Aplicación de la tecnología de diagnóstico de válvulas durante la puesta en marcha de centrales nucleares

Resumen: El Programa de Prueba Inicial (NRC RG 1,68) para plantas de energía nuclear de reactores refrigerados por agua fue revisado de la edición de 2007 a la edición de 2013, exigiendo que se realizaran pruebas de diagnóstico de válvulas en válvulas activas durante la fase de puesta en marcha de las plantas de energía nuclear. Durante la puesta en marcha de la planta de energía nuclear, se realizan pruebas de diagnóstico de válvulas en válvulas neumáticas y eléctricas que realizan funciones de seguridad. Las pruebas de diagnóstico de válvulas utilizan equipos de diagnóstico para monitorear y registrar varios parámetros durante la operación de la válvula sin desmontar el , generando así curvas características. Los ingenieros luego analizan las curvas, y el software de diagnóstico realiza cálculos para determinar el margen de salida del actuador de la válvula e identificar posibles defectos en la estructura interna de la válvula.

Los sistemas de diagnóstico de válvulas neumáticas son equipos esenciales en las centrales nucleares. Desempeñan un papel crítico en la operación del sistema, la detección de fallas y el monitoreo de datos, mejorando la eficiencia operativa y facilitando la identificación oportuna de fallas. Para válvulas de carrera lineal, para reducir costos, la fuerza de salida del actuador generalmente se calcula multiplicando el área del actuador neumático por la presión del aire, en lugar de usar un medidor de tensión instalado en el vástago de la válvula. Antes del diagnóstico, primero se debe determinar el área efectiva del actuador neumático. Se utiliza un convertidor eléctrico para evitar la válvula solenoide de la válvula y se establece una señal de rampa de 4-20 mA a través de la unidad principal. La válvula se abre y cierra lentamente, y el desplazamiento y la presión interna del actuador neumático se miden durante el proceso de apertura y cierre de la válvula. Después del ciclo de apertura y cierre de la válvula, el software calcula varios parámetros, incluido el rango de juego de resortes (Bench Set), la constante del resorte, la fricción de la válvula, la fuerza del asiento de la válvula y la longitud de carrera de la válvula. Para válvulas de carrera angular, debido a la variabilidad en la eficiencia de salida del actuador, el proceso de diagnóstico requiere conectar un medidor de tensión al vástago de la válvula para medir directamente el par del vástago.

La fuerza del asiento de la válvula de una válvula de aislamiento de contención es un parámetro crítico para un funcionamiento seguro. Su rendimiento de sellado está directamente relacionado con la seguridad del reactor y es un factor clave para garantizar el funcionamiento confiable y estable de una planta de energía nuclear. Si la fuerza del asiento es insuficiente, la función de aislamiento de contención puede fallar, lo que podría dar como resultado la fuga de materiales radiactivos al medio ambiente en condiciones de accidente. Durante el diagnóstico de la válvula, la fuerza de asiento de una válvula de aislamiento de contención se midió en 4070 libras (en este artículo, tanto "lbs" como "lbf" se utilizan para denotar libras, debido a las diferentes convenciones de notación entre los fabricantes extranjeros). La fuerza de asiento requerida fue superior a 4713 libras. Se hicieron ajustes in situ al resorte del actuador neumático de la válvula, aumentando el bajo valor del conjunto de banco de 21,02 psi a 23,70 psi para apretar aún más la válvula. Después del ajuste, la fuerza de asiento de la válvula se midió en 5.103 libras durante las pruebas de diagnóstico. Una comparación antes y después del ajuste del resorte se muestra en la Figura 1.

La válvula de compensación triple es una válvula de mariposa de alto rendimiento. En una válvula de mariposa de compensación triple que funciona correctamente, la curva de diagnóstico de par de carrera (curvastroke-torque-stroke ) exhibe un aumento significativo del par de torsión del vástago en la posición completamente cerrada de la válvula, lo que representa el par de asiento. Durante el diagnóstico de la válvula, no se observó par de asiento. Los ajustes en el interruptor de límite de cierre del actuador neumático revelaron que la válvula aún carecía de suficiente fuerza de asiento y su desplazamiento se mantuvo sin cambios.

Figura 1. Comparación de curvas de diagnóstico antes y después del ajuste de primavera

El actuador neumático de la válvula es del tipo de horquilla. En base a las observaciones anteriores, se determinó que un defecto en la conexión de la horquilla provocó una limitación prematura del resorte del actuador, impidiendo que la fuerza del resorte se transmita al vástago de la válvula. Al desmontar, se observó que la rosca del vástago del resorte se había retraído aproximadamente 20 mm, lo que impidió que la válvula lograra un asiento adecuado. Tras la reinstalación de la rosca del vástago de empuje del resorte, la válvula logró un asiento normal. La figura 2 presenta una comparación de los resultados de diagnóstico.