Van cổng dùng cho nhà máy hạt nhân

Van hạt nhân dùng để chỉ các loại van được sử dụng trong Đảo hạt nhân (NI), Đảo thông thường (CI) và các cơ sở phụ trợ, hệ thống cân bằng Đảo hạt nhân (BOP) của nhà máy điện. Các van này có thể được chia thành các loại Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, phi hạt nhân theo yêu cầu bảo mật của nó theo trình tự. Van là thiết bị điều khiển được sử dụng nhiều nhất để vận chuyển phương tiện dòng chảy và là bộ phận thiết yếu của nhà máy điện hạt nhân.

Đảo hạt nhân là lõi của nhà máy điện hạt nhân, nơi năng lượng hạt nhân được chuyển đổi thành năng lượng nhiệt, bao gồm Hệ thống cung cấp hơi nước hạt nhân (NSSS) và cơ sở phụ trợ đảo hạt nhân (BNI). NCI là thiết bị chính của các nhà máy điện hạt nhân, nơi nhiệt được chuyển đổi thành điện năng (bao gồm cả tua bin hơi nước cho đến sản lượng điện). Việc sử dụng van trong ba hệ thống NI, CI và BOP lần lượt là 43,5%, 45% và 11,5%.

Một nhà máy điện hạt nhân lò phản ứng nước áp lực sẽ cần khoảng 1,13 triệu van NI, có thể chia thành van cổng, van cầu, van một chiều, van bi, van bướm, van màng, van giảm áp và van điều chỉnh (điều khiển) theo các loại van. Phần này chủ yếu giới thiệu các van cổng thuộc loại an toàn hạt nhân (thông số kỹ thuật) Ⅰ và Ⅱ.

Đường kính van cổng cho Đảo Hạt nhân thường là DN 80mm-350mm. Việc rèn được đề xuất; được phép sử dụng cho thân van cổng cấp Ⅰ và cho phép đúc đối với thân van cổng cấp 2 và cấp 3. Tuy nhiên, vật rèn thường được sử dụng vì chất lượng đúc không dễ kiểm soát và không được đảm bảo. Thân van và nắp ca-pô của van hạt nhân thường được kết nối bằng mặt bích, điều này bổ sung thêm quy trình hàn kín môi và làm cho việc bịt kín trở nên đáng tin cậy hơn. Để ngăn chặn sự rò rỉ của môi trường, đai đóng gói hai lớp thường được sử dụng và thiết bị căng trước lò xo đĩa được sử dụng để ngăn chặn việc đóng gói bị lỏng. Những van cổng này có thể được điều khiển bằng tay hoặc bằng điện. Cần xét ảnh hưởng của quán tính quay của động cơ đến lực đóng đối với thiết bị truyền động điện của van cổng điện. Tốt hơn nên sử dụng động cơ có chức năng phanh để tránh quá tải.

Theo cấu trúc thân của nó, van cổng hạt nhân có thể được chia thành van cổng đơn đàn hồi nêm, van cổng đôi nêm, van cổng đôi song song với lực căng lò xo và van cổng đôi song song với khối trên cùng.

Van một cổng đàn hồi loại nêm được đặc trưng bởi các chỗ bịt kín đáng tin cậy và cần có sự phù hợp về góc giữa bề mặt bịt kín của cổng và thân van, được sử dụng rộng rãi trong hệ thống vòng lặp chính của các nhà máy điện hạt nhân. Van cổng hai tấm nêm là loại van thông dụng trong nhà máy nhiệt điện, góc tấm đôi nêm có thể tự điều chỉnh, độ kín đáng tin cậy hơn và bảo trì thuận tiện.

Tải trọng của van cổng đôi song song có tải trước lò xo sẽ không tăng mạnh khi cổng đóng, nhưng cổng không bao giờ nhả chân van do lò xo tạo ra khi nó mở và đóng, điều này dẫn đến độ mòn bề mặt bịt kín nhiều hơn. Van cổng đôi loại song song khối trên cùng cung cấp hiệu suất bịt kín đáng tin cậy hơn bằng cách sử dụng khối trên cùng để làm cho mặt phẳng nghiêng của hai cổng lệch nhau để đóng van cổng.

Van cổng không đóng gói cũng được sử dụng ở đảo hạt nhân. Van cổng vận hành bằng thủy lực dựa vào áp suất nước của chính nó để đẩy piston đóng hoặc mở van. Van cổng điện được bao kín hoàn toàn sử dụng một động cơ đặc biệt để vận hành cổng bằng cơ cấu giảm tốc hành tinh bên trong được ngâm trong nước. Tuy nhiên, hai loại van cổng này đều có nhược điểm là cấu tạo phức tạp và giá thành cao.

Nói chung, các tính năng của van cổng cho đảo hạt nhân phải là:

1) Van cổng song song dạng tấm thủy lực hàn đôi có áp suất danh nghĩa PN17,5 Mpa, nhiệt độ làm việc lên tới 315oC và đường kính danh nghĩa DN350 ~ 400mm.

2) Van cổng đôi kiểu nêm điện được áp dụng trong mạch sơ cấp nước làm mát nước nhẹ sẽ có áp suất danh nghĩa PN45.0Mpa, nhiệt độ 500oC và đường kính danh nghĩa DN500mm.

3) Van cổng đôi kiểu nêm điện được sử dụng trên đường chính của nhà máy điện hạt nhân có lò phản ứng được điều tiết bằng than chì phải có áp suất danh nghĩa PN10.0Mpa, đường kính danh nghĩa DN800mm và nhiệt độ vận hành lên tới 290oC.

4) Van cổng tấm đàn hồi điện được kết nối hàn được sử dụng trên đường ống hơi nước và xử lý nước của nhà máy tuabin hơi với áp suất danh nghĩa pn2,5mpa, nhiệt độ làm việc 200oC, đường kính danh nghĩa DN100 ~ 800mm.

5) Van cổng đôi có lỗ chuyển hướng được sử dụng trong nhà máy điện hạt nhân lò phản ứng nước sôi điều tiết bằng than chì công suất cao. Áp suất danh định của nó là PN8.0MPa trong khi việc mở hoặc đóng van được thực hiện khi độ giảm áp suất là 1.0MPa.

6) Van cổng dạng tấm đàn hồi có bao bì kín đông lạnh là lý tưởng cho nhà máy điện hạt nhân lò phản ứng nhanh.

7) Van cổng đôi kiểu nêm tự hàn kín áp suất bên trong cho thiết bị phản ứng thủy điện nước với áp suất danh nghĩa pn16.0mpa và đường kính danh nghĩa DN500mm.

8) Van cổng đôi kiểu nêm có lò xo bướm trên các bộ phận chuyển động thường được bắt vít bằng mặt bích và hàn kín.