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.