TEP除氣裝置液位控制及故障分析

樊鵬飛+吳林飛

摘 要：簡(jiǎn)要介紹了秦山第二核電廠(chǎng)3/4#機(jī)組TEP系統(tǒng)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(jì)）液位波動(dòng)相關(guān)的故障。在結(jié)合試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行實(shí)踐的基礎(chǔ)上，對(duì)這些故障的現(xiàn)象和產(chǎn)生原因進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并有針對(duì)性地制定和實(shí)施了相應(yīng)的解決方案，較好地解決了除氣塔因液位波動(dòng)而引起的相關(guān)故障，為當(dāng)前機(jī)組運(yùn)行和以后同類(lèi)型機(jī)組的調(diào)試提供了參考。

關(guān)鍵詞：3TEP 101MN；除氣裝置；液位控制；故障類(lèi)型

中圖分類(lèi)號(hào)：TM621.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.02.080

自秦山二期3/4#機(jī)組調(diào)試啟動(dòng)以來(lái)，多次出現(xiàn)因除氣裝置啟動(dòng)受阻或除氣效率不穩(wěn)定等問(wèn)題而產(chǎn)生的不可用事件。其中，3TEP 101MN相關(guān)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(guò)監(jiān)測(cè)和控制101MN，可以有效控制除氣塔運(yùn)行的穩(wěn)定性，并提高其運(yùn)行指標(biāo)。本文在理論分析的基礎(chǔ)上結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，對(duì)3TEP 101MN各項(xiàng)故障的原因進(jìn)行了分析，并找出了解決方案和應(yīng)對(duì)措施。

1 除氣裝置液位控制原則

3TEP 101MN用于測(cè)量除氣塔和平衡槽的液位，設(shè)置高液位和低液位報(bào)警定值，分別為+238 mm和-130 mm，均會(huì)觸發(fā)除氣塔跳閘保護(hù)并閉鎖其再啟動(dòng)。同時(shí)，3TEP 101MN參與控制除氣塔進(jìn)料閥3TEP 027VP的開(kāi)度，調(diào)節(jié)和控制除氣塔的液位。

除氣塔液位過(guò)高或過(guò)低，均會(huì)影響其除氣效果，甚至觸發(fā)保護(hù)，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(shè)備結(jié)構(gòu)特性導(dǎo)致的虛假液位和因除氣裝置運(yùn)行特性導(dǎo)致的液位異常。

2.1 因設(shè)備結(jié)構(gòu)特性導(dǎo)致的虛假液位故障

2.1.1 漂表

上文已經(jīng)介紹，3TEP 101MN的負(fù)壓側(cè)設(shè)置了平衡罐并通過(guò)儀表遷移補(bǔ)償了平衡罐液柱所產(chǎn)生的壓差。除氣塔長(zhǎng)期運(yùn)行和備用期間，平衡罐內(nèi)充注的水可能逐漸蒸發(fā)，如果未得到及時(shí)補(bǔ)充，其形成的液柱高度會(huì)逐漸下降，那么相對(duì)于3TEP 101MN來(lái)說(shuō)，正負(fù)壓腔的壓差變大，導(dǎo)致液位計(jì)顯示升高。對(duì)于這種現(xiàn)象，我們采用定期通過(guò)REA水泵充水的方法來(lái)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(dǎo)致虛假液位的第二個(gè)重要因素是由于儀表正負(fù)壓腔感應(yīng)除氣塔壓力變化的速度不一致而導(dǎo)致的液位振蕩。除氣塔頂部壓力的變化通過(guò)上部氣相空間傳遞到負(fù)壓腔，這個(gè)變化傳遞到正壓腔需要整個(gè)壓力波動(dòng)穿過(guò)全部氣相區(qū)域和部分液相區(qū)域。也就是說(shuō)，壓力波傳遞到正壓腔和負(fù)壓腔并不是同時(shí)的，那么相對(duì)3TEP 101MN來(lái)說(shuō)，在整個(gè)過(guò)程中，其兩端的壓差是在變化的，其顯示的液位也會(huì)隨之波動(dòng)。這個(gè)壓差變化能引起足夠大的液位變化，從而導(dǎo)致除氣塔的高低液位保護(hù)。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，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(rèn)為是真實(shí)液位變化所致。為了避免以上故障的發(fā)生，我們給3TEP 101MN設(shè)置了濾波參數(shù)，濾波延時(shí)參數(shù)設(shè)置為5 s，振蕩周期小于5 s的波動(dòng)均不被接受，從而濾除了因壓力變化而導(dǎo)致該液位計(jì)的高頻振蕩，提高了液位計(jì)的穩(wěn)定性，使液位計(jì)顯示與當(dāng)前實(shí)際液位保持一致。該方案在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施以后，液位計(jì)波動(dòng)趨于穩(wěn)定，不再出現(xiàn)因瞬間的壓力變化而發(fā)生液位振蕩的現(xiàn)象。

2.2 液位異常

2.2.1 液位下降

目前，秦山二期3/4#機(jī)組的大部分自動(dòng)調(diào)節(jié)閥均采用了PID控制器（比例積分微分調(diào)節(jié)器）。其中，微分環(huán)節(jié)能夠提高了閥門(mén)動(dòng)作的靈敏度，通過(guò)探測(cè)液位變化率給出一個(gè)前饋控制量，從而達(dá)到提前自動(dòng)干預(yù)的效果。然而，增加微分環(huán)節(jié)以后，調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作將變得頻繁，不利于液位的穩(wěn)定。因此，我廠(chǎng)采用的PID控制器一般不設(shè)置微分環(huán)節(jié)，很多情況下，前饋控制均需由操作人員手動(dòng)干預(yù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

通常情況下，除氣塔向狀態(tài)5切換時(shí)，我們建議將進(jìn)料閥3TEP 027VP手動(dòng)設(shè)定30%的初始開(kāi)度，然后將其置于自動(dòng)位置，這個(gè)30%開(kāi)度的提前量有效補(bǔ)償了排料三通閥3TEP 033VP轉(zhuǎn)向生產(chǎn)時(shí)除氣塔向中間貯槽排放的料液體積，相當(dāng)于對(duì)3TEP 027VP人為設(shè)置了一個(gè)前饋控制環(huán)節(jié)，使除氣塔狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)的液位變化趨于平緩，甚至不會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。

2.2.2 液位變化滯后

因除氣塔上部塔板引起的緩沖效應(yīng)，導(dǎo)致進(jìn)料閥開(kāi)度過(guò)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(jìn)料液進(jìn)入后在塔板上會(huì)有一定時(shí)間的停留。因此，當(dāng)除氣塔進(jìn)料調(diào)節(jié)閥開(kāi)度3TEP 027VP變大，進(jìn)料流量增加時(shí)，除氣塔的液位變化會(huì)滯后于閥門(mén)開(kāi)度的變化。操作人員如果試圖要提高3TEP 101MN液位，當(dāng)一次性給予3TEP 027VP的開(kāi)度太大，或者開(kāi)度較小，未觀(guān)察到液位變化時(shí)而繼續(xù)加大開(kāi)度，那么當(dāng)觀(guān)察到3TEP 101MN開(kāi)始快速上漲時(shí)，往往已有足量的水補(bǔ)入除氣塔塔板上，即使立即關(guān)小3TEP 027VP，仍然有可能引起除氣塔液位高報(bào)，從而導(dǎo)致除氣塔跳閘。這個(gè)滯緩效應(yīng)迫使我們?cè)诳刂瞥龤馑何粫r(shí)，應(yīng)逐步增大或減小進(jìn)料閥開(kāi)度，遵循“每10 s一步，每步不應(yīng)超過(guò)5%，最大開(kāi)度一般不超過(guò)50%”的原則，穩(wěn)步提高除氣塔液位。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)影響TEP除氣裝置液位的各種因素進(jìn)行分析，確認(rèn)了造成除氣裝置液位異常的根本原因，并通過(guò)分析和驗(yàn)證，找出了有針對(duì)性的解決方案，解決了除氣裝置運(yùn)行中發(fā)生的由液位引起的故障，保證了可復(fù)用廢水的處理功能，避免因除氣塔液位故障產(chǎn)生I0.相關(guān)故障處理方案在現(xiàn)場(chǎng)得到了充分應(yīng)用，目前TEP系統(tǒng)運(yùn)行良好，對(duì)提高三廢系統(tǒng)設(shè)備的可靠性起到了積極作用。

〔編輯：王霞〕