核一级低泄漏球阀的研发

摘要

核一级低泄漏球阀是球床模块式高温气冷堆核电站（HTR-PM-500）燃料装卸系统关键设备之一，是燃料装卸系统与大气、与堆芯及各主要设备之间通与断相互转换的设备。主要功能是实现系统与大气的隔离及切换，防止装卸料操作中放射性气体向大气泄漏；完成系统与堆芯的隔离，保证一回路压力边界的完整性以确保安全；完成系统内各主要设备间的接通、切断，为设备的故障处理、拆卸、检修提供安全保障。该阀门的研发已经成为了我国高温气冷堆核电站发展过程中必须解决的重要问题之一。
　　本论文旨在对球床模块式高温气冷堆核电站（HTR-PM-500）燃料装卸系统核一级低泄漏球阀的研发进行详细的阐述。详细描述了针对高温、高压、低泄漏、高性能等工况和要求特点，综合应用机械原理、材料力学、理论力学、流体动力学、阀门设计及各种分析验证等多专业的相关知识，研究了阀门的结构设计、制造、检验等具体内容；对产品的设计和性能进行了设计计算及有限元分析；通过样机试制、检验及各种鉴定试验对产品的设计进行确认，并已经通过业内专家的鉴定。该阀门采用石墨环配合套筒式波纹管阀座结构，解决了260℃高温和累积剂量107Gy条件下阀门的高密封性能要求；采用的阀座和阀球硬密封副结构形式，阀球的整体喷焊加全表面研磨加工工艺，有效地保证了阀门的低泄漏率和动作寿命要求；通过控制全通径流道内各组件结合处和接触处的轴向间隙及径向间隙，满足近等径球形元件的顺利通过，避免粉尘和碎屑积存。该阀门的研发是成功的，填补了国内空白，达到国际先进水平，解决了目前完全依赖进口的现状。这项工作对类似产品的研发有重要的参考价值。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究的背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 阀座密封结构形式的国内外研究现状

1.2.2 密封材料的国内外研究现状

1.2.3 存在的问题

1.3 本文主要的研究内容

2 核一级低泄露球阀的设计标准与规范、设计参数及技术难点分析

2.1 设计标准与规范

2.2 设计参数

2.3 技术难点

2.3.1 方案设计

2.3.2 结构设计

2.3.3 设计计算与抗震分析

2.3.4 功能性试验及型式试验

2.4 本章小结

3 核一级低泄露球阀的整体方案设计及结构设计

3.1 整体方案设计

3.1.1 主体结构的选择

3.1.2 密封结构的选择

3.2 结构设计

3.2.1 阀座与阀体密封结构设计

3.2.2 阀座与球的密封结构的设计

3.2.3 流道的设计

3.2.4 机械限位的设计

3.2.5 装配图

3.3 本章小结

4 核一级低泄露球阀的设计计算及抗震分析

4.1 设计计算

4.1.1 常温下的设计压力计算

4.1.2 密封比压计算

4.1.3 阀体分析计算

4.1.4 法兰螺栓连接计算

4.1.5 阀杆强度计算

4.1.6 中法兰螺栓扭紧力矩计算

4.2 抗震分析

4.2.1 载荷分析

4.2.2 阀门在各种工况下的应力分析

4.2.3 计算与评定

4.2.4 结论

4.4 本章小结

5 核一级低泄露球阀的功能性试验及型式试验

5.1 试验条件

5.1.1 试验装置及仪器、仪表

5.1.2 试验前阀门状态测试程序及数据记录

5.2 功能性试验

5.2.1 壳体强度试验

5.2.2 密封试验

5.3 型式试验

5.3.1 冷态寿命试验

5.3.2 热态寿命试验

5.3.3 冷热交变试验

5.3.4 冷态循环试验

5.3.5 热态循环试验

5.3.6 流体阻断试验

5.3.7 端部加载试验

5.3.8 地震载荷及震动探测试验

5.3.9 流阻系数测试

5.4 本章小结

结论

参考文献

致谢