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關于大口徑旋啟式渦街蒸汽流量計檢修工具的開發與應用
點擊次數：2596 發布時間：2021-01-07 15:08:32
摘要：為了提高壓力密封結構的大口徑旋啟式渦街蒸汽流量計的維修質量，中核核電運行管理有限公司閥門維修項目組自主開發了一套大口徑壓力密封旋啟式渦街蒸汽流量計檢修專用工具，完成了田灣核電兩次大修中大型核級渦街蒸汽流量計的維修，有效提高了維修質量，同時加快了大修進度。
1開發背景
2012年2月5日，中核核電運行管理有限公司與江蘇核電有限公司簽訂了田灣核電機組T105、T205大修核級渦街蒸汽流量計解體檢修項目的技術服務合同，負責與大修主線相關的低低水位渦街蒸汽流量計解體檢修工作。此類豎直安裝的大口徑壓力密封旋啟式渦街蒸汽流量計解體檢修的難度極大：
（1）豎直安裝的渦街蒸汽流量計的浮動式閥蓋難以拆裝。由于閥門為豎直安裝，閥蓋須沿水平方向拆裝，在拆裝過程中因缺乏精確的導向，閥蓋受重力作用影響而下沉，很難與閥體保持較高的同軸度和平行度。
（2）閥蓋以及閥內部件的解體和回裝工作極為困難。閥門在豎直的安裝方式下，閥瓣的拆裝方向為水平方向，故不能使用常規的吊裝工具。在以往的維修過程中，這種豎直安裝的大口徑旋啟式渦街蒸汽流量計經常發生閥門密封面和零部件的損傷，嚴重影響著維修質量。而且，往往由于維修工期過長，維修人員接受到較高的輻射劑量。
經過調研，國內同行在維修此類閥門時專用工器具的研發意識普遍不足。在國外，沒有發現能適用于這種豎直安裝的渦街蒸汽流量計維修的專用工具。因此，必須針對此類閥門自行開發一套渦街蒸汽流量計檢修專用工器具。
2技術方案
2.1功能需求分析
（1）運用檢修專用工具完成閥蓋的拆裝。豎直安裝的壓力密封閥，閥蓋需水平抽取，由于舊密封墊膨脹變形后回彈力逐漸喪失，使得閥蓋抽取阻力非常大。因此該專用工器具需設計合理的拉拔力輸出機構，并具備精準的導向功能，來實現閥蓋的解體。
（2）運用檢修專用工具避免閥瓣損傷的風險。由于豎直的安裝方式和大口徑閥瓣的巨大重量，使得閥瓣的拆裝難度大，沉重的閥瓣在抽取和安裝過程中極易受到搖臂座和閥體的碰傷，因此該專用工器具需具備固定閥瓣的能力，同時還要具備平穩運輸的功能。
（3）運用檢修專用工具進行閥瓣和閥座密封面的接觸試驗。受閥門的安裝方式、閥瓣重量以及閥腔內部空間狹窄等因素的影響，閥瓣、閥座的密封面接觸試驗難以用手直接操作，因此該專用工器具必須能突破狹小空間的影響，利用長力臂工具進行密封面接觸試驗。
2.2模塊化的設計
2.2.1閥蓋拆裝一體式模塊
1）閥蓋拆裝一體式模塊的特點閥蓋拆裝一體式模塊主要由固定架、擋板、銅螺母、螺桿、緊固螺栓等零部件組成。
固定架是以金屬板料為主體加工而成的半開環，環開口處設置緊固螺栓，環內外均設置卡環。擋板是由一定厚度的金屬板加工而成的U形構件，焊接于固定環兩側，擋板中間設置了一個導向孔，導向孔兩側各有一個安裝銅螺母的通孔。螺桿由較高強度的金屬棒料加工而成，其一端螺紋與閥蓋螺孔的螺紋一致，用于連接閥蓋上的螺孔，并設有背帽防止螺桿脫離閥蓋；中段及另一端的螺紋均為梯形螺紋，與銅螺母的螺紋一致。
2）閥蓋拆裝一體式模塊的工作原理在閥蓋拆除時，*先將閥蓋拆裝專用工具上的擋板的導向孔穿入閥蓋凸臺，為閥蓋水平移出閥體提供導向；然后通過專用工具的固定架，將專用工具固定在閥門中法蘭口；再將兩顆拉拔螺桿旋入閥蓋的螺栓孔，并鎖緊背帽。
3）閥蓋拆裝一體式模塊的功能
（1）可以正反向輸出較大拉力和推力，解決了大口徑壓力密封閥閥蓋水平拆裝難以施力的難題；（2）導向孔加上螺桿的輔助導向作用，可以為閥蓋的拆除和安裝提供精確的導向；（3）通過運用，在閥蓋安裝時可以解決因重力作用閥蓋難以與閥體保持較高同軸度的問題。
2.2.2閥瓣拆裝及接觸試驗模塊
（1）閥瓣拆裝及接觸試驗模塊的特點閥瓣拆裝及接觸試驗模塊主要由導軌、導軌固定件、滑動底板、操作桿、固定螺栓、閥瓣固定座等零部件組成。
導軌主要由尼龍材料制作，使用時水平鋪設在閥腔底部，導軌兩邊的導槽用于安裝滑動底板。導軌固定件安裝在閥門的中部法蘭口。滑動底板由一塊平面鋼板構成，其作用主要是用于固定閥瓣固定座，并將其水平拉出或送入閥腔。滑動底板前端與閥瓣固定座焊接，工作時滑動底板裝入導軌中，在導軌中水平運動。
2）閥瓣拆裝及接觸試驗模塊的工作原理在閥瓣拆除時，通過閥瓣搖臂的閥瓣固定座，先將閥瓣開啟并將其保持在一個半開啟的位置，避免了閥瓣拆出過程中密封面和閥體的損傷，然后通過一個連接閥瓣固定座的滑動底板沿導軌將閥瓣和閥瓣固定座一同從閥腔中水平拉出，導軌既避免了閥體的摩擦損傷，又可防止閥瓣在拉出過程中搖晃而損傷。
3）閥瓣拆裝及接觸試驗模塊的功能
（1）提供了一種豎直安裝的大型渦街蒸汽流量計閥瓣水平拆裝的新方案，解決了在閥腔狹小空間內難以拆裝閥瓣的難題；（2）利用專用工具的閥瓣固定座，可以將重量較大的閥瓣穩定保持在半開啟位置，避免了閥瓣在移出和裝入閥腔的時候受損；（3）可使閥瓣平穩地移出和裝入閥腔，避免了大型閥瓣在拆裝過程中搖晃受損；（4）可以在閥腔的狹小空間內通過長力臂工具實現閥瓣密封面接觸試驗，不但提高了試驗成功率，而且保證了試驗過程中閥瓣密封面不受損傷。閥蓋拆裝一體式模塊與閥瓣拆裝及接觸試驗模塊的整合，構成了這套大型多功能的大口徑壓力密封旋啟式渦街蒸汽流量計檢修專用工具，這套專用工具同時具備了閥蓋的拆裝、閥瓣組件的拆裝和閥瓣、閥座密封面接觸試驗等功能，可以實現豎直安裝的大口徑旋啟式渦街蒸汽流量計解體檢修的各項技術指標。
3專用工具的應用
此套大口徑豎直安裝旋啟式渦街蒸汽流量計檢修專用工具設計加工后，成功運用于田灣核電1#、2#機組T105和T205兩次換料大修中低水位核級渦街蒸汽流量計的檢修，改進了以往落后的檢修工藝，解決了田灣核電換料大修中豎直安裝的渦街蒸汽流量計維修的幾大技術難題：
（1）解決了大口徑壓力密封閥閥蓋水平拆除阻力大、沒有合適工器具的難題。此套專用工具巧妙利用閥蓋的螺栓孔，提供了較大的拉拔力和推力，大大縮短了閥蓋解體的時間，同時保證了維修質量。
（2）解決了閥蓋拆除和安裝沒有精準導向的難題。利用此套專用工具，為閥蓋的拆除和安裝提供了精準的導向，避免了閥蓋在水平拆裝過程中因傾斜導致的卡澀。
（3）解決了大口徑旋啟式渦街蒸汽流量計閥瓣水平拆裝的難題。通過該專用工具的運用，提供了一種大型閥門閥瓣水平拆裝的新方案，使閥瓣能被固定在半開狀態，并在該狀態下平穩地移出閥體，避免了閥瓣在移出和裝入閥腔的時候受損。
（4）解決了豎直安裝的渦街蒸汽流量計閥蓋密封墊安裝時難以均勻壓縮的技術難點。此套專用工具上的導向功能，使閥蓋與閥體保持了較高的同軸度，保證了密封墊均勻的壓縮。
（5）解決了豎直安裝的大口徑旋啟式渦街蒸汽流量計閥瓣密封面接觸試驗難以操作的問題。此套專用工具具備長距離操作閥瓣的功能，降低了密封面接觸試驗難度，又減少了人員沾污幾率。通過該專用工器具在田灣核電的運用，不僅提高了維修質量，縮短了維修工期，而且保證了核電設備的安全穩定運行。在田灣核電的兩次大修均為其節約了一天的大修主線工期，節省約合2000萬元，保證了電廠的經濟效益。同時，由于工作效率的提高，大幅降低了人員的輻照劑量，降低了人員放射性沾污的幾率，減少了放射性物質對環境的污染，具有一定的社會效益。
4結束語
此套專用工具的開發與應用，解決了田灣低水位豎直安裝的大口徑壓力密封旋啟式渦街蒸汽流量計的解體維修技術難題，保證了大修進度，提高了維修質量。由于大口徑旋啟式渦街蒸汽流量計廣泛應用于電力行業和能源、水利等其他各行業，因此，這套大型渦街蒸汽流量計檢修專用工具通過局部改進后，將在各行業的機械維修領域進行推廣和使用。
維修專用工器具的研發和應用是改進維修工藝、提高維修質量的一種創新性手段，專業化的設計往往更能針對性地解決各類技術難題。同時，通過技術革新和推廣，能促進維修領域科學技術水平的進步。
1開發背景
2012年2月5日，中核核電運行管理有限公司與江蘇核電有限公司簽訂了田灣核電機組T105、T205大修核級渦街蒸汽流量計解體檢修項目的技術服務合同，負責與大修主線相關的低低水位渦街蒸汽流量計解體檢修工作。此類豎直安裝的大口徑壓力密封旋啟式渦街蒸汽流量計解體檢修的難度極大：
（1）豎直安裝的渦街蒸汽流量計的浮動式閥蓋難以拆裝。由于閥門為豎直安裝，閥蓋須沿水平方向拆裝，在拆裝過程中因缺乏精確的導向，閥蓋受重力作用影響而下沉，很難與閥體保持較高的同軸度和平行度。
（2）閥蓋以及閥內部件的解體和回裝工作極為困難。閥門在豎直的安裝方式下，閥瓣的拆裝方向為水平方向，故不能使用常規的吊裝工具。在以往的維修過程中，這種豎直安裝的大口徑旋啟式渦街蒸汽流量計經常發生閥門密封面和零部件的損傷，嚴重影響著維修質量。而且，往往由于維修工期過長，維修人員接受到較高的輻射劑量。
經過調研，國內同行在維修此類閥門時專用工器具的研發意識普遍不足。在國外，沒有發現能適用于這種豎直安裝的渦街蒸汽流量計維修的專用工具。因此，必須針對此類閥門自行開發一套渦街蒸汽流量計檢修專用工器具。
2技術方案
2.1功能需求分析
（1）運用檢修專用工具完成閥蓋的拆裝。豎直安裝的壓力密封閥，閥蓋需水平抽取，由于舊密封墊膨脹變形后回彈力逐漸喪失，使得閥蓋抽取阻力非常大。因此該專用工器具需設計合理的拉拔力輸出機構，并具備精準的導向功能，來實現閥蓋的解體。
（2）運用檢修專用工具避免閥瓣損傷的風險。由于豎直的安裝方式和大口徑閥瓣的巨大重量，使得閥瓣的拆裝難度大，沉重的閥瓣在抽取和安裝過程中極易受到搖臂座和閥體的碰傷，因此該專用工器具需具備固定閥瓣的能力，同時還要具備平穩運輸的功能。
（3）運用檢修專用工具進行閥瓣和閥座密封面的接觸試驗。受閥門的安裝方式、閥瓣重量以及閥腔內部空間狹窄等因素的影響，閥瓣、閥座的密封面接觸試驗難以用手直接操作，因此該專用工器具必須能突破狹小空間的影響，利用長力臂工具進行密封面接觸試驗。
2.2模塊化的設計
2.2.1閥蓋拆裝一體式模塊
1）閥蓋拆裝一體式模塊的特點閥蓋拆裝一體式模塊主要由固定架、擋板、銅螺母、螺桿、緊固螺栓等零部件組成。
固定架是以金屬板料為主體加工而成的半開環，環開口處設置緊固螺栓，環內外均設置卡環。擋板是由一定厚度的金屬板加工而成的U形構件，焊接于固定環兩側，擋板中間設置了一個導向孔，導向孔兩側各有一個安裝銅螺母的通孔。螺桿由較高強度的金屬棒料加工而成，其一端螺紋與閥蓋螺孔的螺紋一致，用于連接閥蓋上的螺孔，并設有背帽防止螺桿脫離閥蓋；中段及另一端的螺紋均為梯形螺紋，與銅螺母的螺紋一致。
2）閥蓋拆裝一體式模塊的工作原理在閥蓋拆除時，*先將閥蓋拆裝專用工具上的擋板的導向孔穿入閥蓋凸臺，為閥蓋水平移出閥體提供導向；然后通過專用工具的固定架，將專用工具固定在閥門中法蘭口；再將兩顆拉拔螺桿旋入閥蓋的螺栓孔，并鎖緊背帽。
3）閥蓋拆裝一體式模塊的功能
（1）可以正反向輸出較大拉力和推力，解決了大口徑壓力密封閥閥蓋水平拆裝難以施力的難題；（2）導向孔加上螺桿的輔助導向作用，可以為閥蓋的拆除和安裝提供精確的導向；（3）通過運用，在閥蓋安裝時可以解決因重力作用閥蓋難以與閥體保持較高同軸度的問題。
2.2.2閥瓣拆裝及接觸試驗模塊
（1）閥瓣拆裝及接觸試驗模塊的特點閥瓣拆裝及接觸試驗模塊主要由導軌、導軌固定件、滑動底板、操作桿、固定螺栓、閥瓣固定座等零部件組成。
導軌主要由尼龍材料制作，使用時水平鋪設在閥腔底部，導軌兩邊的導槽用于安裝滑動底板。導軌固定件安裝在閥門的中部法蘭口。滑動底板由一塊平面鋼板構成，其作用主要是用于固定閥瓣固定座，并將其水平拉出或送入閥腔。滑動底板前端與閥瓣固定座焊接，工作時滑動底板裝入導軌中，在導軌中水平運動。
2）閥瓣拆裝及接觸試驗模塊的工作原理在閥瓣拆除時，通過閥瓣搖臂的閥瓣固定座，先將閥瓣開啟并將其保持在一個半開啟的位置，避免了閥瓣拆出過程中密封面和閥體的損傷，然后通過一個連接閥瓣固定座的滑動底板沿導軌將閥瓣和閥瓣固定座一同從閥腔中水平拉出，導軌既避免了閥體的摩擦損傷，又可防止閥瓣在拉出過程中搖晃而損傷。
3）閥瓣拆裝及接觸試驗模塊的功能
（1）提供了一種豎直安裝的大型渦街蒸汽流量計閥瓣水平拆裝的新方案，解決了在閥腔狹小空間內難以拆裝閥瓣的難題；（2）利用專用工具的閥瓣固定座，可以將重量較大的閥瓣穩定保持在半開啟位置，避免了閥瓣在移出和裝入閥腔的時候受損；（3）可使閥瓣平穩地移出和裝入閥腔，避免了大型閥瓣在拆裝過程中搖晃受損；（4）可以在閥腔的狹小空間內通過長力臂工具實現閥瓣密封面接觸試驗，不但提高了試驗成功率，而且保證了試驗過程中閥瓣密封面不受損傷。閥蓋拆裝一體式模塊與閥瓣拆裝及接觸試驗模塊的整合，構成了這套大型多功能的大口徑壓力密封旋啟式渦街蒸汽流量計檢修專用工具，這套專用工具同時具備了閥蓋的拆裝、閥瓣組件的拆裝和閥瓣、閥座密封面接觸試驗等功能，可以實現豎直安裝的大口徑旋啟式渦街蒸汽流量計解體檢修的各項技術指標。
3專用工具的應用
此套大口徑豎直安裝旋啟式渦街蒸汽流量計檢修專用工具設計加工后，成功運用于田灣核電1#、2#機組T105和T205兩次換料大修中低水位核級渦街蒸汽流量計的檢修，改進了以往落后的檢修工藝，解決了田灣核電換料大修中豎直安裝的渦街蒸汽流量計維修的幾大技術難題：
（1）解決了大口徑壓力密封閥閥蓋水平拆除阻力大、沒有合適工器具的難題。此套專用工具巧妙利用閥蓋的螺栓孔，提供了較大的拉拔力和推力，大大縮短了閥蓋解體的時間，同時保證了維修質量。
（2）解決了閥蓋拆除和安裝沒有精準導向的難題。利用此套專用工具，為閥蓋的拆除和安裝提供了精準的導向，避免了閥蓋在水平拆裝過程中因傾斜導致的卡澀。
（3）解決了大口徑旋啟式渦街蒸汽流量計閥瓣水平拆裝的難題。通過該專用工具的運用，提供了一種大型閥門閥瓣水平拆裝的新方案，使閥瓣能被固定在半開狀態，并在該狀態下平穩地移出閥體，避免了閥瓣在移出和裝入閥腔的時候受損。
（4）解決了豎直安裝的渦街蒸汽流量計閥蓋密封墊安裝時難以均勻壓縮的技術難點。此套專用工具上的導向功能，使閥蓋與閥體保持了較高的同軸度，保證了密封墊均勻的壓縮。
（5）解決了豎直安裝的大口徑旋啟式渦街蒸汽流量計閥瓣密封面接觸試驗難以操作的問題。此套專用工具具備長距離操作閥瓣的功能，降低了密封面接觸試驗難度，又減少了人員沾污幾率。通過該專用工器具在田灣核電的運用，不僅提高了維修質量，縮短了維修工期，而且保證了核電設備的安全穩定運行。在田灣核電的兩次大修均為其節約了一天的大修主線工期，節省約合2000萬元，保證了電廠的經濟效益。同時，由于工作效率的提高，大幅降低了人員的輻照劑量，降低了人員放射性沾污的幾率，減少了放射性物質對環境的污染，具有一定的社會效益。
4結束語
此套專用工具的開發與應用，解決了田灣低水位豎直安裝的大口徑壓力密封旋啟式渦街蒸汽流量計的解體維修技術難題，保證了大修進度，提高了維修質量。由于大口徑旋啟式渦街蒸汽流量計廣泛應用于電力行業和能源、水利等其他各行業，因此，這套大型渦街蒸汽流量計檢修專用工具通過局部改進后，將在各行業的機械維修領域進行推廣和使用。
維修專用工器具的研發和應用是改進維修工藝、提高維修質量的一種創新性手段，專業化的設計往往更能針對性地解決各類技術難題。同時，通過技術革新和推廣，能促進維修領域科學技術水平的進步。