【摘 要】简要介绍了核电站常用的几种止回阀，并列举了轴流式止回阀的优势。通过分析核电站使用的圆盘型结构轴流止回阀基本设计参数，以及国内外轴流式止回阀的生产能力，提出了核电站轴流止回阀的国产化的可能。
【关键词】轴流式止回阀；圆盘型结构；国产化
0 前言
1935年，轴流止回阀问世。1954年，前苏联建成奥勃灵斯克核电站。1972年，轴流式止回阀被首次应用在某欧洲核电站中，替代了主给水止回阀（旋启式）。
AP1000核电作为崭新的第三代核电技术，从设计上再次引入了广泛使用在石油化工行业的特殊型止回阀——轴流式止回阀。
1 核电站常用止回阀的几种形式
核电站常用的止回阀主要有以下三种形式：
1.1 旋启式止回阀
1.1.1 设有铰链机构，阀瓣与铰链机构有足够的旋启空间，阀瓣相对铰链机构不能转动；
1.1.2 依重心旋转：阀瓣靠重力回位至关闭位置，低压的密封较差。
图1 旋启式止回阀
1.2 升降式止回阀
沿轴线移动：流体使阀瓣从阀座密封面上抬起，介质回流导致阀瓣回落到阀座上，流阻较大。
1.3 蝶式止回阀
1.3.1 阀瓣为2个半圆蝶板，采用弹簧强制复位；
1.3.2 沿中心旋转：流体压力克服弹簧力使阀瓣从阀座密封面上抬起，介质回流时依靠弹簧和阀瓣的自重(垂直安装)使阀瓣回落到阀座上，密封较差。
图2 升降式止回阀
图3 蝶式止回阀
2 轴流式止回阀的特点及核电应用
2.1 轴流式止回阀的特点
2.1.1 轴流式止回阀的型式
轴流式止回阀根据其阀瓣结构形式的不同可分为圆盘型 （soliddisc）、环盘型（ring-disc）和套筒型等，应用较多的是圆盘型和环盘型两种。
（1）圆盘型结构又分为悬臂式以及双支承式：
悬臂圆盘型（见图4）轴流式止回阀对阀轴和轴套的设计、制造精度要求高。由于运动的阀芯是悬臂结构，如阀轴与导向套存在偏心则易卡阻。
图4 悬臂式圆盘型
图5 双支承式圆盘型
双支承的阀芯结构（见图5），避免了悬臂结构的偏心现象，具有良好的对中性，阀芯动作平稳，但阀轴与其支撑轴套存在一定的磨损[1]。
（2）环盘型结构（见图6）避免了圆盘型阀轴偏心的缺点，阀芯轻便灵活，运行无磨损卡阻，但环形阀芯的结构复杂，流体阻力略大，且不易密封[2]。
（3）套筒型结构（见图 7）阀瓣质量轻，动作灵敏，行程较短，结构长度短，可低压密封和低压开启，关闭无冲击、噪声，弹簧不直接与介质接触，因而寿命长，缺点为有两个密封副，给加工、研磨和维修增加了困难，同时有一定的压力损失[3]。
图6 环盘型
图7 环盘型
2.1.2 轴流式止回阀的原理
阀前介质流动到阀瓣处，动能转化为势能对阀瓣形成静压，当入口静压大于弹簧弹力与出口端压力的总和时，介质推动阀瓣压缩弹簧，阀门开启。随着阀前介质流量的减小，阀前的介质压力不足以克服弹簧弹力与阀后介质背压的和力时，阀瓣将恢复至原位，止回阀关闭，并阻止介质回流[4]。
2.1.3 轴流式止回阀的优势
（1）启闭迅速
轴流式止回阀与旋启式、对夹式止回阀相比行程短，特别是大口径阀的相对行程更短，可以实现快速关闭。
（2）密封性能较好
轻质量、低惯性的阀瓣经过短行程关闭后对阀座的冲击力小，可有效减少阀座密封面因破坏而导致的泄漏。 （3）流体阻力小
轴流式止回阀采用文丘里式的阀门内部结构设计，流体流经阀门时，渐缩和渐扩的流道可保证流体处于层流状态，减少流体压力损失，从而使得阀门的流阻系数小。
（4）震动小、噪音低、防水锤
阀瓣关闭时介质的倒流速度小，弹簧复位使得阀门启闭无撞击，从而减少了机械震动、噪声及水锤的发生。
2.2 轴流式止回阀的核电应用
轴流式止回阀目前主要应用在石油/天然气运输等化工相关领域，在国内（AP1000）核电站单机组中有12台核级止回阀采用了轴流式（AP1000的核级止回阀共有54台/机组），且均为悬臂式圆盘型结构。
其中，核一级的参数要求较高：
表1
核级阀门制造前需依照AEMEQME-1-2007的QV-7000相关要求进行阀门质量鉴定。通常核级设备的质量鉴定次序为：老化鉴定试验（热老化、辐照老化、振动老化等）、抗震鉴定试验、LOCA环境鉴定试验。上述鉴定试验须在同一试验件上顺序进行。
3 国内外轴流式止回阀的生产能力
轴流式止回阀主要以进口为主，最大口径可达60"以上。比较知名的品牌如Mokveld（荷兰）、Goodwin（英国）、Noreva（德国）、Enertech（美国）以及Crane（美国）等。
据称，在油气集输管网、石化等管道上的止回装置应用中，16"以下的小口径阀已实现国产。国内有三家阀门厂在做轴流式止回阀的研发：自贡新地佩尔、苏州钮威和重庆科特。从实际使用情况来看，国内厂家已经基本具备了与国外厂家一较高下的能力[5]。
对于AP1000核电站采用的核级轴流止回阀，目前国内厂家尚无相关设计、制造资质，仍需进口。
4 总结
轴流式止回阀在我国核电站中属于首次使用，AP1000的样板项目选择了进口Enertech，但在供货过程中也出现过延期。如后续核电在常规岛的止回阀设计中能考虑逐步引入轴流式止回阀，将极大促进国内厂家的参与。在减小大口径止回阀水锤效应的同时，对核级轴流止回阀的国产化也起到积极作用。
