核電廠氣動(dòng)閥診斷測(cè)試要求

核電廠氣動(dòng)閥診斷測(cè)試要求范圍本文件規(guī)定了核電廠調(diào)試和運(yùn)行階段對(duì)氣動(dòng)閥實(shí)施診斷測(cè)試的一般要求,特別是對(duì)診斷方法及數(shù)據(jù)分析與評(píng)估進(jìn)行了重點(diǎn)描述。閥門出廠驗(yàn)收階段的診斷測(cè)試可參照?qǐng)?zhí)行。本文件適用于氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥和氣動(dòng)隔離閥，不適用于電或液驅(qū)動(dòng)并由氣壓輔助驅(qū)動(dòng)的閥門以及用于暖通系統(tǒng)的風(fēng)閥。本文件未包含或替代氣動(dòng)閥其它檢測(cè)手段的相應(yīng)內(nèi)容，如泄漏檢測(cè)、無損檢測(cè)等。規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是標(biāo)注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T21465閥門術(shù)語GB/T17213.4工業(yè)工程控制閥第4部分：檢驗(yàn)和例行試驗(yàn)GB/T4213氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥術(shù)語和定義GB/T21465、GB/T17213.4界定的術(shù)語和定義以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。能動(dòng)閥門activevalve在核電廠發(fā)生設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故時(shí)，要求改變閥位的閥門。非能動(dòng)閥門passivevalve在核電廠發(fā)生設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故時(shí)，不要求改變閥位的閥門。風(fēng)險(xiǎn)重要性risk-significant通過評(píng)估電廠特地設(shè)備承擔(dān)的重要功能，以概率安全分析的計(jì)算方法確定的電廠設(shè)備的重要程度。診斷設(shè)備diagnosticequipment用于閥門動(dòng)作控制、數(shù)據(jù)采集、性能分析診斷的設(shè)備，一般包括診斷測(cè)試軟件、控制及數(shù)據(jù)采集模塊、各種傳感器、電氣管線等。診斷測(cè)試diagnostictesting一種運(yùn)用診斷設(shè)備對(duì)閥門進(jìn)行性能測(cè)試的方法，診斷測(cè)試軟件在閥門動(dòng)作過程中采集數(shù)據(jù)并分析閥門性能。電氣轉(zhuǎn)換器electro-pneumatictransducer一種將接收到的直流電流或電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)比例的氣壓信號(hào)輸出的裝置，根據(jù)輸入信號(hào)是電流還是電壓，分別稱為I/P或E/P。彈簧設(shè)定值benchset以氣壓值體現(xiàn)的彈簧預(yù)加載荷的設(shè)定范圍，是從執(zhí)行機(jī)構(gòu)開始動(dòng)作（低設(shè)定值）至額定行程（高設(shè)定值），需在沒有負(fù)荷、執(zhí)行機(jī)構(gòu)與閥桿未連接的情況下設(shè)定。注：執(zhí)行機(jī)構(gòu)彈簧實(shí)際工作范圍（即當(dāng)閥門安裝到實(shí)際工作條件下時(shí)）會(huì)與彈簧設(shè)定值不一致。密封力sealingload為達(dá)到密封效果，通過閥桿（推力/拉力）傳遞到直行程閥密封面上的力。啟動(dòng)扭矩breakouttorque角行程閥在開關(guān)行程啟動(dòng)過程中克服靜摩擦對(duì)應(yīng)的扭矩值。摩擦扭矩runningtorque角行程閥在開關(guān)過程中克服動(dòng)摩擦（包括：填料摩擦、軸承摩擦、偏心設(shè)計(jì)引起的偏心扭矩等）對(duì)應(yīng)的扭矩值。落座扭矩SeatingTorque為達(dá)到密封效果，通過閥桿（扭矩）傳遞到角行程閥密封面上的扭矩。執(zhí)行機(jī)構(gòu)最大輸出actuatormaximumoutput在考慮閥門及附件強(qiáng)度限值以及實(shí)際能提供最大供氣壓力的情況下，閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)所能輸出的最大推力或扭矩。遲滯死區(qū)hysteresisplusdeadband同一輸入控制信號(hào)對(duì)應(yīng)的全行程范圍內(nèi)正、反行程輸出值的最大差值，該差值是遲滯（圖1a）和死區(qū)（圖1b）引起的偏差的總和（圖1c）。a）遲滯b）死區(qū)c）遲滯死區(qū)圖1遲滯和死區(qū)線性度誤差linearityerror校準(zhǔn)曲線與規(guī)定直線之間的最大偏差。階躍響應(yīng)stepresponse一個(gè)輸入量的階躍變化引起的時(shí)間響應(yīng)。氣動(dòng)閥診斷測(cè)試頻度測(cè)試頻度風(fēng)險(xiǎn)重要性高的能動(dòng)閥門應(yīng)在調(diào)試階段至少進(jìn)行一次診斷測(cè)試，運(yùn)行階段的初始頻度應(yīng)每3個(gè)換料周期至少一次，如需更改此頻度應(yīng)有足夠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)支持。其它氣動(dòng)閥(如非能動(dòng)閥門)宜在調(diào)試階段進(jìn)行一次診斷測(cè)試，運(yùn)行階段可根據(jù)核電廠實(shí)際工作要求執(zhí)行。分組測(cè)試規(guī)定核電廠應(yīng)對(duì)氣動(dòng)閥進(jìn)行分組，氣動(dòng)閥的分組測(cè)試應(yīng)遵循以下規(guī)則：同一組內(nèi)的閥門應(yīng)是同類型或相似設(shè)計(jì)、相同工況的閥門；組內(nèi)的閥門應(yīng)保持固定的、連續(xù)性的測(cè)試周期，以便于監(jiān)測(cè)降級(jí)情況；測(cè)試過程中發(fā)現(xiàn)的共性問題應(yīng)進(jìn)行審查分析以確認(rèn)對(duì)其他同類型閥門是否存在影響。風(fēng)險(xiǎn)重要性高的能動(dòng)閥門應(yīng)在調(diào)試階段至少進(jìn)行一次診斷測(cè)試，運(yùn)行階段每個(gè)測(cè)試周期應(yīng)抽取組內(nèi)不少于30%的閥門進(jìn)行測(cè)試，且抽取的閥門數(shù)量應(yīng)不少于2臺(tái)。氣動(dòng)閥診斷測(cè)試條件氣動(dòng)閥診斷測(cè)試應(yīng)在閥門所處管道系統(tǒng)隔離和介質(zhì)排空的狀態(tài)下進(jìn)行。在不拆卸閥門本體和執(zhí)行機(jī)構(gòu)部件的前提下,通過氣動(dòng)閥診斷設(shè)備輸出控制信號(hào)（替換核電廠現(xiàn)場(chǎng)的控制信號(hào)）控制閥門動(dòng)作，并在閥門動(dòng)作過程中采集數(shù)據(jù)并分析閥門性能。氣動(dòng)閥診斷設(shè)備氣動(dòng)閥診斷設(shè)備主要包括診斷測(cè)試軟件、控制及數(shù)據(jù)采集模塊、各種傳感器、電氣管線等。為減小工作人員現(xiàn)場(chǎng)受照劑量，宜采用以太網(wǎng)或WIFI進(jìn)行數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離傳輸和分析。氣動(dòng)閥診斷設(shè)備輸出的電流或電壓控制信號(hào)范圍、負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力應(yīng)至少滿足電氣轉(zhuǎn)換器、定位器工作范圍，控制信號(hào)誤差建議不超過0.1%FS。對(duì)于氣動(dòng)隔離閥，以及由水位、壓力等系統(tǒng)過程參數(shù)控制的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，需使用診斷設(shè)備配套的電氣轉(zhuǎn)換器控制閥門動(dòng)作，該電氣轉(zhuǎn)換器的信號(hào)輸出量程和精度應(yīng)不低于閥門實(shí)際工作所需。氣動(dòng)閥診斷測(cè)試使用的傳感器主要包括位移傳感器、氣壓傳感器和應(yīng)變傳感器，開關(guān)量傳感器、電壓/電流傳感器等可根據(jù)需要選用，包括但不限于以下要求：位移傳感器：用于測(cè)量閥門行程距離或角度，量程需覆蓋閥門的全行程距離或角度，直行程傳感器測(cè)量分辨率建議不超過±0.025mm（±0.001in），角行程傳感器測(cè)量分辨率建議不超過±0.1°；氣壓傳感器：用于分別測(cè)量氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)隔膜腔室或氣缸氣壓、電氣轉(zhuǎn)換器輸出氣壓、供氣氣壓和定位器輸出氣壓，其中用于電氣轉(zhuǎn)換器輸出氣壓測(cè)量的傳感器量程建議0bar~2bar（0psi~30psi），其余傳感器量程建議0bar~7bar或10bar（0psi~100psi或150psi），各傳感器測(cè)量精度建議不低于0.2級(jí)；應(yīng)變傳感器：用于測(cè)量閥門開關(guān)過程中閥桿所受推力/扭矩，傳感器尺寸需與閥桿尺寸匹配，應(yīng)變傳感器測(cè)量誤差建議不超過±10%RD；開關(guān)量傳感器：用于測(cè)量閥門行程開關(guān)等開關(guān)的動(dòng)作情況（觸發(fā)和復(fù)位），響應(yīng)延遲時(shí)間不大于10ms；電壓/電流傳感器：用于測(cè)量電磁閥電壓/電流，量程不低于電磁閥最大工作電壓/最大工作電流，其中電流測(cè)試宜采用非接觸式傳感器，電壓/電流整體誤差建議不超過±1%RD。氣動(dòng)閥診斷測(cè)試方法試驗(yàn)?zāi)Ｊ皆跉鈩?dòng)閥診斷設(shè)備輸出控制信號(hào)控制閥門動(dòng)作的過程中，同步采集位移、氣壓、應(yīng)變等傳感器信號(hào)，并傳送到診斷測(cè)試軟件中進(jìn)行分析計(jì)算，獲取氣動(dòng)閥性能參數(shù)。不同的控制信號(hào)對(duì)應(yīng)不同的試驗(yàn)?zāi)Ｊ?，氣?dòng)閥診斷測(cè)試試驗(yàn)?zāi)Ｊ桨ǖ幌抻冢簣?zhí)行機(jī)構(gòu)密封試驗(yàn)；動(dòng)態(tài)試驗(yàn)；遲滯死區(qū)試驗(yàn)；死區(qū)試驗(yàn)；階躍響應(yīng)試驗(yàn)；靈敏度試驗(yàn)；分辨率試驗(yàn)；開關(guān)試驗(yàn)（由電磁閥控制）；自定義試驗(yàn)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)密封試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)試驗(yàn)、開關(guān)試驗(yàn)（若有電磁閥）是氣動(dòng)閥診斷測(cè)試必須進(jìn)行的試驗(yàn)，其測(cè)試分析結(jié)果可較全面地反映氣動(dòng)閥綜合性能；其它試驗(yàn)主要針對(duì)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，需根據(jù)閥門實(shí)際性能及特點(diǎn)、歷史性能、核電廠對(duì)該閥門的性能要求等情況，針對(duì)性選擇實(shí)施；確定的診斷試驗(yàn)須至少執(zhí)行2次，以驗(yàn)證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性。測(cè)試方法執(zhí)行機(jī)構(gòu)密封試驗(yàn)針對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)隔膜腔室密封性測(cè)試，首先由氣動(dòng)閥診斷設(shè)備輸出最大控制信號(hào)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)隔膜腔室充入額定氣壓，然后關(guān)斷隔膜腔室供氣閥；用檢漏液（如肥皂水）全面檢查是否存在外漏，若存在明顯外漏，應(yīng)維修消缺后重新進(jìn)行試驗(yàn)。若無明顯外漏，穩(wěn)定1分鐘后開始監(jiān)測(cè)隔膜腔室氣壓變化，監(jiān)測(cè)時(shí)長(zhǎng)應(yīng)在5分鐘以上。如有條件可選擇在不同開度下，使用手輪配合進(jìn)行試驗(yàn)。針對(duì)活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣缸密封性測(cè)試，應(yīng)通過氣動(dòng)閥診斷設(shè)備輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，分別使各氣缸充入額定氣壓或處于最大壓差的狀態(tài)，然后關(guān)斷氣缸供氣閥；用檢漏液（如肥皂水）全面檢查是否存在外漏，若存在明顯外漏，應(yīng)維修消缺后重新進(jìn)行試驗(yàn)。若無明顯外漏，穩(wěn)定1分鐘后開始監(jiān)測(cè)氣缸內(nèi)氣壓變化，監(jiān)測(cè)時(shí)長(zhǎng)應(yīng)在5分鐘以上。如有條件可選擇在不同開度下，使用手輪配合進(jìn)行試驗(yàn)。動(dòng)態(tài)試驗(yàn)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)是氣動(dòng)閥診斷測(cè)試的基本要求，可以在最短時(shí)間內(nèi)測(cè)試和評(píng)價(jià)氣動(dòng)閥的整體性能，得到閥門整體性能曲線、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)性能曲線、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥電氣轉(zhuǎn)換器和定位器性能曲線等，還可獲得的性能參數(shù)包括但不限于：閥門行程；氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥密封位、全開位控制信號(hào)等；彈簧設(shè)定值、彈簧彈性系數(shù)；供氣壓力（減壓閥后）及波動(dòng)；閥門動(dòng)作性能參數(shù)，如直行程閥的摩擦力、密封力等，角行程閥的摩擦扭矩、啟動(dòng)扭矩、落座扭矩等。動(dòng)態(tài)試驗(yàn)控制信號(hào)波形示意圖如圖2所示。圖2動(dòng)態(tài)試驗(yàn)控制信號(hào)波形示意圖遲滯死區(qū)試驗(yàn)遲滯死區(qū)試驗(yàn)用以測(cè)試和評(píng)估閥門靜態(tài)遲滯死區(qū)誤差、線性度誤差等。遲滯死區(qū)試驗(yàn)一般在50%開度上進(jìn)行試驗(yàn)，也可以有針對(duì)性地在閥門長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)的開度上進(jìn)行試驗(yàn)。遲滯死區(qū)試驗(yàn)控制信號(hào)波形示意圖如圖3、圖4所示。圖3遲滯死區(qū)試驗(yàn)（雙循環(huán)）控制信號(hào)波形示意圖圖4遲滯死區(qū)試驗(yàn)（單循環(huán)）控制信號(hào)波形示意圖死區(qū)試驗(yàn)死區(qū)試驗(yàn)用以測(cè)試和評(píng)估閥門的靜態(tài)死區(qū)。死區(qū)試驗(yàn)一般在50%開度上進(jìn)行試驗(yàn)，也可以有針對(duì)性地在閥門長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)的開度上進(jìn)行試驗(yàn)；直行程距離變化閾值建議為0.025mm（0.001in），角行程角度變化閾值建議為0.1°。死區(qū)試驗(yàn)控制信號(hào)波形示意圖如圖5所示。圖5死區(qū)試驗(yàn)控制信號(hào)波形示意圖階躍響應(yīng)試驗(yàn)階躍響應(yīng)試驗(yàn)用以測(cè)試和評(píng)估閥門輸入信號(hào)按規(guī)定階躍變化后，閥門的動(dòng)態(tài)響應(yīng)及響應(yīng)時(shí)間，通常用來測(cè)試閥門全行程時(shí)間。階躍響應(yīng)試驗(yàn)控制信號(hào)波形示意圖如圖6所示。圖6階躍響應(yīng)試驗(yàn)控制信號(hào)波形示意圖靈敏度試驗(yàn)靈敏度試驗(yàn)用以評(píng)估輸入信號(hào)單方向階躍增大和減小時(shí)閥門的動(dòng)作響應(yīng)，以及對(duì)單方向變化小信號(hào)的響應(yīng)。靈敏度試驗(yàn)一般在50%開度上進(jìn)行試驗(yàn)，也可以有針對(duì)性地在閥門長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)的開度上進(jìn)行試驗(yàn)；一般以5%、2%、1%、0.5%的控制信號(hào)單方向階躍增大或減小。靈敏度試驗(yàn)控制信號(hào)波形示意圖如圖7所示。圖7靈敏度試驗(yàn)控制信號(hào)波形示意圖分辨率試驗(yàn)分辨率試驗(yàn)用以評(píng)估輸入信號(hào)正反兩個(gè)方向變化（階躍式增大和減?。r(shí)閥門的動(dòng)作響應(yīng)，以及對(duì)小信號(hào)的響應(yīng)。分辨率試驗(yàn)一般在50%開度上進(jìn)行試驗(yàn)，也可以有針對(duì)性地在閥門長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)的開度上進(jìn)行試驗(yàn)；一般以5%、2%、1%、0.5%的控制信號(hào)正反兩個(gè)方向變化。分辨率試驗(yàn)控制信號(hào)波形示意圖如圖8所示。圖8分辨率試驗(yàn)控制信號(hào)波形示意圖開關(guān)試驗(yàn)（由電磁閥控制）開關(guān)試驗(yàn)針對(duì)氣動(dòng)隔離閥，以及安裝有電磁閥且具有快開或快關(guān)要求的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，用以評(píng)估閥門開關(guān)時(shí)間是否滿足核電廠設(shè)計(jì)運(yùn)行要求。開關(guān)試驗(yàn)中測(cè)試的閥門開關(guān)時(shí)間特指從電磁閥得電或失電起，到閥門動(dòng)作至對(duì)應(yīng)行程開關(guān)動(dòng)作信號(hào)觸發(fā)的時(shí)間，與階躍響應(yīng)試驗(yàn)中測(cè)試的閥門全行程時(shí)間不同。自定義試驗(yàn)自定義試驗(yàn)主要針對(duì)有特別要求的氣動(dòng)閥，可根據(jù)實(shí)際工作需要自定義控制信號(hào)波形，控制閥門相應(yīng)動(dòng)作，用以評(píng)估閥門性能是否滿足這些要求。氣動(dòng)閥診斷測(cè)試數(shù)據(jù)分析與評(píng)估執(zhí)行機(jī)構(gòu)密封試驗(yàn)氣動(dòng)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)隔膜腔室或氣缸應(yīng)保持氣密性。對(duì)于隔膜式氣動(dòng)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在額定氣壓下5分鐘內(nèi)隔膜腔室內(nèi)的壓力下降不得大于0.025bar（0.36psi）；對(duì)于活塞式氣動(dòng)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在額定氣壓或處于最大壓差的狀態(tài)下，5分鐘內(nèi)各氣缸內(nèi)的壓力下降不得大于0.05bar（0.72psi）；若閥門廠家或核電廠有具體要求，以其具體要求為準(zhǔn)。動(dòng)態(tài)試驗(yàn)通過動(dòng)態(tài)試驗(yàn)測(cè)試及分析可以獲得的閥門性能參數(shù)包括但不限于：a）閥門測(cè)量總行程測(cè)量總行程是閥門在最小輸入控制信號(hào)和最大輸入控制信號(hào)時(shí)的位置差。見計(jì)算公式（1）：式中：Dtotal：閥門測(cè)量總行程；Dmax：閥門在最大輸入控制信號(hào)時(shí)的行程；Dmin：閥門在最小輸入控制信號(hào)時(shí)的行程。計(jì)算圖例如圖9所示。圖9測(cè)量總行程計(jì)算圖例氣動(dòng)閥結(jié)構(gòu)類型不同，其總行程允許偏差范圍不同，一般如下：氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥測(cè)量總行程應(yīng)大于閥門額定行程，直行程調(diào)節(jié)閥最大不超過3.175mm（0.125in），角行程調(diào)節(jié)閥最大不超過2.25°；非三通結(jié)構(gòu)且不帶背密封的截止閥行程允許偏差范圍為：額定行程的0%~5%和0mm~2.54mm（0in~0.1in）中的小范圍；三通閥以及帶背密封的截止閥行程允許偏差范圍為：±3.404mm（±0.134in）；閘閥行程允許的偏差范圍為：±6.35mm（±0.25in）；隔膜閥行程沒有偏差范圍規(guī)定，除非核電廠其他文件規(guī)定；角行程隔離閥行程允許偏差范圍為：±5°。若閥門廠家或核電廠對(duì)閥門總行程有具體要求，以其要求為準(zhǔn)。b）控制信號(hào)范圍控制信號(hào)范圍是氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥在密封位置和全開位置時(shí)的輸入控制信號(hào)大小范圍。采用最小二乘法對(duì)開閥和關(guān)閥過程中測(cè)量的閥門行程曲線進(jìn)行線性擬合，在擬合曲線上取對(duì)應(yīng)密封位置和全開位置時(shí)的控制信號(hào)，即為控制信號(hào)范圍。計(jì)算圖例如圖10所示。圖10控制信號(hào)范圍計(jì)算圖例若閥門廠家或核電廠對(duì)閥門控制信號(hào)范圍有具體要求，以其要求為準(zhǔn)。否則，應(yīng)參考以下標(biāo)準(zhǔn)（以4mA~20mA控制信號(hào)輸入的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥為例）：——若為氣開閥：建議密封位置控制電流信號(hào)范圍：4.1mA~4.5mA；建議測(cè)量總行程位置控制電流最佳信號(hào)范圍：19.5mA~19.9mA（范圍19.6mA~20.2mA也可接受）；——若為氣關(guān)閥：建議密封位置控制電流信號(hào)范圍：19.9mA~19.5mA；建議測(cè)量總行程位置控制電流最佳信號(hào)范圍：4.1mA~4.5mA（范圍3.8mA~4.4mA也可接受）。c）彈簧設(shè)定值彈簧設(shè)定值只適用于單作用氣動(dòng)閥，即在閥桿不受外力作用時(shí)，從氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)開始動(dòng)作（低設(shè)定值）至額定行程（高設(shè)定值）對(duì)應(yīng)的氣壓。見計(jì)算公式（2）：式中：BS：氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)彈簧設(shè)定值，包括高設(shè)定值和低設(shè)定值，高設(shè)定值指閥門在全開位置(Dtotal)的BS，低設(shè)定值指閥門在測(cè)量總行程減去額定行程(Dtotal-Dnom)位置的BS；Pincr：閥門開啟過程中氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣壓；Pdecr：閥門關(guān)閉過程中氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣壓。計(jì)算圖例如圖11所示。圖11彈簧設(shè)定值計(jì)算圖例診斷測(cè)試得出的彈簧設(shè)定值一般應(yīng)不超過閥門廠家規(guī)定范圍的10%。若閥門廠家對(duì)彈簧設(shè)定值有具體要求，以其要求為準(zhǔn)。d）彈簧彈性系數(shù)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)彈簧彈性系數(shù)是彈簧力與彈簧長(zhǎng)度變化量的比值。采用最小二乘法對(duì)開閥和關(guān)閥過程中測(cè)量的執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣壓(或差壓)曲線進(jìn)行線性擬合，根據(jù)擬合曲線斜率和氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有效面積，計(jì)算出彈簧彈性系數(shù)。見計(jì)算公式（3）：式中：SR：氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)彈簧彈性系數(shù)；Slope：執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣壓(或差壓)最小二乘法擬和曲線斜率；Aeff：氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有效面積。計(jì)算圖例如圖12所示。圖12彈簧彈性系數(shù)計(jì)算圖例診斷測(cè)試得出的彈簧彈性系數(shù)應(yīng)不超過閥門廠家規(guī)定范圍的20%，一般宜在10%之內(nèi)。若閥門廠家對(duì)彈簧彈性系數(shù)有具體要求，以其要求為準(zhǔn)。e）供氣壓力及波動(dòng)供氣壓力為診斷試驗(yàn)開始時(shí)的氣源壓力，供氣壓力波動(dòng)是指診斷試驗(yàn)過程中氣源壓力波動(dòng)的最大值與診斷試驗(yàn)開始時(shí)供氣壓力的比值。見計(jì)算公式（4）：式中：ASPchg：供氣壓力波動(dòng)；ASPstart：供氣壓力（減壓閥后）；ASPmin：診斷試驗(yàn)過程中氣源壓力最小值。計(jì)算圖例見圖13所示。圖13供氣壓力波動(dòng)計(jì)算圖例供氣壓力應(yīng)能滿足氣動(dòng)閥動(dòng)作性能、密封性能等要求，且不能超過氣動(dòng)閥及儀表部件所能承受的最大壓力，其波動(dòng)一般應(yīng)不超過10%。若閥門廠家對(duì)供氣壓力及波動(dòng)有具體要求，以其要求為準(zhǔn)。f）摩擦力摩擦力是指阻礙直行程氣動(dòng)閥運(yùn)動(dòng)的所有力的總稱，主要來源包括：填料、閥桿導(dǎo)向、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、閥瓣和閥籠等。在氣動(dòng)閥正常工作情況下，絕大部分摩擦力來自填料摩擦。見計(jì)算公式（5）：式中：Ffi：閥門處于位置Di處的摩擦力；Pdelta：閥門處于位置Di處時(shí)，對(duì)應(yīng)開行程與關(guān)行程氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣壓(或差壓)；Aeff：氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有效面積。計(jì)算圖例見圖14所示。圖14摩擦力計(jì)算圖例平均摩擦力是閥門在6%～94%行程范圍內(nèi)的摩擦力平均值，下限值為最大填料載荷的0.25倍，上限值為最大的填料載荷。若閥門廠家對(duì)摩擦力有具體要求，以其要求為準(zhǔn)，若沒有規(guī)定最大填料載荷，則按公式計(jì)算最大填料載荷。見計(jì)算公式（6）：式中：Fpmax——最大填料載荷；μ——閥桿和填料間的摩擦系數(shù)；Sg——軸向填料壓蓋預(yù)載荷；Y——填料載荷徑向至軸向的轉(zhuǎn)化系數(shù)；Ds——閥桿直徑；H——填料高度；L——載荷系數(shù)。若閥門廠家未提供以上參數(shù)，可按表1推薦的最大值用于最大填料載荷的計(jì)算：表1填料載荷計(jì)算參數(shù)推薦值參數(shù)推薦值Sg1.75×系統(tǒng)壓力μ0.04-0.15Y0.5L1診斷測(cè)試時(shí)還可以通過應(yīng)變傳感器測(cè)試出閥門摩擦力。g）密封力直行程氣動(dòng)閥密封力計(jì)算涉及兩種類型密封力，即氣壓與彈簧聯(lián)合作用產(chǎn)生的密封力和彈簧單獨(dú)作用產(chǎn)生的密封力，對(duì)應(yīng)閥門類型是氣關(guān)式單作用氣動(dòng)閥和氣開式單作用氣動(dòng)閥。氣壓與彈簧聯(lián)合作用密封力見計(jì)算公式（7）：彈簧單獨(dú)作用密封力見計(jì)算公式（8）：式中：Fa+s：氣壓與彈簧聯(lián)合作用產(chǎn)生的密封力；Fs：彈簧單獨(dú)作用產(chǎn)生的密封力；Pdelta：氣壓差值；Ps：閥門密封時(shí)彈簧力；Aeff：氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有效面積。計(jì)算圖例見圖15所示。圖15密封力計(jì)算圖例對(duì)于有密封要求的氣動(dòng)閥，診斷測(cè)試得到的密封力一般應(yīng)大于閥門計(jì)算密封力（根據(jù)不同閥門結(jié)構(gòu)及密封要求相應(yīng)計(jì)算）的20%，但不可超過氣動(dòng)閥及部件所能承受的力的限值。若閥門廠家對(duì)密封力有具體要求，以其要求為準(zhǔn)。診斷測(cè)試時(shí)還可以通過應(yīng)變傳感器測(cè)試出閥門密封力。h)摩擦扭矩和啟動(dòng)扭矩對(duì)于角行程氣動(dòng)閥，其摩擦扭矩驗(yàn)收下限值為：B系數(shù)×0.25，摩擦扭矩驗(yàn)收上限值為：B系數(shù)。若閥門廠家對(duì)摩擦扭矩有具體要求，以其要求為準(zhǔn)。對(duì)于角行程氣動(dòng)閥，其啟動(dòng)扭矩驗(yàn)收下限值：大于摩擦扭矩下限值即可，啟動(dòng)扭矩驗(yàn)收上限值：A系數(shù)×關(guān)閉時(shí)系統(tǒng)壓差+B系數(shù)。注：關(guān)于閥門A系數(shù)和B系數(shù)需參考對(duì)應(yīng)的閥門廠家文件，這兩個(gè)系數(shù)由閥門的壓力等級(jí)、口徑、閥桿尺寸和密封材料決定。典型的角行程閥的扭矩系數(shù)見表2[10]、表3[10]。若閥門廠家對(duì)扭矩系數(shù)有具體規(guī)定，以其規(guī)定為準(zhǔn)。診斷測(cè)試時(shí)通過應(yīng)變傳感器測(cè)試出閥門摩擦扭矩和啟動(dòng)扭矩。表2帶復(fù)合密封的V形球閥閥門口徑mm(in)閥桿直徑mm(in)A系數(shù)B系數(shù)50（2）12.7（0.5）0.158080（3）19.05（0.75）0.10280100（4）19.05（0.75）0.10380150（6）25.4（1）1.80500200（8）6.35~25.4（0.25~1）1.80750250（10）6.35~25.4（0.25~1）1.801250300（12）12.7~25.4（0.5~1）4.003000350（14）19.05~25.4（0.75~1）422400400（16）50.8（2）602800450（18）3.172~50.8（0.125~2）602800500（20）12.7~50.8（0.5~2）975200表3帶復(fù)合密封的高性能蝶閥閥門口徑mm(in)閥桿直徑mm(in)A系數(shù)B系數(shù)80（3）12.7（0.5）0.50136100（4）15.875（0.625）0.91217150（6）19.05（0.75）1.97403200（8）25.4（1）4.20665250（10）6.35~25.4（0.25~1）7.301012300（12）12.7~25.4（0.5~1）11.401422落座扭矩角行程閥的閥座結(jié)構(gòu)類型不同，對(duì)密封扭矩的要求也不同，需要相應(yīng)地計(jì)算其密封扭矩。對(duì)于有密封扭矩要求的角行程閥，其落座扭矩驗(yàn)收下限值為：密封扭矩+摩擦扭矩，落座扭矩驗(yàn)收上限值為：氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)最大輸出扭矩-摩擦扭矩，但不可超過氣動(dòng)閥及部件所能承受的扭矩限值。若閥門廠家對(duì)落座扭矩有具體要求，以其要求為準(zhǔn)。診斷測(cè)試時(shí)通過應(yīng)變傳感器測(cè)試出閥門落座扭矩。遲滯死區(qū)試驗(yàn)通過遲滯死區(qū)試驗(yàn)測(cè)試及分析可以獲得的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥性能狀態(tài)參數(shù)包括但不限于：a）靜態(tài)遲滯死區(qū)靜態(tài)遲滯死區(qū)是同一輸入控制信號(hào)對(duì)應(yīng)的閥門開、關(guān)行程的位置差的絕對(duì)值與閥門總行程的百分比值。見計(jì)算公式（9）：式中：HDst：信號(hào)Si處的閥門靜態(tài)遲滯死區(qū)誤差；Dincrsi：信號(hào)增大過程中信號(hào)Si處閥門位移；Ddecrsi：信號(hào)減小過程中信號(hào)Si處閥門位移；Dtotal：測(cè)量總行程。診斷測(cè)試得出的靜態(tài)遲滯死區(qū)應(yīng)小于2.5%，一般宜在1%之內(nèi)。若閥門廠家對(duì)靜態(tài)遲滯死區(qū)有具體要求，以其要求為準(zhǔn)。b）靜態(tài)線性度誤差利用最小二乘法線性擬合閥門開、關(guān)實(shí)際行程曲線，將實(shí)際曲線與擬合曲線比較，計(jì)算實(shí)際曲線和擬合曲線的差值，閥門靜態(tài)線性誤差是最大偏差與閥門額定行程的百分比值。計(jì)算圖例見圖16所示。圖16動(dòng)態(tài)線性度計(jì)算圖例診斷測(cè)試得出的靜態(tài)線性度誤差應(yīng)小于2%。若閥門廠家對(duì)靜態(tài)線性度誤差有具體要求，以其要求為準(zhǔn)。死區(qū)試驗(yàn)通過死區(qū)試驗(yàn)測(cè)試及分析可以獲得的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥靜態(tài)死區(qū)誤差等參數(shù)。靜態(tài)死區(qū)誤差是指輸入控制信號(hào)反向前后，不引起閥門行程明顯改變的信號(hào)變化范圍相對(duì)于滿量程信號(hào)的百分比值。見計(jì)算公式（10）：式中：DE：靜態(tài)死區(qū)誤差；Sincr：信號(hào)增大過程中行程在Dincr處產(chǎn)生不明顯變化（Dspec）時(shí)的輸入控制信號(hào)值；Sdecr：信號(hào)減小過程中行程在Ddecr處產(chǎn)生不明顯變化（Dspec）時(shí)的輸入控制信號(hào)值；Srange：電氣轉(zhuǎn)換器輸入控制信號(hào)范圍。計(jì)算圖例見圖17所示。圖17靜態(tài)死區(qū)誤差計(jì)算圖例診斷測(cè)試得出的靜態(tài)死區(qū)誤差應(yīng)小于1.5%，一般宜在0.3%之內(nèi)。若閥門廠家對(duì)靜態(tài)死區(qū)誤差有具體要求，以其要求為準(zhǔn)。階躍響應(yīng)試驗(yàn)通過階躍響應(yīng)試驗(yàn)測(cè)試及分析可以獲得的閥門全行程時(shí)間等參數(shù)。閥門開、關(guān)全行程時(shí)間是閥門從輸入控制信號(hào)變化開始到98%的最終穩(wěn)定行程之間的間隔時(shí)間。計(jì)算圖例見圖18所示。圖18開、關(guān)全行程時(shí)間計(jì)算圖例閥門開、關(guān)全行程時(shí)間應(yīng)滿足核電廠系統(tǒng)運(yùn)行要求以及閥門廠家要求。靈敏度試驗(yàn)通過靈敏度試驗(yàn)測(cè)試及分析可以獲得的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥性能狀態(tài)參數(shù)包括但不限于：靈敏度定位誤差是閥門實(shí)際階躍行程與理想階躍行程差值與理想階躍行程的百分比。a）實(shí)際階躍行程實(shí)際階躍行程是信號(hào)變化引起的測(cè)量行程變化。見計(jì)算公式（11）：式中：Dstart：信號(hào)變化時(shí)階躍起始點(diǎn)行程；Dfinal：信號(hào)變化時(shí)階躍終點(diǎn)行程；Dactuali：控制信號(hào)階躍幅度i時(shí)的實(shí)際階躍行程。b）理想階躍行程理想階躍行程是假定閥門響應(yīng)是線性的情況下，控制信號(hào)輸入改變引起的理想行程變化。見計(jì)算公式（12）：式中：Dideali：階躍輸入信號(hào)變化（Sstepi）時(shí)的理想階躍行程；Sstepi：階躍輸入信號(hào)變化相對(duì)于信號(hào)滿量程的百分比；Dtotal：測(cè)量行程量程范圍。c）階躍行程誤差階躍行程誤差是閥門實(shí)際階躍行程與理想階躍行程的差值與理想階躍行程的百分比。見計(jì)算公式（13）：式中：Derri：給定階躍輸入信號(hào)變化（Sstepi）時(shí)的定位誤差；Dactuali：階躍輸入信號(hào)變化引起的實(shí)際階躍行程；Dideali：給定階躍輸入信號(hào)變化時(shí)的理想階躍行程。靈敏度定位誤差與核電廠系統(tǒng)對(duì)閥門整體調(diào)節(jié)精度要求相關(guān)，以1%調(diào)節(jié)精度的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥為例，其對(duì)1%階躍信號(hào)變化的靈敏度定位誤差一般應(yīng)不超過±10%，其他調(diào)節(jié)精度的閥門對(duì)相應(yīng)的階躍信號(hào)變化的靈敏度定位誤差也應(yīng)不超過±10%。若閥門廠家對(duì)靈敏度定位誤差有具體要求，以其要求為準(zhǔn)。分辨率試驗(yàn)通過分辨率試驗(yàn)測(cè)試及分析可以獲得的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥性能狀態(tài)參數(shù)包括但不限于：分辨率定位誤差是閥門實(shí)際階躍行程與理想階躍行程差值與理想階躍行程的百分比。a）實(shí)際階躍行程實(shí)際階躍行程是信號(hào)變化引起的測(cè)量行程變化。見計(jì)算公式（11）。b）理想階躍行程理想階躍行程是假定閥門響應(yīng)是線性的情況下，控制信號(hào)輸入改變引起的理想行程變化。見計(jì)算公式（12）。c）階躍行程誤差階躍行程誤差是閥門實(shí)際階躍行程與理想階躍行程的差值與理想階躍行程的百分比。見計(jì)算公式（13）。分辨率定位誤差與核電廠系統(tǒng)對(duì)閥門整體調(diào)節(jié)精度要求相關(guān)，以0.5%調(diào)節(jié)精度的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥為例，其對(duì)0.5%階躍信號(hào)變化的分辨率定位誤差一般應(yīng)不超過±10%，其他調(diào)節(jié)精度的閥門對(duì)相應(yīng)的階躍信號(hào)變化的分辨率定位誤差也應(yīng)不超過±10%。若閥門廠家對(duì)分辨率定位誤差有具體要求，以其要求為準(zhǔn)。開關(guān)試驗(yàn)（由電磁閥控制）通過開關(guān)試驗(yàn)測(cè)試及分析可以獲得氣動(dòng)閥快開或快關(guān)時(shí)間，是從電磁閥得電或失電起，到閥門動(dòng)作至對(duì)應(yīng)行程開關(guān)動(dòng)作信號(hào)觸發(fā)的時(shí)間，與階躍響應(yīng)試驗(yàn)中測(cè)試的閥門全行程時(shí)間不同。氣動(dòng)閥快開或快關(guān)時(shí)間驗(yàn)收值應(yīng)根據(jù)核電廠設(shè)計(jì)運(yùn)行要求確定。自定義試驗(yàn)自定義試驗(yàn)主要針對(duì)有特別要求的氣動(dòng)閥，可根據(jù)實(shí)際工作需要自定義控制信號(hào)波形（階躍信號(hào)、斜坡信號(hào)、正弦信號(hào)等），控制閥門相應(yīng)動(dòng)作，針對(duì)性測(cè)試閥門動(dòng)作響應(yīng)速度及精度、電氣轉(zhuǎn)換器和定位器等儀表附件的性能，并可進(jìn)行閥門落座/背密封、靜態(tài)標(biāo)定等針對(duì)性檢測(cè)，用以評(píng)估閥門性能是否滿足核電廠系統(tǒng)運(yùn)行要求。其他要求性能參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)范圍氣動(dòng)閥性能參數(shù)的額定值應(yīng)根據(jù)核核電廠設(shè)計(jì)文件或閥門廠家技