通過特殊的機械結構設計和材料選用，經過嚴酷的試驗測試．使閥門電動裝置正朝著高可靠性方向發展。

3．高智能型的發展方向

3．1 智能型電動裝置的含義

智能型電動裝囂是指配有功率控制部分、微處理器及可加裝數字通信接口，具有閉環控制功能，并能夠進行故障診斷的電動裝置。

在功率控制方面，分為有觸點控制和無觸點控制，采用接觸器為有觸點控制，采用固態繼電器和變頻器為無觸點控制，應用于開環控制系統的多采用接觸器控制，智能型電動裝置一般采用固態繼電器控制，高端智能型電動裝置采用變頻器控制。采用變頻控制的有SIPOS和H&B以及揚州電力設備修造廠的2SA8智能型閥門電動裝置等，在控制性能、功能方面要比采用固態繼電器的產品更豐富。

智能型閥門電動裝置控制功能相當豐富，采用了計算機控制技術，使閥門電動裝置智能化，如可進行故障自診斷、現場組態、狀態顯示、具有多種控制模式，具備多種現場總線接口，能與各種自動化設備相匹配，適應控制系統完全數字通信的需求。采用非接觸式控制元件，具備紅外遙控功能，現場調試與操作時無需打開閥門電動裝置，保證了防護性能。

3．2 智能型電動裝置的關鍵技術

智能型電動裝置的關鍵技術是計算機控制技術、電機變頻調速技術及數字通信技術在電動裝置中的應用。由于采用先進的變頻技術，使電動裝置能按要求進行各種變速調節，實現特定的操作運行方式及PID調節，改善閥門特性，減少閥門及擋板所受的沖擊，提高調節質量。

在智能型電動裝置中矢量控制高性能專用變頻器得以廣泛應用，矢量控制的基本原理是通過測量和控制異步電動機定子電流矢量，根據磁場定向原理分別對異步電動機的勵磁電流和轉矩電流進行控制，從而達到控制異步電動機轉矩的目的。矢量控制的基本控制思想是根據輸入的電動機的銘牌參數，按照一定的關系式分別對作為基本控制量的勵磁電流和轉矩電流進行檢測，并通過控制電動機定子繞組上的電壓和頻率使勵磁電流(或者磁通)和轉矩電流的指令值和檢測值達到一致，并輸出轉矩，從而實現矢量控制。

3．3 智能型電動裝置的抗電磁干擾能力

抗電磁干擾能力是電動裝置不可忽視的問題。各種運行的電力設備之間以電磁傳導、電磁感應和電磁輻射三種方式彼此關聯并相互影響，在一定的條件下會對運行的設備和人員造成干擾、影響和危害。閥門電動裝置工作在工業現場，電磁環境比較惡劣，帶一體化控制的電動裝置都會有電磁干擾，其電子線路要承受嚴峻的考驗，智能型變頻電動裝置由于殼體內變頻器的大電流高頻開關動作，其引起的電磁輻射更加突出，必須具有較強的抗電磁輻射干擾能力，需通過電磁兼容試驗。

3．4 采用變頻控制的智能型變頻閥門電動裝置的技術特點

智能控制。電動裝置控制模塊是整個裝置的核心，它協調和控制電動裝置的各個部件運行。電動裝置具備了變頻調速功能以后，使得電動裝置內部需要檢查、管理和組態的參數增多。

故障自診斷。采用全面的故障診斷及保護技術，使電動裝置的運行更加安全，維護更加方便。故障診斷內容包括對控制模塊的電源部分、變頻器工作狀態、內部關鍵器件、電機、閥門以及用戶接線等多項內容進行在線檢查和智能判斷，發現故障后給出提示和報警，并記錄在存儲器中，便于用戶分析故障原因。對影響到電動裝置正常運行的嚴重故障可以立即進入緊急狀態。電動裝置提供了多種緊急狀態下的處理方式由用戶組態設定。故障自診斷和保護技術涉及電路硬件分析設計、軟件的智能判斷和故障冗余等多項技術。同時，對于電動裝置電機工作時間、控制模塊工作時間、電機起停次數、轉矩動作次數、全開全關次數等基本運行情況都進行實時記錄，記錄亦保存于存儲器中。

矢量控制、變頻調速。變頻器采用矢量控制方式，不僅可使電動裝置調速范圍寬，而且可以準確控制電動裝置的轉矩。在現場可按工況要求對電動裝置的開、關向速度進行設定。電動裝置使用的變頻器技術源于通用變頻器技術，但又有自己的特點。電動裝置要求變頻器在整個工頻段內保持恒定的輸出轉矩，在最大額定轉矩范圍內保證輸出轉矩的線性和一致性。采用一體化設計的變頻器是密封在電動裝置內部的。

任意位置緩開、緩閉。電動裝置可以在任意位置緩開、緩閉，實現柔性起停和精確的動態定位，在接近設定或極限位置時，變頻器自動調整電機供電的頻率和電壓，降低電機轉速，以最低速度慢慢到達位置，避免因慣性對閥門造成的過調和沖撞，有效防止了沖擊載荷對閥門及電動裝置本體、電機可能造成的損傷，延長使用壽命。

現場總線控制。具備現場總線通信是智能型電動裝置所必需的，用戶的需求又是多種多樣的，因此必須為電動裝置配備多種現場總線的接口才能滿足市場的需求。目前國際上現場總線標準較多，主要有MODBUS、PROFIBUS、DEVICNET、FF等較流行的現場總線標準。當智能電動裝置與現場總線連接時，智能電動裝置就成了現場總線控制系統中的一塊現場儀表，這時它不僅具有電動裝置的功能，還具有控制、運算和通信等功能。

4．高可靠性的發展方向

近年來國內核電發展迅速，需要使用的電動裝置數量很可觀，大型艦船上也需要使用大量的電動裝置，這些特殊應用場合中有其特殊的要求，如抗輻射要求、抗震動要求、耐高溫、耐腐蝕的要求等，對電動裝置的可靠性提出了苛刻的要求，這些都需要對電動裝置所用材料、結構等進行專門的設計和試驗方能實現。

由于核級產品的工況要求最為苛刻，下面以核級閥門電動裝置為例加以介紹。核級閥門電動裝置有開關型和調節型兩種形式，分別應用于開環控制系統和閉環控制系統。核級閥門電動裝置的標準：EJ/Tl022.11—96主要參照RCC—E標準，而EJ／T531則完全等同IEEE382。

4．1 核級閥門電動裝置的安全等級

核級閥門電動裝置的安全等級為1E級(1E級：是反應堆和核電廠電氣設備和系統的一個安全級別。參照標準EJ／T531的定義)。在GB／T15474核電廠儀表和控制系統及其供電設備安全分級標準中還有安全有關的(SR)設備以及非安全重要(NS)設備，其中安全級(1E)設備的使用條件最為苛刻。典型的安全級(1E)儀表及其供電系統設備如：反應堆保護系統，安全執行系統的儀表和控制設備，專設安全設施(如應急堆芯冷卻系統、安全殼噴淋系統、安全殼空氣控制系統、蒸汽發生器輔助給水系統和安全殼隔離系統)的某些儀表和裝置設備，安全系統輔助設施(如設備冷卻水系統、應急廠用水系統)的某些儀表和執行設備，某些輻射檢測系統以及逆變裝置等。

從設計開始，就應盡可能全面的核實電動裝置的實際工況條件，在安全級的系統中，有些設備可能是非安全級的；在安全有關的系統中，有些設備可能是安全級的，應針對具體情況具體對待。

4．2 核級閥門電動裝置的產品分類

參照標準EJ/T1022．11，核級閥門電動裝置可分為：Kl類、K2類和K3類。

K1類核級閥門電動裝置是指安裝在核反應堆安全殼以內，在正常的環境條件下和在SL2(安全停堆地震動)載荷下以及在事故期間或事故之后仍能夠執行規定的功能。

K2類核級閥門電動裝置是指安裝在核反應堆安全殼以內，在正常的環境條件下和在SL2(安全停堆地震動)載荷下仍能執行規定的功能。

K3類核級閥門電動裝置是指安裝在核反應堆安全殼以外，在正常的環境條件下和在SL2(安全停堆地震動)載荷下仍能執行規定的功能。

4．3 核級閥門電動裝置的相關試驗

熱老化試驗。熱老化模擬試驗是證明在加速熱老化環境作用下和作用以后被試驗驅動裝置的可運行性，加速熱老化模擬環境相當于設備安裝壽命期間預期的正常熱老化環境。在EJ/T531中規定加熱閥門電動裝置至138℃并保持該溫度進行正常熱老化模擬。在EJ/T1022.11中規定閥門將電動裝置在干燥的空氣中加熱至135℃，試驗950h。對于不同于135℃的試驗溫度和試驗時間按公式另行計算。

機械磨損老化試驗。閥門電動裝置應在加載情況下，經2000次循環動作試驗。該試驗應在輻照試驗前后各進行1000次。

輻照試驗。標準對此要求差異比較大，RCC—E要求70℃下輻照老化為250KGy，事故輻照為600KGy。EJ/T1022.11—96中規定：輻照在干燥的空氣中進行，溫度70±3℃，輻照老化累計輻照劑量250kGy，事故輻照劑量600 KGy，總累計劑量850 kGy，劑量率為O.25±O.14Gy/s。而IEEE382輻照老化是常溫下700 KGy，事故輻照為1200KGy。

承壓試驗。將閥門電動裝置置于壓力為O.49 MPa的壓力容器中進行氣體加壓試驗，每次加壓時間為3min，共進行15次。要求電動裝置運轉正常，殼體及各主要零部件不得損壞。

振動試驗。分別在閥門電動裝置的三個正交軸向施加幅值為O.75g的正弦掃描激振信號，掃描頻率范圍從5HZ到200HZ再到5HZ，掃描速度為2倍頻程/分，每個方向施加振動時間為90分鐘。驅動機構在負荷下每l5分鐘開關一次。

動態特性探察試驗。分別在閥門電動裝置的三個正交軸向輸入加速度幅值不大于O.2g的白噪聲進行激振，測量機構的自振頻率和阻尼比。振動時間不少于120s，試驗分別在機構閥門開啟和關閉兩種狀態下進行。

抗震鑒定試驗。試驗分別在三個正交軸向進行。采用閥門電動裝置的上安裝面(或相近位置，視安裝情況而定)處的加速度信號作為控制信號完成0BE和SSE地震試驗。

失水事故(LOCA)環境實驗。參照RCC—E標準可分為狀態調節階段、第一階段LOCA環境試驗、第二階段LOCA環境試驗、事故后環境工況試驗。

壽命試驗。壽命試驗是在未經老化和失水事故試驗的樣機上進行的。參照標準EJ/T1022.11在運行轉矩(1/3最大控制轉矩)載荷下進行20000次的壽命試驗。

4.4 lE級Kl類核級閥門電動裝置的技術特點

鑒定壽命長。由于K1類產品的需要經受輻照、腐蝕、高溫、高濕度環境，并要滿足40年的使用壽命要求．在核級閥門電動裝置的設計時需要求零配件、油漆、箱體、控制機構、電氣元件、密封件以及所有非金屬件選擇能夠符合要求的材料。

輻照劑量大。由于核級閥門電動裝置需要經受輻射和高溫等嚴酷試驗、對可靠性要求非常高，所以需對電機、導線、行程開關、力矩開關、接插件包括導線等所有電氣器件都采用特殊要求的產品，并進行輻照老化試驗。

抗震要求高。能經受5次OBE加1次SSE 地震載荷．OBE 地震加速度在X、Y、z軸線上單方向為4g，SSE地震加速度在X、Y、z軸線上單方向為6g，整機固有振動頻率大于33Hz。針對核級產品在抗振和抗震上的要求，產品在保證強度的前提下精確設計每一個零配件，盡量減輕整機重量，同時合理布置．做到重心盡量靠近中心線，同時盡量降低重心的高度。

LOCA環境試驗惡劣。LOCA小室由室溫預熱至50℃，從預熱開始計時，在50±10℃rF持續24h。第一階段LOCA在30秒內溫度由50℃快速升至156～160℃，在156℃以上保持12min后在封閉條件下自然降溫至50℃。第二階段LOCA在30s內溫度由50℃快速升至156℃以上，在156℃恒溫200秒后開始化學噴淋(噴淋液含1.5％硼酸和0.6％氧氧化鈉)，時間延續96h。事故后環境工況試驗在100±5℃恒溫恒壓保持240h后，關閉樣機電源及試驗區熱源。

5．總結

高智能型與高可靠性是從實際情況出發。考慮的側重點有所不同。只有對用戶使用需求、工況環境條件有了充分了解．并采取相應的技術措施，才能符合閥門電動裝置的發展方向。

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