核電站凝汽器水位測(cè)量與調(diào)節(jié)方法的分析與研究

尹剛

摘 要：簡(jiǎn)單介紹了核電站凝汽器水位調(diào)節(jié)的方法，常用的主要有差壓式和導(dǎo)波雷達(dá)式兩種。其中，差壓式有三種安裝方式：外置平衡容器式、內(nèi)置平衡容器式和干腿式。嶺澳二期核電站采用導(dǎo)波雷達(dá)式，該方法克服了真空導(dǎo)致液位測(cè)量不準(zhǔn)確的問題，且運(yùn)行、維護(hù)方便。

關(guān)鍵詞：核電站；凝汽器；水位測(cè)量；水位調(diào)節(jié)

中圖分類號(hào)：TK264.1+1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）14-0007-02

凝汽器水位測(cè)量和調(diào)節(jié)對(duì)機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行至關(guān)重要，因?yàn)槟魉贿^高，會(huì)使凝結(jié)水過冷度增加、真空下降，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致汽輪機(jī)低壓缸安全門爆破；凝汽器水位過低，會(huì)引起凝泵汽化，可能導(dǎo)致設(shè)備損壞。因此，選擇適合核電廠凝汽器水位測(cè)量和調(diào)節(jié)的方法尤為重要。

1 差壓式凝汽器水位測(cè)量方法

在發(fā)電廠，凝汽器水位測(cè)量一直是一個(gè)難題。在早期，電廠普遍采用平衡筒差壓式的方法，但由于凝汽器為負(fù)壓系統(tǒng)，如果取樣管和平衡筒稍有泄漏，水位測(cè)量準(zhǔn)確性就會(huì)受到影響。差壓式測(cè)量常用的安裝方式有三種：外置平衡容器式、內(nèi)置平衡容器式和干腿式。

1.1 外置平衡容器式

外置平衡容器式安裝原理如圖1所示，它要求平衡容器盡量靠近凝汽器，且平衡容器至凝汽器的連接管直徑較粗，連接管內(nèi)壁下沿標(biāo)高略高于凝汽器的最高水位。同時(shí)，確保測(cè)量系統(tǒng)安裝無泄漏，平衡容器內(nèi)水位始終不低于凝汽器最高水位，此水位恒定作為變送器的正壓側(cè)，水位變化值通過負(fù)壓側(cè)壓力反映。根據(jù)測(cè)量差壓值反函數(shù)，計(jì)算出水位測(cè)量值。

1.2 內(nèi)置平衡容器式

內(nèi)置平衡容器式是指平衡容器裝在凝汽器內(nèi)部，安裝原理如圖2所示。平衡容器裝在能被凝結(jié)水淋到的位置，容器口標(biāo)高略高于凝汽器的最高水位。平衡容器為喇叭形、開口可溢水容器，并保持滿水恒定液位作為測(cè)量的正壓側(cè)。如果平衡容器難以接收到凝結(jié)水，可增加虛線連接管，從凝泵出口引一根小管至平衡容器補(bǔ)水，以保證平衡容器滿水。

1.3 干腿式

干腿式是指水位變送器的負(fù)壓側(cè)取樣管干燥無水，水位變化通過正壓側(cè)反映，水位與差壓值成正比，安裝原理如圖3所示。汽側(cè)取樣點(diǎn)高于凝汽器最高水位，管子向上抬高2.5 m以上，以減少凝結(jié)水流入干腿。變送器及兩側(cè)管子與凝汽器底部在同一水平線，在干腿出口設(shè)置蓄水罐，用于收集凝結(jié)水。為保證負(fù)壓側(cè)干燥無水狀態(tài)，需定期對(duì)蓄水罐進(jìn)行疏水操作。疏水時(shí)，先關(guān)閉A閥，再打開B，C閥排水。

2 導(dǎo)波雷達(dá)凝汽器水位測(cè)量方法

由于凝汽器處在負(fù)壓環(huán)境中，采用差壓變送器測(cè)量凝汽器水位時(shí)，如果測(cè)量管路稍有泄漏，測(cè)量筒內(nèi)的凝結(jié)水就會(huì)被吸入凝汽器，從而導(dǎo)致液位測(cè)量不準(zhǔn)確。隨著儀表技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)波雷達(dá)變送器逐漸被廣泛應(yīng)用于密閉容器液位測(cè)量中，嶺澳二期核電站凝汽器液位測(cè)量采用的就是該技術(shù)，測(cè)量原理如圖4所示。磁翻板液位計(jì)用于就地液位指示，導(dǎo)波雷達(dá)用于液位遠(yuǎn)傳，液位變送器脈沖發(fā)射裝置安裝在外置平衡容器上部，變送器不斷發(fā)射電磁脈沖，當(dāng)遇到被測(cè)介質(zhì)表面時(shí)，部分脈沖被反射回脈沖接收裝置，根據(jù)發(fā)射、接收的時(shí)間差計(jì)算得出液位測(cè)量值。

3 兩種方法的比較

差壓式液位變送器和導(dǎo)波雷達(dá)變送器都被廣泛應(yīng)用，但由于各自特點(diǎn)不同，應(yīng)用的場(chǎng)合稍有不同：差壓式液位測(cè)量由于成本低廉、安裝方便，被廣泛應(yīng)用在正壓環(huán)境的水位測(cè)量中；而導(dǎo)波雷達(dá)變送器測(cè)量精度高，測(cè)量不受負(fù)壓環(huán)境影響，且維護(hù)工作量和成本較小，被廣泛應(yīng)用于負(fù)壓環(huán)境的水位測(cè)量中。

4 凝汽器水位調(diào)節(jié)方法

在核電站中，冷凝器水位控制普遍采用PI調(diào)節(jié)，冷凝器水位隨負(fù)荷線性增長(zhǎng)，控制簡(jiǎn)單、靈活。

5 結(jié)束語

大亞灣核電站凝汽器水位變送器采用干腿式液位安裝，測(cè)量準(zhǔn)確，運(yùn)行效果良好，但安裝過程復(fù)雜，占用空間大，運(yùn)行和維護(hù)成本較高。嶺澳二期核電站凝汽器液位測(cè)量采用導(dǎo)波雷達(dá)液位變送器，有效克服了真空環(huán)境測(cè)量不準(zhǔn)確的問題，且運(yùn)行、維護(hù)方便，被廣泛應(yīng)用于負(fù)壓環(huán)境的液位測(cè)量中。

凝汽器水位調(diào)節(jié)采用單回路控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采用常規(guī)PI調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定，可以滿足電站各種運(yùn)行工況的要求。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭少鵬.凝汽器水位變送器的安裝形式及比較[J].電力建設(shè)，2002（01）.

[2]蘇林森.900 MW壓水堆核電站系統(tǒng)與設(shè)備[M].北京：原子能出版社，2005.

[3]潘先偉，蔣道鐘，穆斌.除氧器和凝汽器水位只能均衡控制系統(tǒng)的應(yīng)用[J].上海電力學(xué)院學(xué)報(bào)，2005（03）.

〔編輯：李玨〕

Abstract： Put forward the condenser regulation of the China improved 3rd Ring Rd PWR（CPR1000）. This article detailed two ways of condenser level measurement including differential pressure and guided wave radar. For the installation of differential pressure transmitter on condenser，there are normally three methods including external balance container， internal balance container and try legs container. Guided wave radar was used in condenser level measurement of Lingao phase 2 nuclear power plant， in which inaccurate measurement results caucused by vacuum environment was overcame and operation and maintenance was convenient.

Key words： nuclear power plants； condenser； level measurement； level adjustment

摘 要：簡(jiǎn)單介紹了核電站凝汽器水位調(diào)節(jié)的方法，常用的主要有差壓式和導(dǎo)波雷達(dá)式兩種。其中，差壓式有三種安裝方式：外置平衡容器式、內(nèi)置平衡容器式和干腿式。嶺澳二期核電站采用導(dǎo)波雷達(dá)式，該方法克服了真空導(dǎo)致液位測(cè)量不準(zhǔn)確的問題，且運(yùn)行、維護(hù)方便。

關(guān)鍵詞：核電站；凝汽器；水位測(cè)量；水位調(diào)節(jié)

中圖分類號(hào)：TK264.1+1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）14-0007-02

凝汽器水位測(cè)量和調(diào)節(jié)對(duì)機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行至關(guān)重要，因?yàn)槟魉贿^高，會(huì)使凝結(jié)水過冷度增加、真空下降，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致汽輪機(jī)低壓缸安全門爆破；凝汽器水位過低，會(huì)引起凝泵汽化，可能導(dǎo)致設(shè)備損壞。因此，選擇適合核電廠凝汽器水位測(cè)量和調(diào)節(jié)的方法尤為重要。

1 差壓式凝汽器水位測(cè)量方法

在發(fā)電廠，凝汽器水位測(cè)量一直是一個(gè)難題。在早期，電廠普遍采用平衡筒差壓式的方法，但由于凝汽器為負(fù)壓系統(tǒng)，如果取樣管和平衡筒稍有泄漏，水位測(cè)量準(zhǔn)確性就會(huì)受到影響。差壓式測(cè)量常用的安裝方式有三種：外置平衡容器式、內(nèi)置平衡容器式和干腿式。

1.1 外置平衡容器式

外置平衡容器式安裝原理如圖1所示，它要求平衡容器盡量靠近凝汽器，且平衡容器至凝汽器的連接管直徑較粗，連接管內(nèi)壁下沿標(biāo)高略高于凝汽器的最高水位。同時(shí)，確保測(cè)量系統(tǒng)安裝無泄漏，平衡容器內(nèi)水位始終不低于凝汽器最高水位，此水位恒定作為變送器的正壓側(cè)，水位變化值通過負(fù)壓側(cè)壓力反映。根據(jù)測(cè)量差壓值反函數(shù)，計(jì)算出水位測(cè)量值。

1.2 內(nèi)置平衡容器式

內(nèi)置平衡容器式是指平衡容器裝在凝汽器內(nèi)部，安裝原理如圖2所示。平衡容器裝在能被凝結(jié)水淋到的位置，容器口標(biāo)高略高于凝汽器的最高水位。平衡容器為喇叭形、開口可溢水容器，并保持滿水恒定液位作為測(cè)量的正壓側(cè)。如果平衡容器難以接收到凝結(jié)水，可增加虛線連接管，從凝泵出口引一根小管至平衡容器補(bǔ)水，以保證平衡容器滿水。

1.3 干腿式

干腿式是指水位變送器的負(fù)壓側(cè)取樣管干燥無水，水位變化通過正壓側(cè)反映，水位與差壓值成正比，安裝原理如圖3所示。汽側(cè)取樣點(diǎn)高于凝汽器最高水位，管子向上抬高2.5 m以上，以減少凝結(jié)水流入干腿。變送器及兩側(cè)管子與凝汽器底部在同一水平線，在干腿出口設(shè)置蓄水罐，用于收集凝結(jié)水。為保證負(fù)壓側(cè)干燥無水狀態(tài)，需定期對(duì)蓄水罐進(jìn)行疏水操作。疏水時(shí)，先關(guān)閉A閥，再打開B，C閥排水。

2 導(dǎo)波雷達(dá)凝汽器水位測(cè)量方法

由于凝汽器處在負(fù)壓環(huán)境中，采用差壓變送器測(cè)量凝汽器水位時(shí)，如果測(cè)量管路稍有泄漏，測(cè)量筒內(nèi)的凝結(jié)水就會(huì)被吸入凝汽器，從而導(dǎo)致液位測(cè)量不準(zhǔn)確。隨著儀表技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)波雷達(dá)變送器逐漸被廣泛應(yīng)用于密閉容器液位測(cè)量中，嶺澳二期核電站凝汽器液位測(cè)量采用的就是該技術(shù)，測(cè)量原理如圖4所示。磁翻板液位計(jì)用于就地液位指示，導(dǎo)波雷達(dá)用于液位遠(yuǎn)傳，液位變送器脈沖發(fā)射裝置安裝在外置平衡容器上部，變送器不斷發(fā)射電磁脈沖，當(dāng)遇到被測(cè)介質(zhì)表面時(shí)，部分脈沖被反射回脈沖接收裝置，根據(jù)發(fā)射、接收的時(shí)間差計(jì)算得出液位測(cè)量值。

3 兩種方法的比較

差壓式液位變送器和導(dǎo)波雷達(dá)變送器都被廣泛應(yīng)用，但由于各自特點(diǎn)不同，應(yīng)用的場(chǎng)合稍有不同：差壓式液位測(cè)量由于成本低廉、安裝方便，被廣泛應(yīng)用在正壓環(huán)境的水位測(cè)量中；而導(dǎo)波雷達(dá)變送器測(cè)量精度高，測(cè)量不受負(fù)壓環(huán)境影響，且維護(hù)工作量和成本較小，被廣泛應(yīng)用于負(fù)壓環(huán)境的水位測(cè)量中。

4 凝汽器水位調(diào)節(jié)方法

在核電站中，冷凝器水位控制普遍采用PI調(diào)節(jié)，冷凝器水位隨負(fù)荷線性增長(zhǎng)，控制簡(jiǎn)單、靈活。

5 結(jié)束語

大亞灣核電站凝汽器水位變送器采用干腿式液位安裝，測(cè)量準(zhǔn)確，運(yùn)行效果良好，但安裝過程復(fù)雜，占用空間大，運(yùn)行和維護(hù)成本較高。嶺澳二期核電站凝汽器液位測(cè)量采用導(dǎo)波雷達(dá)液位變送器，有效克服了真空環(huán)境測(cè)量不準(zhǔn)確的問題，且運(yùn)行、維護(hù)方便，被廣泛應(yīng)用于負(fù)壓環(huán)境的液位測(cè)量中。

凝汽器水位調(diào)節(jié)采用單回路控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采用常規(guī)PI調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定，可以滿足電站各種運(yùn)行工況的要求。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭少鵬.凝汽器水位變送器的安裝形式及比較[J].電力建設(shè)，2002（01）.

[2]蘇林森.900 MW壓水堆核電站系統(tǒng)與設(shè)備[M].北京：原子能出版社，2005.

[3]潘先偉，蔣道鐘，穆斌.除氧器和凝汽器水位只能均衡控制系統(tǒng)的應(yīng)用[J].上海電力學(xué)院學(xué)報(bào)，2005（03）.

〔編輯：李玨〕

Abstract： Put forward the condenser regulation of the China improved 3rd Ring Rd PWR（CPR1000）. This article detailed two ways of condenser level measurement including differential pressure and guided wave radar. For the installation of differential pressure transmitter on condenser，there are normally three methods including external balance container， internal balance container and try legs container. Guided wave radar was used in condenser level measurement of Lingao phase 2 nuclear power plant， in which inaccurate measurement results caucused by vacuum environment was overcame and operation and maintenance was convenient.

Key words： nuclear power plants； condenser； level measurement； level adjustment

摘 要：簡(jiǎn)單介紹了核電站凝汽器水位調(diào)節(jié)的方法，常用的主要有差壓式和導(dǎo)波雷達(dá)式兩種。其中，差壓式有三種安裝方式：外置平衡容器式、內(nèi)置平衡容器式和干腿式。嶺澳二期核電站采用導(dǎo)波雷達(dá)式，該方法克服了真空導(dǎo)致液位測(cè)量不準(zhǔn)確的問題，且運(yùn)行、維護(hù)方便。

關(guān)鍵詞：核電站；凝汽器；水位測(cè)量；水位調(diào)節(jié)

中圖分類號(hào)：TK264.1+1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）14-0007-02

凝汽器水位測(cè)量和調(diào)節(jié)對(duì)機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行至關(guān)重要，因?yàn)槟魉贿^高，會(huì)使凝結(jié)水過冷度增加、真空下降，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致汽輪機(jī)低壓缸安全門爆破；凝汽器水位過低，會(huì)引起凝泵汽化，可能導(dǎo)致設(shè)備損壞。因此，選擇適合核電廠凝汽器水位測(cè)量和調(diào)節(jié)的方法尤為重要。

1 差壓式凝汽器水位測(cè)量方法

在發(fā)電廠，凝汽器水位測(cè)量一直是一個(gè)難題。在早期，電廠普遍采用平衡筒差壓式的方法，但由于凝汽器為負(fù)壓系統(tǒng)，如果取樣管和平衡筒稍有泄漏，水位測(cè)量準(zhǔn)確性就會(huì)受到影響。差壓式測(cè)量常用的安裝方式有三種：外置平衡容器式、內(nèi)置平衡容器式和干腿式。

1.1 外置平衡容器式

外置平衡容器式安裝原理如圖1所示，它要求平衡容器盡量靠近凝汽器，且平衡容器至凝汽器的連接管直徑較粗，連接管內(nèi)壁下沿標(biāo)高略高于凝汽器的最高水位。同時(shí)，確保測(cè)量系統(tǒng)安裝無泄漏，平衡容器內(nèi)水位始終不低于凝汽器最高水位，此水位恒定作為變送器的正壓側(cè)，水位變化值通過負(fù)壓側(cè)壓力反映。根據(jù)測(cè)量差壓值反函數(shù)，計(jì)算出水位測(cè)量值。

1.2 內(nèi)置平衡容器式

內(nèi)置平衡容器式是指平衡容器裝在凝汽器內(nèi)部，安裝原理如圖2所示。平衡容器裝在能被凝結(jié)水淋到的位置，容器口標(biāo)高略高于凝汽器的最高水位。平衡容器為喇叭形、開口可溢水容器，并保持滿水恒定液位作為測(cè)量的正壓側(cè)。如果平衡容器難以接收到凝結(jié)水，可增加虛線連接管，從凝泵出口引一根小管至平衡容器補(bǔ)水，以保證平衡容器滿水。

1.3 干腿式

干腿式是指水位變送器的負(fù)壓側(cè)取樣管干燥無水，水位變化通過正壓側(cè)反映，水位與差壓值成正比，安裝原理如圖3所示。汽側(cè)取樣點(diǎn)高于凝汽器最高水位，管子向上抬高2.5 m以上，以減少凝結(jié)水流入干腿。變送器及兩側(cè)管子與凝汽器底部在同一水平線，在干腿出口設(shè)置蓄水罐，用于收集凝結(jié)水。為保證負(fù)壓側(cè)干燥無水狀態(tài)，需定期對(duì)蓄水罐進(jìn)行疏水操作。疏水時(shí)，先關(guān)閉A閥，再打開B，C閥排水。

2 導(dǎo)波雷達(dá)凝汽器水位測(cè)量方法

由于凝汽器處在負(fù)壓環(huán)境中，采用差壓變送器測(cè)量凝汽器水位時(shí)，如果測(cè)量管路稍有泄漏，測(cè)量筒內(nèi)的凝結(jié)水就會(huì)被吸入凝汽器，從而導(dǎo)致液位測(cè)量不準(zhǔn)確。隨著儀表技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)波雷達(dá)變送器逐漸被廣泛應(yīng)用于密閉容器液位測(cè)量中，嶺澳二期核電站凝汽器液位測(cè)量采用的就是該技術(shù)，測(cè)量原理如圖4所示。磁翻板液位計(jì)用于就地液位指示，導(dǎo)波雷達(dá)用于液位遠(yuǎn)傳，液位變送器脈沖發(fā)射裝置安裝在外置平衡容器上部，變送器不斷發(fā)射電磁脈沖，當(dāng)遇到被測(cè)介質(zhì)表面時(shí)，部分脈沖被反射回脈沖接收裝置，根據(jù)發(fā)射、接收的時(shí)間差計(jì)算得出液位測(cè)量值。

3 兩種方法的比較

差壓式液位變送器和導(dǎo)波雷達(dá)變送器都被廣泛應(yīng)用，但由于各自特點(diǎn)不同，應(yīng)用的場(chǎng)合稍有不同：差壓式液位測(cè)量由于成本低廉、安裝方便，被廣泛應(yīng)用在正壓環(huán)境的水位測(cè)量中；而導(dǎo)波雷達(dá)變送器測(cè)量精度高，測(cè)量不受負(fù)壓環(huán)境影響，且維護(hù)工作量和成本較小，被廣泛應(yīng)用于負(fù)壓環(huán)境的水位測(cè)量中。

4 凝汽器水位調(diào)節(jié)方法

在核電站中，冷凝器水位控制普遍采用PI調(diào)節(jié)，冷凝器水位隨負(fù)荷線性增長(zhǎng)，控制簡(jiǎn)單、靈活。

5 結(jié)束語

大亞灣核電站凝汽器水位變送器采用干腿式液位安裝，測(cè)量準(zhǔn)確，運(yùn)行效果良好，但安裝過程復(fù)雜，占用空間大，運(yùn)行和維護(hù)成本較高。嶺澳二期核電站凝汽器液位測(cè)量采用導(dǎo)波雷達(dá)液位變送器，有效克服了真空環(huán)境測(cè)量不準(zhǔn)確的問題，且運(yùn)行、維護(hù)方便，被廣泛應(yīng)用于負(fù)壓環(huán)境的液位測(cè)量中。

凝汽器水位調(diào)節(jié)采用單回路控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采用常規(guī)PI調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定，可以滿足電站各種運(yùn)行工況的要求。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭少鵬.凝汽器水位變送器的安裝形式及比較[J].電力建設(shè)，2002（01）.

[2]蘇林森.900 MW壓水堆核電站系統(tǒng)與設(shè)備[M].北京：原子能出版社，2005.

[3]潘先偉，蔣道鐘，穆斌.除氧器和凝汽器水位只能均衡控制系統(tǒng)的應(yīng)用[J].上海電力學(xué)院學(xué)報(bào)，2005（03）.

〔編輯：李玨〕

Abstract： Put forward the condenser regulation of the China improved 3rd Ring Rd PWR（CPR1000）. This article detailed two ways of condenser level measurement including differential pressure and guided wave radar. For the installation of differential pressure transmitter on condenser，there are normally three methods including external balance container， internal balance container and try legs container. Guided wave radar was used in condenser level measurement of Lingao phase 2 nuclear power plant， in which inaccurate measurement results caucused by vacuum environment was overcame and operation and maintenance was convenient.

Key words： nuclear power plants； condenser； level measurement； level adjustment