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),其廣泛應(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)量裝置專門設(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,shou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 100%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 100%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覺(jué)對(duì)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:儀控專業(yè)按照工藝輸入條件進(jìn)行儀表選型,儀控專業(yè)收到系統(tǒng)專業(yè)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;谄胶夤拗幸后w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)量中已得到廣泛的應(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、精que測(cè)量。