重水堆核電站增設35230-TK3重水收集箱液位監(jiān)測設計方案

蔣軍建

摘 要： 本文針對燃料操作系統(tǒng)重水收集水箱35230-TK3功能不完善，可靠性低等問題，結合現(xiàn)場實際應用經(jīng)驗，通過變更改造，增設液位報警及液位連續(xù)監(jiān)測指示的功能，并詳細介紹了測量方法，新的液位監(jiān)測系統(tǒng)設計原理及相關變送器、二次儀表等選型原則方法、安裝調試等。

關鍵詞： 35230-TK3;重水;壓力;差壓;變送器

1.引言

重水堆核電廠燃料操作系統(tǒng)重水收集箱，35230-TK3液位控制原配置了一個有5根探針的液位探測組件，通過3個液位變送器提供如下4個液位信號：超高;高控;低控;超低。正常自動情況下，水箱水位升高到高控液位時，水箱底部出口的重水收集泵P3啟動，水箱水位降低到低控液位時重水收集泵P3停運。另外，超低液位提供一個聯(lián)鎖，水箱水位在超低以下時禁止重水收集泵啟動。實際調試和運行過程中發(fā)現(xiàn)，由于線路及探針組件本身的不穩(wěn)定性，超高，高控，低、超低液位控制會偶爾出現(xiàn)失效。原始設計的不完善，調試期間曾發(fā)生由于液位水箱在高液位時未及時觸發(fā)停泵聯(lián)鎖信號而導致重水從水箱的排氣口溢出的事件。

設計變更滿足如下要求：液位探測設備需能夠提供一個模擬量信號，并在主控盤臺配置一個指示儀表，便于操縱員能夠在線時時監(jiān)測重水收集箱的液位。

2.方案選擇

2.1稱重法：容器在屏蔽墻內，現(xiàn)場無法施工，無法安裝稱重傳感器，此方案的最大實現(xiàn)難點。

2.2液位指示法：由于35230-TK3只有一個小的通風口，如要在箱內安裝浮球感應裝置，就要將箱體打開安裝，由于箱體內部放射性很高，無法實施此方法

2.3間接法測量：利用差壓變送器，根據(jù)容器內液位高度的不同產(chǎn)生壓力不同的原理來間接測量容器內的重水液位，二次儀表可選用功能強，類似于無紙記錄儀，此記錄儀不僅向差壓變送器供電，還具有連續(xù)指示和報警功能，本方案雖是間接測量，但是現(xiàn)場施工簡單可行，施工周期短，是一個可行的方案，確定此方案實施。

3.35230-TK3增設測量監(jiān)測方法

35230-TK3增設測量監(jiān)測方法是通過壓力變送器來進行，壓力變送器輸出4-20mA電流信號，分別對應超低、低、高、超高液位，在二次儀表上分別進行設置超低、低、高、超高液位，以棒狀圖的方式的顯示，這樣操縱員可以實時時進行監(jiān)控。

4.變送器選型

變送器的選型需要根據(jù)現(xiàn)場安裝條件、環(huán)境條件、儀表性能、經(jīng)濟性、施工安裝周期和重水介質等方面考慮。分為直接測量和間接測量。

4.1壓力/差壓變送器：核級1151、1152遠傳差壓變送器特別適用于帶有粘性、腐蝕性、放射性、易沉淀、易結晶流體的液位、分界面、流量等參數(shù)的連續(xù)測量。其工作原理是過程壓力兩側或一側的隔離膜片、灌充液傳至ε室的中心測量膜片，中心膜片是彈性元件，它對于作用在其上的兩側壓力差產(chǎn)生相應變形位移，這種位移轉變?yōu)殡娙輼O版上形成的差動電容，由電子線路把差動電容轉換成二線制的4-20mA輸出信號。

4.2制作：從壓力和差壓變送器分有普通型和隔離型。隔離型變送器主要是針對特殊的被測量介質使用的，如被測介質離開設備后會產(chǎn)生結晶，而使用普通型變送器需要取出介質，會將導壓管和膜盒室堵塞使其不能正常工作，所以必須選用隔離型。

4.3介質溫度及壓力等級：重水收集箱重水的溫度一般為60℃～150℃，無須選用高溫型，硅油不會產(chǎn)生汽化膨脹，從而測量也更為準確。在選型時要考慮設備工作壓力等級，變送器的壓力等級必須與應用場合相符合。外膜盒及插入部分材質比較合適，連接法蘭可以選用碳鋼、鍍鉻，這樣會節(jié)約資金。

4.4量程范圍：變送器都具有一定的量程可調范圍，為保證精度將使用的量程范圍設在量程的1/4～3/4段。

4.5最終型號：選用上海光華儀表廠生產(chǎn)的1152核級差壓變送器CECC（H3B）-631DGR22。它是遠傳型即外膜盒與測量膜盒之間用加強毛細管連接，一般毛細管為3～5米，這樣外膜盒裝在設備上，內膜盒及變送器可以安裝在便于維護的支架上，標定檢查也較方便。

5.二次儀表選型原則

二次儀表選用浙大中控生產(chǎn)的R3000無紙記錄儀與差壓變送器組合使用。型號為R3000-CO-R10-PWR-LO的彩屏記錄儀，能夠提供連續(xù)的在線液位監(jiān)測和報警功能。該無紙記錄儀具有多個模擬量輸入/輸出通道、12路報警輸出，3路24伏電源輸出、集顯示、處理、記錄、積算、報警和配等多種功能，可以滿足系統(tǒng)正常運行的需要。

6.現(xiàn)場的安裝與調試

在35230-TK3排水泵前開一個小口進行引壓，引壓管處加一閥門3523VP（用于維修隔離）至測量膜盒，再通過毛細管將壓力傳至內膜盒及變送器3523PT，內膜盒及差壓變送器安裝在便于維護的支架上，二次儀表安裝在主控控制盤臺原有35230-TK3報警空白位置，外接輸入自動直流24伏電源至LR-R3000（L正、N負），再從LR-R3000（P正、P負）引線至差壓變送器的正負端，為防止干擾，所選用信號線均為屏蔽線，屏蔽層一端直接與機殼相連。安裝完成后，檢查確認所有接線是否正確，根據(jù)35230-TK3液位測量高度，將差壓變送器量程設定在0-25KPA，確認回路及差壓變送器標定完成，通電進行試驗調試，原理是差壓變送送器根據(jù)35230-TK3液位高度不同產(chǎn)生的壓力不同原理來間接測量，差壓變送器輸出4-20mA電流信號至RL-R3000顯示器，來顯示不同的液位。具體調試設定方法，以現(xiàn)有的液位為參考點，當?shù)匠鸵簳r，停止注水，記錄此的壓力值，將此壓力值輸入RL-R3000顯示儀表;當?shù)降鸵簳r，停止注水，將此時的壓力值輸入顯示儀表;當?shù)礁咭何弧⒊咭何粫r，方法同超低、低一樣。設定完成后，進行充排水試驗，充排水試驗全部正常，基本上與原有測量報警同步。這樣在主控室操縱員可以監(jiān)測到35230-TK3實際液位情況。

7.結束語

新增35230-TK3液位監(jiān)測系統(tǒng)后，分別對機組35230-TK3（A/C側），4個重水收集箱進行驗證，起到了很好的監(jiān)測作。通過增設后設備運行穩(wěn)定可靠，至目前為止，沒有發(fā)生一起重水泄漏事件，為秦山核電節(jié)約大量外匯。

參考文獻

[1]MUITIF R3000/R4000無紙記錄儀說明書.

[2]廠家壓力變送器/差壓變送器說明書.