0 引言

核電廠中蒸發(fā)裝置、冷卻裝置是硼回收系統(tǒng)、廢液收集處理系統(tǒng)等重要組成部分，蒸汽冷凝水平衡槽用于收集蒸汽冷凝水，并通過(guò)其液位控制來(lái)保持冷卻器內(nèi)充滿被冷卻的液體，蒸汽冷凝槽液位控制對(duì)核電站輔助工藝系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行起著重要作用。由于核電站硼回收系統(tǒng)、廢液收集處理系統(tǒng)產(chǎn)生的氣體、液體均帶有放射性，蒸汽冷凝槽放置于人員禁止靠近或不易靠近的區(qū)域，這就對(duì)儀表的安裝位置提出了要求，測(cè)量?jī)x表應(yīng)安裝于便于維護(hù)、放射性較低的區(qū)域。而差壓液位變送器由于其性能穩(wěn)定、精度高、分離式安裝等特點(diǎn)，其**應(yīng)用于核電站液位測(cè)量中。本文以某核電廠的蒸汽冷凝水平衡槽液位測(cè)量為例，詳細(xì)闡述了差壓液位變送器在蒸汽冷凝水平衡槽中的設(shè)計(jì)應(yīng)用，并結(jié)合某核電廠實(shí)際安裝調(diào)試問(wèn)題對(duì)其進(jìn)行了分析及改進(jìn)。

 

1 蒸汽冷凝水平衡槽液位測(cè)量系統(tǒng)

1. 1 差壓液位變送器測(cè)量原理

差壓液位變送器主要有差壓傳感器、變送器組成。

 

差壓傳感器測(cè)量原理為:來(lái)自雙側(cè)導(dǎo)壓罐中的壓力作用于傳感器兩側(cè)的隔離膜片上，通過(guò)膜片內(nèi)的密封液傳導(dǎo)至測(cè)量元件上，測(cè)量元件將測(cè)得的壓差值轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電信號(hào)(4 ～20mA 信號(hào))輸出。差壓液位變送器工作原理:通過(guò)特定的系統(tǒng)布置，依據(jù)液體壓強(qiáng)計(jì)算公式(P = )，將被測(cè)容器的液位測(cè)量轉(zhuǎn)化成壓差測(cè)量，再通過(guò)相應(yīng)的公式推算可計(jì)算出被測(cè)容器實(shí)時(shí)液位值。差壓液位變送器應(yīng)用場(chǎng)合主要有常壓容器液位測(cè)量、帶壓容器液位測(cè)量?jī)煞N。

 

1. 2 蒸汽冷凝水平衡槽液位測(cè)量系統(tǒng)

蒸汽冷凝水平衡槽液位測(cè)量系統(tǒng)采用差壓式液位測(cè)量原理，其系統(tǒng)設(shè)置如圖 1 流程圖所示。液位測(cè)量系統(tǒng)主要有儲(chǔ)槽 013BA(帶壓容器)、平衡容器、平衡容器補(bǔ)水管線及連通管、儀表根閥、差壓變送器405MN 及引壓管路組成。該液位測(cè)量裝置專(zhuān)門(mén)設(shè)置平衡容器，以避免差壓變送器氣體測(cè)量端由于蒸汽冷凝帶來(lái)的誤差以及高溫蒸汽對(duì)測(cè)量?jī)x表造成的損害。其工作流程及原理如下:

 

平衡罐安裝于被測(cè)容器的上方，平衡罐中部通過(guò)管線與冷凝槽上部進(jìn)氣/液管線連通。系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行前，首先通過(guò)平衡罐頂部補(bǔ)水管線對(duì)平衡容器進(jìn)行補(bǔ)水，當(dāng)平衡罐中液體超過(guò)連通管接口時(shí)，多余的液體自流進(jìn)廢液儲(chǔ)槽，停止補(bǔ)水，保持平衡罐上部氣壓與廢液儲(chǔ)槽 013BA 上部氣壓一致。差壓變送器一端連接廢液儲(chǔ)槽底部壓力接口(405VML 根閥)，一端連接平衡罐底部壓力接口(405VML 根閥)，根據(jù)差壓式液位測(cè)量原理，差壓變送器 405MN 實(shí)際測(cè)量的差壓值經(jīng)過(guò)公式換算后，可得到廢液儲(chǔ)槽 013BA 的實(shí)時(shí)液位。

2 差壓液位變送器安裝與調(diào)試方法

2. 1 液位測(cè)量?jī)x表安裝

差壓液位變送器的正確規(guī)范安裝以及安裝方式對(duì)應(yīng)量程、上限、下限的計(jì)算和設(shè)置決定了容器液位測(cè)量的正確性。差壓液位變送器在蒸汽冷凝水平衡槽液位測(cè)量中應(yīng)用時(shí)，應(yīng)注意以下事項(xiàng):

(1)傳感器(差壓變送器)的安裝高度應(yīng)低于 0%容器液位;

(2)平衡罐的安裝高度應(yīng)高于容器上部取源口，容器與平衡罐的連同管線應(yīng)保持至少 2% 的坡度，保證平衡罐中補(bǔ)充或冷凝的多余液體回流到容器中，以維持傳感器平衡罐測(cè)得壓力恒定;

(3)容器上部取源口應(yīng)高于 ****容器液位;

(4)從儀表根閥至傳感器的引壓管線應(yīng)保持往下至少 2%的坡度，使引壓罐中不會(huì)集氣;

(5)傳感器應(yīng)安裝于輻射劑量較低的區(qū)域(黃區(qū)、綠區(qū)或白區(qū))，以便于現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)。

2. 2 液位測(cè)量?jī)x表遷移計(jì)算

蒸汽冷凝槽液位測(cè)量?jī)x表在調(diào)試過(guò)程中，將差壓變送器測(cè)量值通過(guò)遷移計(jì)算轉(zhuǎn)換成實(shí)際液位值，是調(diào)試的主要工作。下面以某冷凝槽液位測(cè)量?jī)x表為例，對(duì)儀表的遷移計(jì)算方法進(jìn)行說(shuō)明(見(jiàn)圖 2 所示)。HP 傳感器高壓側(cè)壓力，LP 為低壓側(cè)壓力。ρ1 為被測(cè)容器介質(zhì)密度，ρ2 為平衡罐中介質(zhì)濃度，L1 為被測(cè)容器液位值，L2 為平衡罐液面至被測(cè)容器 0 液位的距離。P 為傳感器低于正常水位產(chǎn)生的固定壓力值與容器內(nèi)部氣壓值之和。

 

容器 0%液位時(shí) HP、LP 計(jì)算如下:

容器 ****液位時(shí) HP、LP 計(jì)算如下:

傳感器數(shù)值對(duì)應(yīng)關(guān)系如表 1 所示。

由于傳感器輸出 mA 值與差壓顯示值呈線性變化，根據(jù)上述公式，可得出傳感器 ΔP 數(shù)值對(duì)應(yīng)的實(shí)際液位值。

3 現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試問(wèn)題分析及處理

某核電廠蒸汽冷凝水平衡槽液位測(cè)量?jī)x表，在調(diào)試過(guò)程中量程遷移不到位，不能滿足測(cè)量要求。

 

3. 1 問(wèn)題分析

查閱相關(guān)圖紙資料及經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪，冷凝槽、平衡容器中液體均為水，密度 ρ1、ρ2 均為 998. 35Kg/m 3 ，容器液位測(cè)量范圍 0 ～ 500mm，L2 為 1. 1m，現(xiàn)場(chǎng)到貨儀表*大量程為 6kPa。液位測(cè)量流程圖如圖 1所示，遷移計(jì)算如圖 2 所示。

 

由第二章節(jié)可知，當(dāng)正常水位為 0 時(shí)，差壓變送器兩端的壓差*值達(dá)到*大值，根據(jù)實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)，*大壓差約為 11kPa，超出了現(xiàn)有儀表的量程范圍。通過(guò)分析造成這種情況產(chǎn)生的原因如下:儀控**按照工藝輸入條件進(jìn)行儀表選型，儀控**收到系統(tǒng)**的輸入條件是需要測(cè)量 013BA 的液位，測(cè)量范圍為 0 ～500mm，設(shè)計(jì)者對(duì)差壓液位測(cè)量?jī)x表的安裝方式及測(cè)量原理認(rèn)識(shí)不清，沒(méi)有考慮到儀表量程范圍的選擇與儀表平衡罐的位置有關(guān)，只是按照工藝輸入條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，造成儀表不適用現(xiàn)場(chǎng)。這要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前，應(yīng)掌握液位測(cè)量?jī)x表的測(cè)量原理及安裝方法，才能避免現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題的產(chǎn)生。

 

3. 2 問(wèn)題處理

通過(guò)上述分析，我們可知目前是所選差壓變送器量程過(guò)小造成問(wèn)題的產(chǎn)生，且工藝過(guò)程中存在的*大壓差與平衡罐的高度(也就是遷移計(jì)算書(shū)中 L2 的長(zhǎng)度)有關(guān)，L2 的長(zhǎng)度變小，相應(yīng)的*大壓差值就變小。那么，就有兩種方案可解決該問(wèn)題:

(1)更換儀表量程，選擇*大量程大于 11kPa 的儀表;

(2)將平衡罐的高度降低 500mm 左右，使現(xiàn)有儀表能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的要求。

 

方案 1 主要涉及采購(gòu)周期的問(wèn)題，從儀表采購(gòu)到儀表到貨*少需要 3 個(gè)月，而核電站建設(shè)周期與時(shí)間節(jié)點(diǎn)有嚴(yán)格的把控，從問(wèn)題反饋到下一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)僅有 1 個(gè)多月時(shí)間，時(shí)間來(lái)不及，故該方案暫不考慮。

 

方案 2 需考慮平衡罐降低高度的可能性。基于平衡罐中液體回流至 013BA 的原理，平衡罐至 013BA上部出口管道的管線應(yīng)水平微微向下敷設(shè)，因此平衡罐下降的同時(shí)，連接管線也應(yīng)同時(shí)下降。經(jīng)查閱設(shè)備圖紙，013BA 底部取源口至設(shè)備頂部出口的距離約為550mm，故該方案可行。雖然現(xiàn)場(chǎng)管道及保溫已安裝完畢，更改平衡罐高度會(huì)牽扯到 SED 補(bǔ)水管線、平衡罐連接管線、拆保溫層等工作，工作量較大，但為滿足裝料時(shí)間節(jié)點(diǎn)，*終采用該方案。

 

4 結(jié)束語(yǔ)

差壓液位液位變送器在核電站蒸汽冷凝水平衡槽的液位測(cè)量中已得到**的應(yīng)用，各電站運(yùn)行反饋中，該液位測(cè)量方式運(yùn)行穩(wěn)定、測(cè)量精度高、便于維護(hù)且經(jīng)濟(jì)性高。但在安裝調(diào)試過(guò)程中，仍然出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，這就要求核電站設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試人員應(yīng)對(duì)液位測(cè)量變送器的測(cè)量原理、安裝要求、遷移計(jì)算方法等有比較清楚的認(rèn)知，這樣才能保證冷凝水平衡槽液位的正確、*測(cè)量。