​恒立佳创：核电阀门分类

常见的百万千瓦级压水堆核电站由核岛（NI）、常规岛（CI）和电站辅助设施（BOP）三部分组成，核岛又包含核蒸汽供应系统和核岛辅助设施，其关键功能是将核能转化为热能，常规岛负责将热能转化为电能，辅助设施则保障整体系统运行。一座该规模核电站约需 3 万台阀门，核岛用阀占 43.5%，常规岛占 45%，辅助设施占 11.5%。常规岛用阀口径较大，但压力和温度参数相对较低，技术难度低于核岛用阀，辅助设施用阀量少且技术难度比较低，以下重点介绍核岛部分阀门的类型及特性。

一、闸阀

核级闸阀主要有四种结构：楔式弹性单闸板闸阀、楔式双闸板闸阀、带弹簧预紧的平行式双闸板闸阀、带顶块撑开的平行式双闸板闸阀。核岛中闸阀公称通径一般不小于 80mm，核 1 级闸阀阀体必须采用锻件，核 2、3 级闸阀阀体允许使用铸件，但因铸件质量难把控，实际多采用锻件。

为防止介质外漏，闸阀通常采用双层填料带引漏管，并配备碟簧预紧装置防止填料松动，驱动方式包括手动和电动，电动闸阀的电传动装置需采用带制动功能的电机，避免电机转动惯性影响关闭力导致过载。阀体与阀盖以法兰螺栓连接为主，该结构可增设唇边密封焊，密封更可靠，另有压力自封盖连接形式。

四种结构闸阀性能各异：楔式弹性单闸板闸阀密封副结构简单、坚固可靠，对密封面配合角度误差要求严格，多用于主回路系统；楔式双闸板闸阀密封可靠、维修方便，是火力电站惯用结构；带弹簧预紧的平行式双闸板闸阀关闭时载荷不会陡增，但弹簧力导致闸板启闭时不脱离阀座，密封面磨损较大，且零件多、组装不便；带顶块撑开的平行式双闸板闸阀靠顶块使闸板错开关紧，密封可靠，但同样存在密封副零件多的问题。

此外，还有两种无填料函闸阀：一是国外液压驱动闸阀，借助自身压力水推动活塞驱动闸板，无填料密封可避免外漏点，但需在控制系统中采取措施保持压力稳定；二是我国自主研制的全封闭型电动闸阀，采用屏闭式电机和浸水工作的内行星减速机构，搭配滚动丝杠副且无填料，能耗低，利于运行安全和简化维护，但两种阀门均存在结构复杂、造价较高的缺点。

核岛闸阀主要应用场景及参数：

焊接连接液动双闸板平行式闸阀：公称压力 PN17.5MPa，工作温度 315℃，公称通径 DN350~400mm；

轻水冷却剂一回路电动楔式双闸板闸阀：公称压力 PN45.0MPa，工作温度 500℃，公称通径 DN500mm；

大功率石墨慢化反应堆一回路电动楔式双闸板闸阀：公称压力 PN10.0MPa，工作温度 290℃，公称通径 DN800mm；

汽轮机装置蒸汽和工艺水管路焊接连接电动弹性板闸阀：公称压力 PN2.5MPa，工作温度 200℃，公称通径 DN100~800mm；

大功率石墨慢化沸水堆释热元件换料机用双闸板带导流孔平行式闸阀：公称压力 PN8.0MPa，只能在压力降≤1.0MPa 时启闭；

快中子反应堆核动力装置带冷冻固封填料的弹性板闸阀；

水 — 水动力堆机组内压自密封式阀盖楔式双闸板闸阀：公称压力 PN16.0MPa，公称通径 DN500mm；

行程部件带蝶形弹簧的楔式双闸板闸阀：中法兰采用螺栓连接并设密封焊。

二、截止阀

核级截止阀有三种结构：填料式、波纹管式和金属膜片式。核岛中截止阀公称通径一般小于 50mm，少量达 80mm，阀体多为模锻成型，进出口流道设计为加工而成的带斜度直孔，流体阻力较大。驱动方式以手动和气动为主，电动驱动需注重行程和力矩控制的准确性。

填料式截止阀采用带碟簧加载的双填料结构，阀体与阀盖有法兰和螺纹两种连接方式，且设有唇边密封焊；波纹管式截止阀以波纹管作为位置一道密封，防止外漏，同时配备填料函，以备波纹管损坏时阀门可暂时工作，避免事故扩张，波纹管至少为双层，高压工况下需采用三层及以上；金属膜片式截止阀以金属膜片为密封件，实现阀杆与内腔隔离，常设计为 Y 形结构以减小流体阻力，但阀门开度不宜过大，否则会影响膜片疲劳寿命。

截止阀主要应用于辅助管线，介质为中等参数的水和蒸汽，公称通径 DN10~350mm，公称压力 PN17.2MPa，工作温度 371℃，多采用波纹管密封和焊接连接。

三、蝶阀

核级蝶阀包括同轴直连式衬胶蝶阀、偏心式金属密封蝶阀和双动式金属密封蝶阀三类，核岛中蝶阀公称通径为 DN50~1200mm。

同轴直连式衬胶蝶阀多用于核岛辅助设施中输送冷却水、生水和除盐水等介质的系统，采用橡胶软密封，压力低于 150 磅级，核级别一般为 3 级，可配置手柄、蜗轮副、气动或电动装置实现启闭或调节功能；金属密封蝶阀常用在安全壳内输送空气介质的系统，偏心式结构依靠蝶板回转至比较大偏心距时与阀体密封面接触压紧实现关闭，密封面易因相对摩擦磨损，对加工尺寸控制要求较高；双动式蝶阀借助凸轮机构使蝶板回转前脱离密封面，再回转 90°，其密封面采用带内支承的特殊金属 O 形环，具备自密封能力，搭配带弹簧复位的气动装置，可可靠实现紧急切断或介质排放功能。

蝶阀主要应用于核电站冷却系统，公称压力 PN0.3~2.5MPa，工作温度 100~150℃，公称通径 DN80~5500mm；风道系统中使用快速关闭蝶阀，公称通径 DN400~1200mm。

四、电磁阀

核级电磁阀公称压力 PN4.0MPa，工作温度≤150℃，公称通径 DN≤150mm，具有动作时间短（0. 几秒至 3 秒）、尺寸小、重量轻、可采用交直流电源操作等优点。

五、调节阀

调节阀是核动力装置自动化运行的关键设备，关键功能是精细维持流量、压力、温度、水位等工艺参数稳定。按操纵方式可分为外部能源（气动、液动、电动）操纵式、工作介质自驱动式、手动式和直接作用式调节器；按介质流量调节方式可分为单座、双座调节阀，调节闸阀，球形调节阀和蝶形调节阀，其中双座和单座调节阀在核电站应用较广。

核电站用调节阀技术参数范围：公称通径 DN1.5~500mm，公称压力 PN4.1~68.8MPa，工作温度 538℃。

六、安全阀

核级安全阀主要有三种结构：波纹管密封弹簧式、带助动器的全启型弹簧式和带探测器的先导式。核岛中安全阀用量虽不大，但应用广，重要系统的管线、容器和设备上均有配备，公称通径 DN15~200mm。

波纹管密封弹簧式安全阀通过波纹管密封防止介质进入阀杆和弹簧工作腔，确保超压排放时无外漏，上腔外壁设有引漏管以防波纹管损坏，阀门配备手动强制开启手柄和可调节下档环，手柄转轴设有填料密封函；带助动器的全启型弹簧式安全阀用于主蒸汽系统，口径大（DN200mm），采用上下双调节环保证阀瓣全升程，上部设有助动器，可借助气源压力产生的附加力帮助阀瓣提升或关严，避免超压时不开启或开启后关不严；带探测器的先导式安全阀是核岛关键设备，用于保护稳压器，压力参数高、排量大，介质为放射性冷却剂，通过探测器根据压力与弹簧力平衡关系控制触点位置，从结构上避免卡阻问题，主阀采用正作用式带弹簧预紧和波纹管密封的阀瓣结构，密封可靠。

核电站用安全阀主要包括直接作用式（全启式、微启式）、先导安全阀（公称通径 DN600mm，动作压力 1.265MPa）、带辅助装置的先导安全阀及防爆膜装置等，技术参数范围：公称通径 DN15~1500mm，公称压力 PN2.0~70MPa，工作温度 253~535℃。在核电厂一回路中，安全阀一般安装在容积补偿器上，冷水反应堆的每个环路封闭部分还装有通径较小的附加安全阀。

七、保护阀和分相阀

（一）保护阀

保护阀的作用与安全阀类似，用于防止系统发生事故工况，当监视参数超出规定值时自动关闭，可分为自动动作式和受控保护装置两类。自动动作保护阀包括止回阀和切断阀；受控保护装置由快速切断装置（快速切断阀、闸阀、停汽阀）、敏感元件（反映参数变化并输出执行信号）和驱动机构（气动、液动、电动）组成。保护阀结构与闸阀、截止阀相似，关键特点是动作快速，快速动作阀公称通径可达 DN700~800mm。

（二）快速动作闸阀

用于切断蒸汽发生器与汽轮机的连接，工作介质为蒸汽，压力等级 Class600~2500，公称管径 2.5in~30in，工作温度 29℃~1050℃，壳体材料为 WCB、WC6、WC9，连接方式包括对焊和法兰连接。

（三）分相阀

核动力装置中主要使用蒸汽疏水阀，功能是自动排除蒸汽管道内的凝结水，常见类型有敞口向上浮子式、热动力型圆盘式和热静力型双金属片式。核电站用疏水阀技术参数范围：公称通径 DN25~50mm，公称压力 PN6.3~15MPa。

八、隔膜阀

主要应用于核岛系统，用于输送放射性水蒸气、重水等介质，公称通径 DN8~500mm，在核岛所用阀门中占比约 26.2%。

九、球阀

公称通径 DN6~350mm，公称压力 PN1.0~14.5MPa，工作温度 196~500℃，在核岛所用阀门中占比约 12.8%。

十、止回阀

是核岛系统中常用的阀门类型，主要用于防止介质倒流，保障系统介质流动方向稳定，具体技术参数需根据应用场景适配系统工况要求。

（恒立佳创是恒立集团在上海成立的一站式客户解决方案中心，旨在为客户提供恒立全球12个生产制造基地生产的液压元件、气动元件、导轨丝杆、密封件、电驱电控、精密铸件、无缝钢管、传动控制与系统集成等全系列产品的技术支持与销售服务。）