(国核示范电站有限责任公司，山东 荣城 264300)

AP1000核电厂中，主蒸汽隔离阀MSIV和主给水隔离阀MFIV(简称“隔离阀”)均属于FLOWSERV厂家生产、安全分级为B级的双楔形闸阀。 MSIV执行安全壳隔离、蒸发器隔离和主蒸汽管线隔离安全功能，MFIV执行安全壳隔离、蒸发器隔离和主给水管线隔离安全功能。

上述隔离阀设计中执行安全相关隔离功能，通过电磁阀、液压油和氮气联合执行机构保证阀门的快关功能，同时保证阀门正常关闭的执行[1]。MSIV与MFIV相同安装位置所对应仪控设备的型号、测量范围和功能相同。其中，液压变送器联锁启停油泵的高低设定值和氮气压力变送器的高报警定值存在数值差异。本文对关键仪控设备的更换周期和经验反馈进行了介绍，提出了一种隔离阀仪控设备总体预防性维修周期及项目的优化建议。

1 仪控设备

表1详细列出了单台隔离阀上通用的仪控设备及其功能，其中微动开关和电磁阀均为两侧冗余配置，对于包含进油回路的一侧称为泵侧，相对一侧称为非泵侧。

表1 单台隔离阀仪控设备功能清单

2 更换周期

为满足设计规范书要求，设备厂家通过型式试验和外推法相结合的方式得出设备在可满足设计要求功能下的使用寿命即鉴定寿命。而设备高温工作环境造成的设备热老化现象是影响鉴定寿命的重要一环。本文结合设备厂家提供的鉴定寿命和热老化关系，提出了一种关键仪控设备所适用的更换周期建议。

2.1 电磁阀更换周期

FLOWSERV厂家运维手册明确为保证安全相关设备满足IEEE-382规范对于隔离阀鉴定寿命的要求，规定10～12年完成主泄压电磁阀和试验电磁阀的更换工作。

依据厂家运维手册，若一个新备件即储存寿命使用情况为0年，所曝露的环境平均温度为40 ℃，那么推荐的维修或更换计划约12年。满功率运行期间现场经多次测量取高值得出设备表面温度约为54 ℃，未超过电磁阀的设计温度。

根据电气产品的失效率曲线即“浴盆曲线”，大多数设备的故障率是时间的函数，而失效率随时间变化分为三个阶段：早期失效期、偶然失效期和耗损失效期。经同类型电站调研和厂家交流，10～12年的使用寿命已处于耗损失效期，即该阶段的失效率随时间的延长而急速增加，主要由磨损、疲劳、老化和耗损等原因造成。

综上所述，出于保守考虑采用下限10年=6.67 C(1 C=1.5年)作为与实际运行工况相匹配的鉴定寿命，即选择6 C作为电磁阀的更换周期。

2.2 磁接近开关更换周期

TOPWORX厂家手册中明确核级行程指示开关(SV7-13521型号)在48.9 ℃时的鉴定寿命为106年，最高工作温度为260 ℃，温度与鉴定寿命的关系如图1所示。现场开关安装位置靠近高能管道，受到管道热传导和热辐射的影响，满功率运行期间现场经多次测量取高值得出设备表面温度约为82.8 ℃，通过插值法计算与实际运行工况相匹配的鉴定寿命约6.6年，保守决策更换周期为4C。

图1 SV7磁接近开关鉴定寿命Fig.1 Qualified life for the limit switch of SV7

商用级的微动开关(73-145683831型号)未执行型式试验，设备安装位置远离高能高温管道且不影响隔离阀执行安全相关功能。

满功率运行期间现场经多次测量取高值得出设备表面温度约为42 ℃，属于设备和缓工作温度范围内。在大修期间，对微动开关预维工作中检查发现设备的响应时间有延迟趋势。该设备的异常响应会导致阀门无法远方手动正常关闭，保守决策考虑更换周期同核级行程指示开关同为4 C。

2.3 变送器更换周期

如图2变送器WEED厂家样本中通过阿伦尼乌斯公式外推出的鉴定寿命与温度曲线。

在满功率运行期间，定期测量变送器外部、内部多个测点的温度并取高值所得设备整体温度约为48 ℃，通过对照下图并配合插值法计算，得出与实际运行工况相匹配的鉴定寿命约6.5年，保守决策更换周期为4 C。

3 经验反馈

以下AP1000电站隔离阀运行经验反馈，均属于仪控设备未得到有效的日常预维与定期更换所产生的结果，借以再次说明隔离阀仪控设备执行合理预防性维修周期和项目的重要性。

3.1 电磁阀漏油

国内某核电厂在运行模式上行期间，处于蒸汽发生器启动给水向主给水流道切换前阶段。1号SG主给水隔离阀SGS-V057 A泵侧试验电磁阀VENT口持续渗油，漏量约1～2滴/s。初步分析与预防性维修和成品保护不到位有关，即未能通过有效的预维项目及时发现故障电磁阀内密封组件老化迹象，且电磁阀所在房间进行管道保温拆除和安装期间未对VENT口进行有效成品保护。

鉴于该电磁阀的更换将对主给水隔离阀保持开位带来巨大挑战，机组运行期间属于高风险作业，阀门的意外关闭直接导致停机停堆和主给水流道的不可用风险。机组随即暂停模式上行，通过备件更换予以处理，占用时间窗口4 h，给机组稳定运行带来潜在隐患。

3.2 磁接近开关失效

对于行程开关，设计上用于隔离阀全开和全关到位的指示和反馈抑制指令的控制功能。对于微动开关，设计上为防止隔离阀慢关过程中试验电磁阀未动作到位而引起的隔离阀意外快关。当微动开关未动作到位或失效时，控制逻辑将自动取消进行中的关阀指令并联锁启动油泵，最终将阀门恢复到开位。

国内某核电厂大修期间，1号机主蒸汽隔离阀SGS-V040B发出关闭指令且阀门关闭到位后画面阀门开关指示显示品红色即故障状态。经现场检查，关反馈行程开关在触发状态下回路电阻过大，导致控制逻辑中的全关信号未到来。

国内某核电厂大修期间，2号机主给水隔离阀SGS-V057B进行开关测试工作，在阀门慢关过程中微动开关超设定时间未动作到位导致阀门关指令取消且电动油泵重新启动，隔离阀重回到全开位置。经现场测试，微动开关在目标磁铁靠近触发距离的状态下，回路导通缓慢且初始接触电阻过大然后逐渐减小，导致控制逻辑中的微动开关信号未及时到来。

上述故障均为磁接近开关老化失效的现象，可通过合理的预防性维修和更换来避免。

4 总体预维周期及项目优化建议

对于单台隔离阀仪控设备总体预防性维修周期及项目的制定，旨在通过经济合理、定期有效的预维工作，极大的降低仪控设备失效的可能，如表2所示。

表2 单台隔离阀1C预维项目清单

4.1 周期1 C预维项目

4.2 周期2 C预维项目

考虑减少反复拆装引起的密封材料损耗，以及保证液压变送器联锁启停油泵重要控制功能的实现，2 C周期采取了仅对液压变送器进行仪表校验和通道测试的预维项目。

表3 单台隔离阀3 C预维项目清单

4.3 周期4 C预维项目

机械专业对于MSIV和MFIV解体周期定为4 C，与仪控设备的预维更换周期重叠，同步解决了现场由于检修位置狭小而导致的维修不可达。

表4 单台隔离阀4 C预维项目清单

4.4 周期6 C预维项目

针对电磁阀的预维项目建议按照下述的先后顺序执行。

表5 单台隔离阀6 C预维项目清单

5 结论

AP1000核电厂隔离阀用于执行主蒸汽与主给水管线隔离的安全功能，通过切断给水供应和蒸汽排放，防止反应堆过度冷却可能导致的堆芯意外临界或威胁反应堆压力容器完整性的热冲击。相关仪控设备的正常工作是保障隔离阀实现设计安全功能的前提，需给予高度的重视。

本文结合设备厂家提供的鉴定寿命和高温造成的热老化现象给出了仪控设备所适用的更换周期，并提出了一种AP1000隔离阀仪控设备总体预维周期和项目的优化建议。参照本文周期性开展隔离阀仪控设备的预维项目，可在降低设备失效可能性、保障设备可靠运行的同时，有效提升预维工作的经济性。