TEP除氣裝置液位控制及故障分析

樊鵬飛+吳林飛

摘 要：簡要介紹了秦山第二核電廠3/4#機組TEP系統除氣裝置的作用，描述了目前除氣裝置存在的與3TEP 101MN（除氣塔液位計）液位波動相關的故障。在結合試驗和現場運行實踐的基礎上，對這些故障的現象和產生原因進行了詳細的分析，并有針對性地制定和實施了相應的解決方案，較好地解決了除氣塔因液位波動而引起的相關故障，為當前機組運行和以后同類型機組的調試提供了參考。

關鍵詞：3TEP 101MN；除氣裝置；液位控制；故障類型

中圖分類號：TM621.6 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.02.080

自秦山二期3/4#機組調試啟動以來，多次出現因除氣裝置啟動受阻或除氣效率不穩定等問題而產生的不可用事件。其中，3TEP 101MN相關的故障在除氣塔的故障分析和處理中具有典型性和代表性。

3TEP 101MN作為控制除氣塔液位的主要儀表，操作人員通過監測和控制101MN，可以有效控制除氣塔運行的穩定性，并提高其運行指標。本文在理論分析的基礎上結合現場實踐，對3TEP 101MN各項故障的原因進行了分析，并找出了解決方案和應對措施。

1 除氣裝置液位控制原則

3TEP 101MN用于測量除氣塔和平衡槽的液位，設置高液位和低液位報警定值，分別為+238 mm和-130 mm，均會觸發除氣塔跳閘保護并閉鎖其再啟動。同時，3TEP 101MN參與控制除氣塔進料閥3TEP 027VP的開度，調節和控制除氣塔的液位。

除氣塔液位過高或過低，均會影響其除氣效果，甚至觸發保護，使除氣塔跳閘。

2 除氣裝置液位異常的原因和處理措施

除氣塔液位（3TEP 101MN）異常按起因可劃分為因設備結構特性導致的虛假液位和因除氣裝置運行特性導致的液位異常。

2.1 因設備結構特性導致的虛假液位故障

2.1.1 漂表

上文已經介紹，3TEP 101MN的負壓側設置了平衡罐并通過儀表遷移補償了平衡罐液柱所產生的壓差。除氣塔長期運行和備用期間，平衡罐內充注的水可能逐漸蒸發，如果未得到及時補充，其形成的液柱高度會逐漸下降，那么相對于3TEP 101MN來說，正負壓腔的壓差變大，導致液位計顯示升高。對于這種現象，我們采用定期通過REA水泵充水的方法來維持罐液位的平衡，保證參考液柱的高度。

2.1.2 液位振蕩

導致虛假液位的第二個重要因素是由于儀表正負壓腔感應除氣塔壓力變化的速度不一致而導致的液位振蕩。除氣塔頂部壓力的變化通過上部氣相空間傳遞到負壓腔，這個變化傳遞到正壓腔需要整個壓力波動穿過全部氣相區域和部分液相區域。也就是說，壓力波傳遞到正壓腔和負壓腔并不是同時的，那么相對3TEP 101MN來說，在整個過程中，其兩端的壓差是在變化的，其顯示的液位也會隨之波動。這個壓差變化能引起足夠大的液位變化，從而導致除氣塔的高低液位保護。

根據現場試驗我們發現，液位振蕩的周期一般都小于2 s。以2 s為周期的大幅液位振蕩，我們不認為是真實液位變化所致。為了避免以上故障的發生，我們給3TEP 101MN設置了濾波參數，濾波延時參數設置為5 s，振蕩周期小于5 s的波動均不被接受，從而濾除了因壓力變化而導致該液位計的高頻振蕩，提高了液位計的穩定性，使液位計顯示與當前實際液位保持一致。該方案在現場實施以后，液位計波動趨于穩定，不再出現因瞬間的壓力變化而發生液位振蕩的現象。

2.2 液位異常

2.2.1 液位下降

目前，秦山二期3/4#機組的大部分自動調節閥均采用了PID控制器（比例積分微分調節器）。其中，微分環節能夠提高了閥門動作的靈敏度，通過探測液位變化率給出一個前饋控制量，從而達到提前自動干預的效果。然而，增加微分環節以后，調節閥的動作將變得頻繁，不利于液位的穩定。因此，我廠采用的PID控制器一般不設置微分環節，很多情況下，前饋控制均需由操作人員手動干預來實現。

通常情況下，除氣塔向狀態5切換時，我們建議將進料閥3TEP 027VP手動設定30%的初始開度，然后將其置于自動位置，這個30%開度的提前量有效補償了排料三通閥3TEP 033VP轉向生產時除氣塔向中間貯槽排放的料液體積，相當于對3TEP 027VP人為設置了一個前饋控制環節，使除氣塔狀態轉換時的液位變化趨于平緩，甚至不會出現波動。

2.2.2 液位變化滯后

因除氣塔上部塔板引起的緩沖效應，導致進料閥開度過大也是造成除氣塔液位異常的重要人為原因。

這三層塔板具有一定的載水能力，進料液進入后在塔板上會有一定時間的停留。因此，當除氣塔進料調節閥開度3TEP 027VP變大，進料流量增加時，除氣塔的液位變化會滯后于閥門開度的變化。操作人員如果試圖要提高3TEP 101MN液位，當一次性給予3TEP 027VP的開度太大，或者開度較小，未觀察到液位變化時而繼續加大開度，那么當觀察到3TEP 101MN開始快速上漲時，往往已有足量的水補入除氣塔塔板上，即使立即關小3TEP 027VP，仍然有可能引起除氣塔液位高報，從而導致除氣塔跳閘。這個滯緩效應迫使我們在控制除氣塔液位時，應逐步增大或減小進料閥開度，遵循“每10 s一步，每步不應超過5%，最大開度一般不超過50%”的原則，穩步提高除氣塔液位。

3 結束語

本文通過對影響TEP除氣裝置液位的各種因素進行分析，確認了造成除氣裝置液位異常的根本原因，并通過分析和驗證，找出了有針對性的解決方案，解決了除氣裝置運行中發生的由液位引起的故障，保證了可復用廢水的處理功能，避免因除氣塔液位故障產生I0.相關故障處理方案在現場得到了充分應用，目前TEP系統運行良好，對提高三廢系統設備的可靠性起到了積極作用。

〔編輯：王霞〕