1 概述 在線運行的工業(yè)設(shè)備所出現(xiàn)的故障或缺陷中，因填料失效而引起回路內(nèi)介質(zhì)外漏的事件占有很高的比例。核電站由于存在放射性物質(zhì)外泄的風險，則對介質(zhì)的外泄有著“零泄漏”的嚴格要求。探討填料的密封機理和選擇嚴格的檢修控制，使介質(zhì)外漏的幾率下降到*低限度，對于在線運行中無法隔離檢修的設(shè)備有重要意義。推廣這些手段，使工業(yè)設(shè)備的**水平提高一個新臺階。
2填料的密封機理
填料（PACKING）常用于閥門有轉(zhuǎn)（滑）動部位的外密封，防止流動介質(zhì)從相對運動部位向外界泄漏。在大亞灣核電站核閥所用的填料基本上是膨脹石墨填料和石墨（或石棉）編織填料。膨脹石墨填料的潤滑性和膨脹性好，但缺點是易碎，一般安裝在填料函的中間部位。石墨編織填料牢固性好，抗擠壓，一般安裝在填料函的上/下??面。其作用是固定膨脹石墨填料，保護其完整無損和防止磨下的石墨粉掉入回路。
圖1是填料安裝的結(jié)構(gòu)圖，其右側(cè)曲線給出了填料函內(nèi)各層填料對填料壓蓋螺母施加的壓緊力的承力分布情況。很明顯6層填料只有*上1~3層在真正起著抵制介質(zhì)外漏的作用。密封環(huán)承接填料壓緊力傳給第1道填料依次傳給第2/3…道，第1道填料受力后產(chǎn)生軸向變形而向閥桿和填料函內(nèi)壁上擠，直至達到變形極限，消耗了一部分填料壓緊力。剩下的力傳給第2道填料，同時由于填料有效長度縮短過程產(chǎn)生的填料內(nèi)壁面與閥桿/填料外表面與填料函的內(nèi)壁的摩擦力，也消耗一部分填料壓緊力。按此機理，越往下層填料的受力越少，變形越小，也就是密封性越差。然而在回路中帶有工作壓力的介質(zhì)順著填料函內(nèi)壁擠壓使其變形，很容易地就可以突破下端幾道填料的密封防線。因此真正能阻止帶壓介質(zhì)的只有*上面二三道填料，而這幾道的密封效果取決于填料的選材/結(jié)構(gòu)尺寸/閥桿和函內(nèi)壁的光潔度和足夠的填料壓緊力。
3 填料的預壓緊力
為了延長填料的使用壽命，提高營運機組的**性，目前大亞灣核電站核閥使用的是經(jīng)過一定預緊壓力壓過的填料。經(jīng)過預壓后，填料密度增大，抵御受壓變形的能力增加了，內(nèi)部保留的預緊力能補償機組運行其間填料被磨損而失去的填料壓力。
填料的預壓過程一般由生產(chǎn)廠家在安裝前完成，在倉庫放置久了，填料側(cè)面就會出現(xiàn)表明預壓力松弛的紋路，核閥填料閑置1年以上都要求重新預壓緊。其方法是利用模具（圖2），選定壓力進行預壓操作。
預壓力P為
P =3PnS
式中Pn——閥門的工作壓力（當Pn<10 MPa時，取10 MPa，Pn>50MPa時,取50 MPa）， MPa
S —— 填料的承力面積，m2
S=п（R2 - r2）
4相關(guān)部件的設(shè)計基本要求
通過圖3的填料組件，給出了設(shè)計和安裝要求。
（1）填料法蘭應(yīng)有足夠的剛度，受力后應(yīng)無變形。
（2）在緊定填料力矩時要經(jīng)常檢查其平行度并預留出下次進行緊固填料的空間。
（3）凸節(jié)設(shè)計防止密封壓環(huán)掉入填料函中，且方便取出。
（4）過渡導角設(shè)計可防止填料環(huán)裝入時被刮傷。
（5）密封壓環(huán)與填料函之間要有少量的間隙，使導入的密封蓋不被咬死。
（6）保證填料函內(nèi)壁光潔度， 防止承壓后滲漏。
（7）加工成坡口，使填料環(huán)容易受力時擠壓變形。
（8）填料函金屬平面不應(yīng)有損壞。
（9）填料環(huán)在填料函中的有效高度為：閥桿直徑+15mm。
（10）密封壓環(huán)與閥桿之間應(yīng)有足夠的間隙，防止劃傷閥桿表面。
（11）對閥桿的要**：經(jīng)熱處理過的硬表面/高光潔度（無明顯缺陷，刮痕，銹跡）銳角倒鈍便于各套件安裝；各橫截面為正圓，軸向無彎曲。
（12）填料法蘭與閥桿之間也應(yīng)有足夠的間隙，防止劃傷閥桿表面。
（13）檢查編織填料內(nèi)徑與閥桿的直徑或填料外徑與填料函內(nèi)徑之差（<0.5mm）。
（14）膨脹石墨填料內(nèi)徑與閥桿的直徑或填料外徑與填料函內(nèi)徑之差（<0.20mm）。
（15）密封環(huán)和法蘭的球面接觸，有自找正功能，須保持結(jié)合面光滑無傷，安裝時球面敷潤滑油脂。
（16）如果圖紙或者廠家提供有填料壓緊力矩值的，照給定的力矩執(zhí)行；如力矩值沒有給出，可以采用計算方法得出其結(jié)果。
M =1.2×μ×d×F
式中：M—— 每一螺桿的填料壓緊力矩，N?m
μ —— 摩擦系數(shù)（新填料μ=0.1；磨損后的填料μ=0.2）
d —— 螺桿直徑，mm
1.2——用于簡化公式的倍增系數(shù)
F —— 每一螺桿的填料壓緊力，N
F=P/n
n —— 螺栓的根數(shù)
填料力矩（N.m）=倍增系數(shù)×摩擦系數(shù)×螺桿直徑×填料預緊力/螺栓的根數(shù)
（17）密封壓環(huán)插入填料函深度一般為5mm。
5 檢修的要求和注意事項
在檢修和更換填料前，應(yīng)了解填料的密封機理，掌握填料和相關(guān)部件的檢查標準、切口方法和安裝要求。雖然填料只有*上2~3層真正起密封作用，但考濾到大亞灣核電站百萬機組的運行很難給出維修窗口，因此核電站閥門填料應(yīng)全套更換。
沒有準備工程師指令，不允許個別層填料更換。
（1）開工前向準備工程師了解設(shè)備運行時期，填料有無泄漏歷史和報告。
（2）用填料鉤掏舊填料時，不可以傷及閥桿和填料函表面，函底要清理干凈。
（3）如解體更換填料，檢查閥桿與填料接觸的表面和填料函的內(nèi)壁應(yīng)光滑無傷，能感覺到的拉痕、麻坑、脫皮或腐蝕等缺陷，都要報告準備工程師。
（4）閥桿的彎曲度超過0.20mm，均須向準備工程師報告。
（5）新填料應(yīng)完整,無損壞,無變色,無松弛（預壓過的填料）。用新填料在閥桿和填料函試裝一下，檢查填料外形是否符合要求。
（6）檢查新填料備件與拆下的舊填料條數(shù)是否相同，如果數(shù)量不一致，應(yīng)向準備工程師報告并查證。
（7）膨脹石墨填料盡可能的不用切口型（圖4），采用解體閥門套裝為好，若采用切口方式，應(yīng)避免出現(xiàn)介質(zhì)流向的貫穿通道。
（8）填料組件裝入填料函中時應(yīng)一層一層裝入，并保證每層都裝到底，使用一種專用對開環(huán)可以達到此目的（圖5），對有切口的填料，原則上層與層間的切口錯位90o，禁止采取把填料組裝入整體下壓的行為。
（9）用力矩扳手緊固壓緊填料時，根據(jù)給定的力矩應(yīng)對稱和分段施力，隨時觀察填料法蘭的平行度和中心孔與閥桿的對中性，*后達到規(guī)定的力矩。
（10）更換填料后，閥門需要進行手動（氣動或電動）試驗，檢查填料是否過緊，有無異響或抖動等現(xiàn)象。
（11）清理現(xiàn)場，完成維修。
6 結(jié)語
在大亞灣核電站運行過程中，對核級閥門的檢修過程制訂了維修準備工程師控制制度（在得到維修工作指令后，先期介入現(xiàn)場勘查，故障判斷，編寫工作指令，給出維修手段和驗收標準，現(xiàn)場跟蹤和*終關(guān)閉維修活動），實施了“明星STAR-Stop（停）+Think（想）+Action（做）+Reviev（憶）自檢”檢修過程，保證了核級閥門使用的**性和經(jīng)濟性，滿足了大亞灣核電站建設(shè)的迫切需求和**運行。