核二级波纹管安全阀抗震性能试验

1、概述

　　核二级波纹管安全阀用于百万千瓦级压水堆核电站化学和容积控制系统。在系统正常运行工况下，安全阀处于关闭状态。当入口压力超过安全阀整定压力时，系统介质推动阀瓣开启，排出介质，降低系统压力。当系统压力降到工作压力后，阀瓣在弹簧作用下自行回座关闭。为了保证安全阀运行质量，对安全阀样机进行了抗震试验分析，验证了产品设计的合理性。

2、核二级波纹管安全阀的技术参数

　　核二级波纹管安全阀( 图1) 压力等级为PN2.0MPa，公称直径为DN80mm，整定压力为0.502MPa，最高工作温度进、出口均为110℃，最高运行压力进口为0.51MPa、出口为0.3MPa，排量27m³/h，工作介质为反应堆冷却剂，安全级别为核二级，抗震类别为1A。

3、波纹管安全阀的试验

　　3.1、准备工作

　　波纹管安全阀(图1) 抗震试验前必须完成承压件强度试验、水密封试验、气密封试验、波纹管氦检漏试验、整定压力试验及动作寿命试验，记录样机的功能基线。寿命试验是在室温条件下起跳动作100次，试验期间允许阀瓣研磨1 次。试验后阀门解体检查，对各部件进行评估。试验合格后，安全阀才具备抗震试验的条件(表1) 。

图1 波纹管安全阀

表1 地震试验参数

　　3.2、动态特性扫描

　　试验中安全阀充满介质，但不需要加压。安全阀按ASME QM -1、QVP-7340 的要求进行动态扫频试验，验证其自振频率。试验时分别在安全阀的三个正交轴施加≤0. 2g 的正弦扫描信号，扫描信号频率范围为5 ～100Hz，扫描速率为1oct /min，探测安全阀各向的基阶自振频率和阻尼比(表2) 。

表2 安全阀固有频率和阻尼比

　　3.3、施加载荷

　　安全阀的抗震类别为1A 类，需要验证阀门在震中及震后具有可操作性。抗地震试验按照QME-1、QVP -7380 的要求进行。对运行基准地震(OBE) 条件下同时在三个方向作用3.2g，对安全停堆地震(SSE) 同时在三个方向作用4g( 未包含由重力引起的加速度) 。试验采用单轴方式，根据HAF标准要求，需要输入载荷乘以几何因子1.3，故OBE为4.2g，SSE 载荷为5.2g。

　　OBE 试验采用两次正弦扫描试验代替五次OBE 地震试验，分别在安全阀的X、Y 和Z 三个正交轴方向各进行两次。试验中，阀门重心处的加速度幅值在8Hz 以上为4.2g，扫描速度≤1 倍频程/min，扫描频率范围5～35 ～ 5Hz，各次扫描时间至少为5min。试验过程中，安全阀处于工作压力状态。

　　SSE 试验是在OBE 试验后接着用正弦波进行一次SSE 试验，试验在5 ～33Hz 的1/3 倍频程(5Hz、6. 3Hz、8Hz、12. 6Hz、16Hz、20Hz、25. 2Hz、32Hz) 和共振频率处进行，每个频率施加5 个以上连续正弦拍波，每个拍波的每个拍中有13 ～15 个周波，每个拍波之间有2s 间隙。SSE 输入的地震运动使安全阀重心处产生的输入加速度在8Hz 以上为5.2g，输入运动形状按IEEE 382 -2006 标准。试验过程中，安全阀处于工作压力状态，并进行排放操作。

　　3.4、安全阀的检验

　　安全阀试验中各方向基阶固有频率均大于33Hz。OBE 试验时阀门重心处三个方向的加速度幅值在8Hz 均大于4. 2g，满足标准要求。SSE 试验时阀门重心在8Hz 以上的加速度响应能够包络5. 2g，满足标准要求。水密封试验中泄漏率≤30ml /h，动作试验中阀门开启和回座顺利，稳定，且无卡塞，结构完整。

4、结语

　　核二级波纹管安全阀在环境为常温，介质为去离子水的条件下，按照HAF J0053、IEEE 382 和ASME QME-1 等标准检验，动作灵活，无卡阻，信号反馈正常，水密封、气密封和整定压力试验的各项指标均达到了试验前的功能基线和要求。试验结果证明阀门的动作性能稳定，结构合理，抗震性能满足规定要求。