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差壓變送器

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差壓變送器在核電站一回路水位測(cè)量中的選型與技術(shù)驗(yàn)證

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 摘 要:壓水堆核電站中,一回路水位測(cè)量主要用于監(jiān)測(cè)堆芯淹沒情況的壓力容器水位測(cè)量和用于監(jiān)測(cè)穩(wěn)壓器的汽水雙相狀態(tài)穩(wěn)壓器水位測(cè)量,兩種水位測(cè)量都廣泛采用了差壓式儀表。針對(duì)實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)的偏差以及不容易采用傳統(tǒng)方法校驗(yàn)的問題,本文對(duì)測(cè)量原理和交叉驗(yàn)證的方法進(jìn)行了分析,提出了更加方便可行的方法,從而更好地保證了核電站的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。Jpn壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

 
0  引言
        壓水堆核電站在停堆之后堆芯核燃料仍有穩(wěn)態(tài)功率百分之幾的衰變熱產(chǎn)生,需要持續(xù)地冷卻。因此,監(jiān)測(cè)一回路冷卻水的裝水量有著十分重要的意義。目前,國內(nèi)CNP1000和CPR1000等廣泛建造的“二代加”核電技術(shù)均采用了差壓式變送器測(cè)量一回路水位。差壓式儀表通過測(cè)量承壓容器頂部和底部的差壓,經(jīng)過密度補(bǔ)償后計(jì)算實(shí)際液位值。一回路水位測(cè)量主要用于監(jiān)測(cè)堆芯淹沒情況的壓力容器水位測(cè)量和用于監(jiān)測(cè)穩(wěn)壓器的汽水雙相狀態(tài)穩(wěn)壓器水位測(cè)量。
 
1 一回路儀表的使用
        堆芯水位測(cè)量和穩(wěn)壓器水位測(cè)量,取樣點(diǎn)在一回路的不同標(biāo)高和位置,如圖1所示。
 
        RCP007/008/011MN使用了分體式壓差變送器,用于表征熱態(tài)穩(wěn)壓器的液位,測(cè)量范圍為-6m~3.8m。
        RCP012MN使用了羅斯蒙特差壓變送器,用于表征冷態(tài)穩(wěn)壓器的液位,測(cè)量范圍為-6m~3.8m。
        RCP090-095MN使用了智能差壓變送器,用于測(cè)量壓力容器液位 [1] 。RCP090/091MN在開蓋/泄壓模式下量程為8.5m~13.35m。在壓力殼模式下,用于CCMS堆芯液位測(cè)量。
        RCP098MN為差壓變送器,用于表征冷態(tài)一回路液位,測(cè)量范圍8.7m~20m。
 
本文針對(duì)穩(wěn)壓器水位測(cè)量以及堆芯水位測(cè)量等儀表進(jìn)行分析。
 
1.1 穩(wěn)壓器水位測(cè)量?jī)x表
        RCP007/008/011MN:正常運(yùn)行時(shí),穩(wěn)壓器內(nèi)部是汽液兩相,負(fù)壓側(cè)用冷凝罐將蒸汽冷凝成水,然后水壓作用在隔離膜片上,#后通過毛細(xì)管把壓力傳遞到儀表。RP模式下穩(wěn)壓器內(nèi)的壓力是155bar,溫度在345℃左右,儀表計(jì)算書采用此狀態(tài)下的液體密度計(jì)算得來。因此,RCP007/008/011MN指示熱態(tài)狀態(tài)下的穩(wěn)壓器液位 [2] 。
一回路水位測(cè)量?jī)x表
        RCP012MN:負(fù)壓側(cè)有冷凝罐,指示常溫、常壓下穩(wěn)壓器的液位,在一回路充排水過程中,給予操作員以指示。RCP012MN的儀表計(jì)算書采用了壓力1bar,溫度30℃狀態(tài)的液體密度進(jìn)行計(jì)算。因此,RCP012MN指示的是冷態(tài)下的穩(wěn)壓器液位。
 
        RCP098MN:沒有設(shè)置隔離器,負(fù)壓側(cè)測(cè)點(diǎn)和RCP012MN同一個(gè)冷凝容器取出。但是正壓側(cè)測(cè)點(diǎn)取自一回路主管道。計(jì)算書同樣采用了壓力1bar,溫度30℃狀態(tài)的液體密度進(jìn)行計(jì)算。因此,RCP098MN指示的仍然是冷態(tài)下的一回路液位。
 
1.2 壓力容器水位測(cè)量
        RCP090-095MN采用了6000變送器,雙隔離器結(jié)構(gòu),用于堆芯水位測(cè)量。其中 RCP090/091MN為窄量程、RCP092/093MN為寬量程、RCP094/095MN為參考量程 [3] 。寬量程和窄量程的智能壓力變送器有兩個(gè)測(cè)點(diǎn),上測(cè)點(diǎn)位于壓力容器通風(fēng)口處,下測(cè)點(diǎn)位于堆芯測(cè)量系統(tǒng)密封組件處。寬、窄量程公用這對(duì)下測(cè)點(diǎn),在靠近測(cè)點(diǎn)處安有金屬隔離膜盒以隔離一回路冷卻劑。金屬隔離膜盒與微差壓變送器之間用金屬壓力管線連接,金屬壓力管線中為真空充滿除鹽水以傳遞壓力。
 
        參考差壓變送器及其隔離膜盒與寬、窄量程儀表安裝在相同位置,用以模擬失水事故時(shí)安全殼內(nèi)溫度升高,水的密度減小后由測(cè)量毛細(xì)管中的除鹽水所產(chǎn)生的壓力,在后續(xù)的數(shù)據(jù)處理過程中對(duì)因此造成的損耗進(jìn)行補(bǔ)償處理 [4] 。
 
        CCMS堆芯液位測(cè)量計(jì)算。沒有主泵或僅有一臺(tái)主泵運(yùn)行時(shí),窄量程儀表參與水位運(yùn)算。當(dāng)有兩臺(tái)泵及以上運(yùn)行時(shí),寬量程儀表參與水位運(yùn)算 [5] 。正常穩(wěn)態(tài)運(yùn)行中,當(dāng)寬量程投入使用時(shí),壓力容器已經(jīng)不是雙相狀態(tài),因?yàn)樗鼫y(cè)量的只是一回路的壓差,并不是一回路水位的實(shí)際值。
寬/窄量程測(cè)量示意圖
2 一回路水位測(cè)量?jī)x表的功能驗(yàn)證
        堆芯水位測(cè)量和穩(wěn)壓器水位測(cè)量的可用性是核電站監(jiān)控的重點(diǎn)參數(shù)之一,但是傳統(tǒng)的定期校準(zhǔn)方法卻存在很大的局限性。以交叉校準(zhǔn)的方式來進(jìn)行功能驗(yàn)證,能夠有效地解決這個(gè)問題。
 
        為了評(píng)估傳感器偏差對(duì)其功能的危害程度,對(duì)于測(cè)量?jī)x表的驗(yàn)證采用了兩種不同的準(zhǔn)則:功能驗(yàn)證準(zhǔn)則以及傳感器驗(yàn)證準(zhǔn)則。
 
        功能驗(yàn)證準(zhǔn)則、傳感器驗(yàn)證準(zhǔn)則以及準(zhǔn)則計(jì)算方法均源自EDF所作的故障概率研究,它是在“探測(cè)降級(jí)或失效的準(zhǔn)確性”和“測(cè)量值不準(zhǔn)確的概率”這兩者之間權(quán)衡的結(jié)果。此外,這種權(quán)衡結(jié)果也取決于驗(yàn)證所使用的方式及冗余通道的數(shù)目。
 
2.1 傳感器驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn):C( mv )
        其目的是預(yù)防設(shè)備降級(jí)。設(shè)備準(zhǔn)則基于比功能允許誤差更為嚴(yán)格的傳感器技術(shù)精度。傳感器技術(shù)精度來源于傳感器固有的不確定度。若經(jīng)過診斷后發(fā)現(xiàn)偏差值超出傳感器驗(yàn)證準(zhǔn)則,其通常的后繼行動(dòng)是執(zhí)行完整的校驗(yàn)。但是這種偏差被認(rèn)為不影響功能,需要提高關(guān)注等待合適的窗口處理。
 
        傳感器驗(yàn)證準(zhǔn)則基于被驗(yàn)證傳感器的技術(shù)精度ε(t),它能夠探測(cè)到50%的可能降級(jí)。通過冗余傳感器或者試驗(yàn)傳感器間的交叉比較進(jìn)行驗(yàn)證**************
20180117101834.jpg
20180117101857.jpg
        其中,ε(t):被驗(yàn)證傳感器的技術(shù)精度。
 
2.2 功能驗(yàn)證準(zhǔn)則C( fv )(即交叉比較的驗(yàn)證準(zhǔn)則)
        其目的是探測(cè)可能的失效。功能準(zhǔn)則基于傳感器的功能允許誤差,它包含了傳感器正常工作時(shí)的功能裕度。當(dāng)偏差超出功能驗(yàn)證準(zhǔn)則時(shí),必須立即進(jìn)行糾正性維修。功能驗(yàn)證準(zhǔn)則根據(jù)傳感器功能允許誤差δ(FS)而計(jì)算,它能夠探測(cè)95%的可能失效。通過冗余傳感器間交叉比較進(jìn)行驗(yàn)證
20180117101952.jpg
 
2.3 RCP007/008/011MN和RCP012MN的功能驗(yàn)證
        現(xiàn)象:為了擴(kuò)大比較范圍,需要拿RCP007/008/011MN和RCP012MN進(jìn)行交叉驗(yàn)證,雖然測(cè)量取壓點(diǎn)相同,但是示數(shù)不能直接拿來用于交叉比較。
 
        原因分析:RCP007/008/011MN在熱態(tài)(292℃)下標(biāo)定,而RCP012MN在冷態(tài)(25℃)下標(biāo)定。交叉比較需要在同樣的狀態(tài)下,所以要把它們變換到同一個(gè)狀態(tài)下的水平(或稱之為真實(shí)水平)進(jìn)行比較。
 
2.4 RCP098MN與RCP012MN的功能驗(yàn)證
        RCP098MN的功能驗(yàn)證,可以使用同樣在冷態(tài)標(biāo)定的RCP012MN進(jìn)行交叉比較。
驗(yàn)證的前提條件:在一回路排水時(shí)驗(yàn)證,堆芯水位穩(wěn)定;參考探頭012MN已經(jīng)在滿功率時(shí)和007/011MN進(jìn)行了驗(yàn)證;但是RCP012MN參考值須按RCP098MN量程進(jìn)行修正。
 
3 結(jié)論
 
        基于M310技術(shù)的“二代加”改進(jìn)壓水堆1000MW核電技術(shù)采用的差壓式液位計(jì)測(cè)量一回路水位,廣泛應(yīng)用于國內(nèi)的核電站中。本文通過對(duì)一回路水位測(cè)量?jī)x表的使用、原理和交叉比較方法的分析探討,對(duì)其運(yùn)行維護(hù)具有一定的借鑒意義。

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