核島差壓變送器水封問題的解決方案及坡度測量儀器的創(chuàng)新應用

李 鋒 胡 鵬 趙子樣 韋國康 鄭清錦

(福建寧德核電有限公司，福建 寧德 355200)

0 引言

核島差壓變送器主要用于測量液位、流量等信號，參與控制和保護等。儀表的安裝情況和成品的保護直接關系到儀表的可靠性。在儀表巡檢、冷凝罐處理及管線專項檢查過程中，曾發(fā)現(xiàn)蒸發(fā)器液位變送器從負壓側取樣口到冷凝罐的管線存在倒坡，有積水可能；蒸發(fā)器液位變送器負壓側冷凝罐下方膨脹環(huán)管線坡度不滿足要求，管線方向改變時最小坡度不滿足≥2%要求；主蒸汽流量變送器存在取樣管線與柵格板、支架等剮蹭、磨損、有凹坑、拉伸受力等現(xiàn)象，同時存在膨脹環(huán)上下兩端處在同一固定支架的現(xiàn)象，無法起到緩沖作用。對此，需要從技術上入手，制定詳細的方案，節(jié)約時間成本和人力成本，并且有效降低人為操作和數(shù)據(jù)處理引入的人為失誤風險，解決核島差壓變送器負壓側水封、取樣管坡度等帶來的儀表異常問題。

1 水封帶來的影響

主蒸汽系統(tǒng)3個環(huán)路共有6個主蒸汽流量變送器，每個環(huán)路2個，分別測量一、二、三環(huán)路主蒸汽管線上的蒸汽流量，6個蒸汽流量變送器非孔板測量方式，均利用了“蒸汽發(fā)生器上封頭至主蒸汽管道彎頭之間形成的蒸汽差壓與流量的平方成正比”的原理來測量蒸汽流量。蒸發(fā)器的水位變送器共有15個，每臺蒸汽發(fā)生器配有5個水位變送器。

結合圖1，正常情況下，冷凝罐入口一次門A1前后差壓△P=0，SG中的蒸汽壓力P與冷凝罐中的壓力PH1相等，此時變送器MD兩側的壓力差計算如下：

圖1 主蒸汽流量變送器安裝示意圖

MD1=(PH1+Hg)-(PL+ Hg)

=PH1-PL=P-PL

一旦冷凝罐一次門A1處出現(xiàn)輕微堵塞，由于蒸汽冷凝的速度很快，高壓側冷凝罐內蒸汽壓力下降為PH2，小于SG中的壓力P，此時在變送器MD兩側的壓力差計算如下：

MD2=(PH2+Hg)-(PL+ Hg)=PH2-PL

由于(PH2-PL)<(P-PL)，即△MD2<△MD1，此時變送器的輸出值將變小，DCS歷史曲線將向下跳變。

由于一次門A1前后形成了一個差壓△P=P-PH2，且P>PH2，此時若SG中的蒸汽又將一次門A1堵塞部位沖開，SG中的蒸汽再次進入冷凝罐，使冷凝罐的壓力PH2上升至PH1=P,從而使變送器的差壓輸出值△MD2上升至△MD1，則DCS歷史曲線會向上跳變回正常值。

2 儀表安裝技術要求

2.1 管的坡度要求

儀表管的坡度要求，在傳感器安裝標準圖和儀表管道布置圖有明確的指示。除非特別提出向上傾斜的要求，儀表管推薦是向下傾斜，在儀表根閥和傳感器之間有10%的坡度(包含膨脹環(huán)，如有)。如果現(xiàn)場無法滿足10%的坡度要求，至少也要保證有2%的坡度[1]。從根閥到冷凝罐之間應該有10%～50%的坡度。

由于本橋采用大跨度公鐵兩用斜拉橋，桿件受力大，Q370q和Q420q鋼板已經(jīng)不能滿足大橋的制造需要，在受力大的高塔區(qū)16個節(jié)間下弦桿及鐵路橋面采用了我國第六代橋梁鋼Q500qE。下弦桿效果如圖2所示，高塔區(qū)下弦桿受力大，且內有錨箱構造，鋼板厚度大，為保證工程焊接質量，需要對Q500qE鋼進行全面地焊接性試驗研究。

如果儀表管需要沿地敷設很長一段管道，坡度小于2%也是可以接受的，但一定注意不要平鋪或發(fā)生反方向向上傾斜的現(xiàn)象。

2.2 系統(tǒng)測量

與這些測量有關的傳感器通常安裝位置比儀表接頭位置低。所有沿儀表管線路徑坡度必須≥2%，且必須坡向下朝著傳感器。

2.3 排煙系統(tǒng)測量

與這些測量有關的傳感器安裝位置應比儀表接頭位置高。所有沿儀表管線路經(jīng)坡度必須≥2%且必須向下朝著壓力管道。

3 方案的制定

3.1 坡度測量儀器的應用

高度尺測量如圖2所示。

圖2 高度尺測量

水平儀測量如圖3所示。

圖3 水平儀測量

傾角儀測量的特點是功能強大，快速測量，直觀顯示，測量0～90°，精度±0.15°。其中，絕對測量模式顯示被側面與水平面之間的角度，相對測量模式測量兩個被測面的相對夾角。

3.2 詳細的檢查方案

①檢查重要變送器取樣管線安裝情況，包括坡度、剮蹭、膨脹環(huán)安裝等。

②檢查是否存在倒坡現(xiàn)象。

③有高壓蒸汽類的變送器，對一/二次閥安裝方向檢查。

④如果發(fā)現(xiàn)管線存在倒坡、剮蹭、儀表管線閥門安裝不規(guī)范，則需要進行處理。

⑤要求：負壓側一次閥比蒸汽發(fā)生器取樣口高，水平管線有一定的坡度，具體為：A1>A2>B1>B2>B3>B4。

圖4 蒸汽發(fā)生器水位測量示意圖

3.3 實施效果

采用水平尺檢查儀表的水平情況，根據(jù)傾斜方向判斷是否與安裝標準一致。第二步是通過高度尺測量高度差，通過直尺測量管線的長度，進而計算實際的坡度，核實是否滿足安裝標準。

相比之下，采用坡度測量儀器顯得容易得多。結合取樣管的實際安裝位置，通過測量直接得出實際坡度，結合安裝標準進行分析，可以跳過復雜的測量和計算過程。這相對于傳統(tǒng)做法更加科學、有效。

解決儀表管線坡度問題，一方面對于取樣口到冷凝罐側的管線來說，有利于凝結水的流通而不形成水封，另一方面對于水實體的管線來說，有利于氣泡排出，進而保證了壓力傳輸?shù)恼_性和儀表顯示的精確度。

以其中一臺機組的處理數(shù)據(jù)為例，調整前儀表管線存在不同程度的倒坡，這種情況可能會引起水封，導致壓力傳遞不暢，進而導致儀表測量的差壓出現(xiàn)異常，儀表顯示出現(xiàn)波動或偏差大。針對這種情況，可以采用坡度測量儀器進行精確測量，對數(shù)據(jù)進行分析，明確需要處理的管線，并按照詳細的檢查方案進行處理后，確認調整后的出口管線坡度滿足規(guī)范要求，取樣管安裝規(guī)范，在儀表運行期間加強監(jiān)視，確認達到預期效果。經(jīng)過長時間的跟蹤且運行至今，未出現(xiàn)因坡度導致儀表異常故障的情況，即調整后儀表故障的情況為0。

表1 調整前后的數(shù)據(jù)及故障數(shù)據(jù)

4 結束語

本次主要是針對核島變送器負壓側水封的問題開展一系列的研究，此方案易于推廣，通過深入分析水封對核島重要差壓變送器帶來的具體影響，進一步擴展排查現(xiàn)場變送器的安裝情況，利用簡易、便攜的儀器及時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場儀表存在的問題并予以解決，從而有效避免日常期間可能出現(xiàn)的儀表波動情況，保證了機組的安全穩(wěn)定運行。