1 概述 在線運行的工業設備所出現的故障或缺陷中，因填料失效而引起回路內介質外漏的事件占有很高的比例。核電站由于存在放射性物質外泄的風險，則對介質的外泄有著“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備有重要意義。推廣這些手段，使工業設備的**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（滑）動部位的外密封，防止流動介質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是填料安裝的結構圖，其右側曲線給出了填料函內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外漏的作用。密封環承接填料壓緊力傳給第1道填料依次傳給第2/3…道，第1道填料受力后產生軸向變形而向閥桿和填料函內壁上擠，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生的填料內壁面與閥桿/填料外表面與填料函的內壁的摩擦力，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順著填料函內壁擠壓使其變形，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/結構尺寸/閥桿和函內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過一定預緊壓力壓過的填料。經過預壓后，填料密度增大，抵御受壓變形的能力增加了，內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廠家在安裝前完成，在倉庫放置久了，填料側面就會出現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相關部件的設計基本要求
通過圖3的填料組件，給出了設計和安裝要求。
（1）填料法蘭應有足夠的剛度，受力后應無變形。
（2）在緊定填料力矩時要經常檢查其平行度并預留出下次進行緊固填料的空間。
（3）凸節設計防止密封壓環掉入填料函中，且方便取出。
（4）過渡導角設計可防止填料環裝入時被刮傷。
（5）密封壓環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）保證填料函內壁光潔度， 防止承壓后滲漏。
（7）加工成坡口，使填料環容易受力時擠壓變形。
（8）填料函金屬平面不應有損壞。
（9）填料環在填料函中的有效高度為：閥桿直徑+15mm。
（10）密封壓環與閥桿之間應有足夠的間隙，防止劃傷閥桿表面。
（11）對閥桿的要**：經熱處理過的硬表面/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有足夠的間隙，防止劃傷閥桿表面。
（13）檢查編織填料內徑與閥桿的直徑或填料外徑與填料函內徑之差（<0.5mm）。
（14）膨脹石墨填料內徑與閥桿的直徑或填料外徑與填料函內徑之差（<0.20mm）。
（15）密封環和法蘭的球面接觸，有自找正功能，須保持結合面光滑無傷，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，照給定的力矩執行；如力矩值沒有給出，可以采用計算方法得出其結果。
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（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
F —— 每一螺桿的填料壓緊力，N
F=P/n
n —— 螺栓的根數
填料力矩（N.m）=倍增系數×摩擦系數×螺桿直徑×填料預緊力/螺栓的根數
（17）密封壓環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，應了解填料的密封機理，掌握填料和相關部件的檢查標準、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壁應光滑無傷，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是否相同，如果數量不一致，應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，應避免出現介質流向的貫穿通道。
（8）填料組件裝入填料函中時應一層一層裝入，并保證每層都裝到底，使用一種專用對開環可以達到此目的（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，根據給定的力矩應對稱和分段施力，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象。
（11）清理現場，完成維修。
6 結語
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，現場跟蹤和*終關閉維修活動），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**性和經濟性，滿足了大亞灣核電站建設的迫切需求和**運行。