一種高壓加熱器疏水液位控制輔助裝置的設計

陳玉華

（江蘇電子信息職業(yè)學院智能制造學院，江蘇 淮安 223003）

1 問題的提出

高壓加熱器是壓水堆核電站常規(guī)島中的重要輔機設備[1]。高壓加熱器的安全投運，不僅可以提高機組的熱效率，還能確保核電站的安全可靠運行[2]。高壓加熱器疏水位控制包括浮球控制、電動控制和氣動控制。其中，浮球液位控制器適用于對各種容器內液體的液位控制，當液位到達上、下切換值時，控制器觸點發(fā)出通斷開關式信號；與氣動液位控制器類似，電動液位控制器中浮筒利用置換原理，將浮力轉換為機械運動，引起擺臂及切線臂的微小位移，使高低液位對應的接近開關動作，輸出ON/OFF電氣信號，控制電動閥開閉，實現液位控制。

傳統的液位控制方法存在壽命短和工作性能不太可靠的問題，控制的水位的范圍也比較大，而且一旦產生的太多汽水混合物排入大氣，就造成了能源的浪費。因為在高壓加熱器內，本身水位都不穩(wěn)定，測得的數據也不會很準確，導致水位的控制得不到非常精準的數值，影響工作人員對液位的判斷?；诖?，有必要針對傳統高壓加熱器水位不穩(wěn)的問題，提供一種更為實用的高壓加熱器疏水液位控制輔助裝置。

2 高壓加熱器疏水液位控制輔助裝置的設計

2.1 基本結構

如圖1所示，高壓加熱器疏水液位控制輔助裝置的主要結構為：高壓加熱器外壁上設有通水管，內壁設有安裝部，安裝部包括第一安裝部和第二安裝部，第一安裝部與通水管相連接，高壓加熱器內壁還設有浮動板。

圖1 高壓加熱器疏水液位控制輔助裝置的剖視圖

如圖2所示，浮動板兩側分別設有第一配合件和第二配合件，第一配合件與第一安裝部相配合，第二配合件與第二安裝部滑動連接；浮動板內設有空腔，空腔與通水管相連通，浮動板頂部設有不止一個通水孔，通水孔與空腔相連通。

圖2 浮動板的結構示意圖

第一安裝部為安裝環(huán)，第一配合件為圓環(huán)，圓環(huán)的尺寸與安裝環(huán)相匹配，這樣第一安裝部和第一配合件會安裝得更加穩(wěn)定。第二安裝部為凹槽，第二配合件為配合環(huán)，配合環(huán)與凹槽滑動連接。因為高壓加熱器內部的水面會進行上下的浮動，第二配合件可以在凹槽進行滑動，這樣第二配合件會隨水位的晃動進行上下的浮動。凹槽的長邊的方向與高壓加熱器的軸向方向保持一致，這樣可以保證第二配合件的滑動保持豎直方向。如果水位恰好高于預定位置一點，也會有多余的水進入浮動板，這樣可以穩(wěn)定高壓加熱器內部的水位。

通水孔設于浮動板的頂部，通水孔沿浮動板的周向均勻間隔排布。浮動板上設有圓弧槽，圓弧槽的截面為圓弧形，圓弧槽與浮動板的頂部和底部均連通，圓弧槽的頂部與通水孔相連接。高于浮動板頂部的水會直接進入浮動板頂部設的通水孔，進而通過與第一安裝部相連通的通水管排出高壓加熱器外進行循環(huán)使用。

如圖3所示，高壓加熱器上安裝有液位計，用于觀察高壓加熱器內的水位。高壓加熱器的側壁上設有安裝槽，液位計與安裝槽相配合。高壓加熱器上還安裝有液位控制模塊，液位控制模塊設于高壓加熱器的一側，并與高壓加熱器的側壁和底部均連接。

圖3 高壓加熱器疏水液位控制輔助裝置的軸測圖

2.2 工作原理

如圖4所示，液位控制模塊的工作過程為：當高壓加熱器內的水位上升時，汽量信號減小，通過氣相管傳遞給汽液兩相流疏水器，汽液兩相流疏水器內液位上升，疏水排水量增大，最終使高壓加熱器內的水位下降；反之，當高壓加熱器內的水位下降時，汽量信號增大，通過氣相管傳遞給汽液兩相流疏水器，汽液兩相流疏水器內的液位減小，疏水排出量減少，最終使高壓加熱器內的水位上升，從而達到控制水位目的。

圖4 高壓加熱器疏水液位控制輔助裝置的使用狀態(tài)參考圖

本設計提供的高壓加熱器疏水液位控制輔助裝置，可以使高壓加熱器內的水位更加平穩(wěn)，使水位的測量更加準確；畢竟液位控制模塊的調節(jié)是小范圍的水位情況，在水位出現過多而且液位控制模塊的調節(jié)不過來時，因為高壓加熱器疏水液位控制輔助裝置，可以快速地把高壓加熱器內的水汽排出，排出的水汽可以循環(huán)使用，也不會浪費能源。具體工作原理為：根據預定的水位，浮動板安裝于高壓加熱器內部預定的高度，因為浮動板的高度跟水位相對應，如果水位高于浮動板，那么沸騰的水和水汽會通過通水孔進入浮動板內的空腔，這樣進入空腔的水會通過通水管排出高壓加熱器外，重新循環(huán)使用；當水位低于浮動板，液位控制模塊從高壓加熱器往外排出的水會變少，最終水位上升，這樣就可以穩(wěn)定高壓加熱器內的水位。

3 高壓加熱器疏水液位控制裝置的特點

本設計解決了傳統技術中存在的缺陷，有利于提高高壓加熱器水位的穩(wěn)定性和精準性。

1）因為浮動板為圓環(huán)形板，而且圓環(huán)內部設有圓弧槽，圓弧槽的頂部又與通水孔相通。圓環(huán)底部對沸騰的水面有平穩(wěn)的作用，這樣沸騰的水會集中于圓環(huán)中間的圓弧槽內進行沸騰，帶動浮動板也進行晃動，通水孔在浮動板上均勻排布，這樣浮動板上對水流的采集也是均勻的，不會因為浮動板的晃動而影響浮動板對水流的采集。

2）第一安裝部與通水管相連接，這樣浮動板內收集的水可以隨時從通水管排到高壓加熱器外，可以大大提升高壓加熱器內當水非常多需要往外排的時候的排水效率。

3）因為第二配合件與第二安裝部滑動連接，這樣第二配合件可以在第二安裝部上進行上下的晃動，當水位正好高于預定高度一點時，第二安裝部因為沸騰的水而進行的晃動，浮動板上的通水孔就可以把高于浮動板的多余的水汽進行收集，進而以保證測得數據的準確性，這樣的話，高壓加熱器外的液位計所測得數據也會比傳統液位控制的數據±50 mm更小。