关于大口径旋启式气体流量计检修工具的开发与应用

摘要：为了提高压力密封结构的大口径旋启式气体流量计的维修质量，中核核电运行管理有限公司阀门维修项目组自主开发了一套大口径压力密封旋启式气体流量计检修专用工具，完成了田湾核电两次大修中大型核级气体流量计的维修，有效提高了维修质量，同时加快了大修进度。
1开发背景
2012年2月5日，中核核电运行管理有限公司与江苏核电有限公司签订了田湾核电机组T105、T205大修核级气体流量计解体检修项目的技术服务合同，负责与大修主线相关的低低水位气体流量计解体检修工作。此类竖直安装的大口径压力密封旋启式气体流量计解体检修的难度极大：
（1）竖直安装的气体流量计的浮动式阀盖难以拆装。由于阀门为竖直安装，阀盖须沿水平方向拆装，在拆装过程中因缺乏精确的导向，阀盖受重力作用影响而下沉，很难与阀体保持较高的同轴度和平行度。
（2）阀盖以及阀内部件的解体和回装工作极为困难。阀门在竖直的安装方式下，阀瓣的拆装方向为水平方向，故不能使用常规的吊装工具。在以往的维修过程中，这种竖直安装的大口径旋启式气体流量计经常发生阀门密封面和零部件的损伤，严重影响着维修质量。而且，往往由于维修工期过长，维修人员接受到较高的辐射剂量。
经过调研，国内同行在维修此类阀门时专用工器具的研发意识普遍不足。在国外，没有发现能适用于这种竖直安装的气体流量计维修的专用工具。因此，必须针对此类阀门自行开发一套气体流量计检修专用工器具。
2技术方案
2.1功能需求分析
（1）运用检修专用工具完成阀盖的拆装。竖直安装的压力密封阀，阀盖需水平抽取，由于旧密封垫膨胀变形后回弹力逐渐丧失，使得阀盖抽取阻力非常大。因此该专用工器具需设计合理的拉拔力输出机构，并具备精准的导向功能，来实现阀盖的解体。
（2）运用检修专用工具避免阀瓣损伤的风险。由于竖直的安装方式和大口径阀瓣的巨大重量，使得阀瓣的拆装难度大，沉重的阀瓣在抽取和安装过程中极易受到摇臂座和阀体的碰伤，因此该专用工器具需具备固定阀瓣的能力，同时还要具备平稳运输的功能。
（3）运用检修专用工具进行阀瓣和阀座密封面的接触试验。受阀门的安装方式、阀瓣重量以及阀腔内部空间狭窄等因素的影响，阀瓣、阀座的密封面接触试验难以用手直接操作，因此该专用工器具必须能突破狭小空间的影响，利用长力臂工具进行密封面接触试验。
2.2模块化的设计
2.2.1阀盖拆装一体式模块
1）阀盖拆装一体式模块的特点阀盖拆装一体式模块主要由固定架、挡板、铜螺母、螺杆、紧固螺栓等零部件组成。

固定架是以金属板料为主体加工而成的半开环，环开口处设置紧固螺栓，环内外均设置卡环。挡板是由一定厚度的金属板加工而成的U形构件，焊接于固定环两侧，挡板中间设置了一个导向孔，导向孔两侧各有一个安装铜螺母的通孔。螺杆由较高强度的金属棒料加工而成，其一端螺纹与阀盖螺孔的螺纹一致，用于连接阀盖上的螺孔，并设有背帽防止螺杆脱离阀盖；中段及另一端的螺纹均为梯形螺纹，与铜螺母的螺纹一致。
2）阀盖拆装一体式模块的工作原理在阀盖拆除时，首先将阀盖拆装专用工具上的挡板的导向孔穿入阀盖凸台，为阀盖水平移出阀体提供导向；然后通过专用工具的固定架，将专用工具固定在阀门中法兰口；再将两颗拉拔螺杆旋入阀盖的螺栓孔，并锁紧背帽。
3）阀盖拆装一体式模块的功能
（1）可以正反向输出较大拉力和推力，解决了大口径压力密封阀阀盖水平拆装难以施力的难题；（2）导向孔加上螺杆的辅助导向作用，可以为阀盖的拆除和安装提供精确的导向；（3）通过运用，在阀盖安装时可以解决因重力作用阀盖难以与阀体保持较高同轴度的问题。
2.2.2阀瓣拆装及接触试验模块
（1）阀瓣拆装及接触试验模块的特点阀瓣拆装及接触试验模块主要由导轨、导轨固定件、滑动底板、操作杆、固定螺栓、阀瓣固定座等零部件组成。

导轨主要由尼龙材料制作，使用时水平铺设在阀腔底部，导轨两边的导槽用于安装滑动底板。导轨固定件安装在阀门的中部法兰口。滑动底板由一块平面钢板构成，其作用主要是用于固定阀瓣固定座，并将其水平拉出或送入阀腔。滑动底板前端与阀瓣固定座焊接，工作时滑动底板装入导轨中，在导轨中水平运动。
2）阀瓣拆装及接触试验模块的工作原理在阀瓣拆除时，通过阀瓣摇臂的阀瓣固定座，先将阀瓣开启并将其保持在一个半开启的位置，避免了阀瓣拆出过程中密封面和阀体的损伤，然后通过一个连接阀瓣固定座的滑动底板沿导轨将阀瓣和阀瓣固定座一同从阀腔中水平拉出，导轨既避免了阀体的摩擦损伤，又可防止阀瓣在拉出过程中摇晃而损伤。
3）阀瓣拆装及接触试验模块的功能
（1）提供了一种竖直安装的大型气体流量计阀瓣水平拆装的新方案，解决了在阀腔狭小空间内难以拆装阀瓣的难题；（2）利用专用工具的阀瓣固定座，可以将重量较大的阀瓣稳定保持在半开启位置，避免了阀瓣在移出和装入阀腔的时候受损；（3）可使阀瓣平稳地移出和装入阀腔，避免了大型阀瓣在拆装过程中摇晃受损；（4）可以在阀腔的狭小空间内通过长力臂工具实现阀瓣密封面接触试验，不但提高了试验成功率，而且保证了试验过程中阀瓣密封面不受损伤。阀盖拆装一体式模块与阀瓣拆装及接触试验模块的整合，构成了这套大型多功能的大口径压力密封旋启式气体流量计检修专用工具，这套专用工具同时具备了阀盖的拆装、阀瓣组件的拆装和阀瓣、阀座密封面接触试验等功能，可以实现竖直安装的大口径旋启式气体流量计解体检修的各项技术指标。
3专用工具的应用
此套大口径竖直安装旋启式气体流量计检修专用工具设计加工后，成功运用于田湾核电1#、2#机组T105和T205两次换料大修中低水位核级气体流量计的检修，改进了以往落后的检修工艺，解决了田湾核电换料大修中竖直安装的气体流量计维修的几大技术难题：
（1）解决了大口径压力密封阀阀盖水平拆除阻力大、没有合适工器具的难题。此套专用工具巧妙利用阀盖的螺栓孔，提供了较大的拉拔力和推力，大大缩短了阀盖解体的时间，同时保证了维修质量。
（2）解决了阀盖拆除和安装没有精准导向的难题。利用此套专用工具，为阀盖的拆除和安装提供了精准的导向，避免了阀盖在水平拆装过程中因倾斜导致的卡涩。
（3）解决了大口径旋启式气体流量计阀瓣水平拆装的难题。通过该专用工具的运用，提供了一种大型阀门阀瓣水平拆装的新方案，使阀瓣能被固定在半开状态，并在该状态下平稳地移出阀体，避免了阀瓣在移出和装入阀腔的时候受损。
（4）解决了竖直安装的气体流量计阀盖密封垫安装时难以均匀压缩的技术难点。此套专用工具上的导向功能，使阀盖与阀体保持了较高的同轴度，保证了密封垫均匀的压缩。
（5）解决了竖直安装的大口径旋启式气体流量计阀瓣密封面接触试验难以操作的问题。此套专用工具具备长距离操作阀瓣的功能，降低了密封面接触试验难度，又减少了人员沾污几率。通过该专用工器具在田湾核电的运用，不仅提高了维修质量，缩短了维修工期，而且保证了核电设备的安全稳定运行。在田湾核电的两次大修均为其节约了一天的大修主线工期，节省约合2000万元，保证了电厂的经济效益。同时，由于工作效率的提高，大幅降低了人员的辐照剂量，降低了人员放射性沾污的几率，减少了放射性物质对环境的污染，具有一定的社会效益。
4结束语
此套专用工具的开发与应用，解决了田湾低水位竖直安装的大口径压力密封旋启式气体流量计的解体维修技术难题，保证了大修进度，提高了维修质量。由于大口径旋启式气体流量计广泛应用于电力行业和能源、水利等其他各行业，因此，这套大型气体流量计检修专用工具通过局部改进后，将在各行业的机械维修领域进行推广和使用。
维修专用工器具的研发和应用是改进维修工艺、提高维修质量的一种创新性手段，专业化的设计往往更能针对性地解决各类技术难题。同时，通过技术革新和推广，能促进维修领域科学技术水平的进步。

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