熱粘連是指配合件在溫度升高變化時，金屬表面膜被破壞，使之與產(chǎn)生新生面直接接觸，金屬處于回火狀態(tài)，降低了表面硬度，同時材料溫升過高后，以致該區(qū)域摩擦副對偶表面產(chǎn)生熔化，促使粘著現(xiàn)象產(chǎn)生或加重，使機(jī)械正常的使用功能受到破壞，造成設(shè)備系統(tǒng)運行事故。大口徑氣動閘閥是CAP1400 核電站項目管路系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，其設(shè)計溫度為350℃、設(shè)計壓力17.2MPa、工作介質(zhì)為蒸汽和含硼水。閘閥在系統(tǒng)中主要起著接通和切斷介質(zhì)作用。為保證閘閥使用性能安全可靠，閘閥廠小編認(rèn)為根據(jù)電動閘閥的結(jié)構(gòu)特點對有可能產(chǎn)生熱粘連的部位進(jìn)行必要的可靠性分析。

一、電動閘閥的結(jié)構(gòu)分析

電動閘閥由閥體、閥蓋、彈性閘板和閥座等零部件組成，電動裝置驅(qū)動。在電動閘閥的開關(guān)過程中閘板與相應(yīng)的配合件閥座和導(dǎo)向結(jié)構(gòu)發(fā)生相對的摩擦運動，所以閘板與其配合件在溫度變化、作用力變化的條件下具有發(fā)生粘連的條件。

1．電動閘閥閘板與閥座

電動閘閥關(guān)閉時，閘板與閥座保持緊密吻合達(dá)到密封以切斷介質(zhì)。閘閥開啟時，閘板在閥桿的作用下，將沿密封面的切線方向緩緩抬起逐步脫離閥座，以實現(xiàn)介質(zhì)流通。

2．電動閘閥閘板與閥體

為實現(xiàn)閘板在閥體中垂直方向上下運動，及減少閘板與閥座運動副間相互摩擦而提高密封使用壽命，在閥體和閘板上設(shè)計有一對導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，閘板導(dǎo)向面上堆焊STL 硬質(zhì)合金。閘閥的閘板在閥座密封面運行一段距離后與閥座密封面脫開（運行距離與設(shè)計確定的配合精度相關(guān)），閘板導(dǎo)軌槽與閥體導(dǎo)軌面接觸，閘板沿著閥體導(dǎo)軌滑動，閘板在閥體導(dǎo)軌的導(dǎo)引下完成開啟關(guān)閉的功能。

在閘板與閥座及閘板與閥體導(dǎo)向接觸的運動中，均發(fā)生了相對摩擦，如運動件相應(yīng)的材質(zhì)、作用力變化、高溫狀態(tài)和運動速度等因素同時出現(xiàn)在某一個對應(yīng)條件下時，就有可能出現(xiàn)接觸部位的粘連，從而導(dǎo)致閘閥在運行中熱粘連現(xiàn)象的發(fā)生。

二、電動閘閥產(chǎn)生熱粘連的原因分析

1．電動閘閥產(chǎn)生熱粘連現(xiàn)象的基本條件

相關(guān)規(guī)范要求，電動閘閥具有彈性結(jié)構(gòu)閘板的配對件溫差△T≥55.56℃及系統(tǒng)限制溫度T≥93.33℃時，需考慮熱粘連因素。由于設(shè)計選用的電動閘閥結(jié)構(gòu)為彈性閘板，系統(tǒng)工況最高使用溫度為177℃、設(shè)計溫度為350℃，超過了發(fā)生熱粘連的最高溫度，所以具有發(fā)生熱粘連條件的可能。

（1）彈性結(jié)構(gòu)閘板配對件的溫度場

由于彈性閘板具有可能發(fā)生熱粘連的結(jié)構(gòu)特征，所以需對閘閥在溫度變化時進(jìn)行溫度場分析，以確認(rèn)其配對部件( 即閥體與閘板) 的溫度差△T≤55. 56℃時，可排除熱粘連的產(chǎn)生。閘閥使用系統(tǒng)的溫度范圍為38 ～350℃，采用模擬工況條件下的環(huán)境狀態(tài)，建立標(biāo)準(zhǔn)分析模型。對工況條件下的兩個極限溫度38℃和350℃及常溫狀態(tài)下配合部位的溫度場進(jìn)行了分析。閘閥在關(guān)閉條件下，一側(cè)穩(wěn)態(tài)溫度設(shè)定為350℃另一側(cè)設(shè)定為38℃。觀察分析，在溫度分界的密封副兩面在溫差范圍內(nèi)沒有明顯大的差異，最大溫差30℃左右。據(jù)此分析即使在350℃極限溫差的條件下，彈性閘板配對件具有不產(chǎn)生熱粘連(△T≤55) 的條件。

（2）最高使用溫度的溫度場

模擬管路系統(tǒng)溫度穩(wěn)定運行在177℃ 的條件下，觀察閥座和閘板運動副的位移變化。以常溫為位移分析基礎(chǔ)值，中法蘭X、Z 軸兩個方向為中心的位移基本呈對稱分布。經(jīng)分析，在溫度變化最大的情況下，閘閥的閘板和閥座是一對經(jīng)溫度影響位移變化最大的配合件。經(jīng)圖譜分析、在工況溫度為177℃時溫差產(chǎn)生的位移變化不明顯，所以僅對350℃極限溫度差條件下進(jìn)行兩對運動副的分析。

調(diào)節(jié)閥的常見故障、原因分析及解決方法

(1)調(diào)節(jié)閥不動作。原因：沒有信號壓力或膜片裂損、膜片漏氣，膜片推力減小;閥芯與閥座或襯套卡死，閥桿彎曲等原因使調(diào)節(jié)閥不能動作。解決方法：將信號線、氣源接頭連接牢固或者更換膜片;調(diào)直閥桿或者更換閥桿。(2)調(diào)節(jié)閥動作正常，但不起調(diào)節(jié)作用。原因：閥芯脫落或管道堵塞。解決方法：閥芯脫落的將閥芯與閥桿連接牢固，管路問題的聯(lián)系主管部門疏通管路。(3)調(diào)節(jié)閥動作遲鈍或跳動。原因：密封填料老化或干枯使閥桿與填料的摩擦增大;閥體內(nèi)含有粘性大的污物以及堵塞、結(jié)焦等情況出現(xiàn);膜片及“O”形密封圈等處泄漏也。解決方法：更換密封填料，重新調(diào)整;清除污物、結(jié)焦等;緊固膜頭，或者更換膜片、O型圈。(4)調(diào)節(jié)閥不穩(wěn)定或產(chǎn)生振蕩。原因：調(diào)節(jié)閥徑選擇過大;單座閥介質(zhì)在閥內(nèi)流動方向與關(guān)閉方向相同。閥芯與導(dǎo)向套嚴(yán)重磨損。解決方法：更換閥徑合適的閥門;調(diào)整閥門方向;改善結(jié)合面(研磨)或更換閥芯、導(dǎo)向套。