在核電廠的蒸汽管路中，為去除凝結(jié)水，要設(shè)置一些疏水罐，使凝結(jié)水由于重力下降并存儲在疏水罐中，進(jìn)而保證蒸汽質(zhì)量。然而疏水罐容量有限，當(dāng)液位達(dá)到一定高度時(shí)，需要對其排水。那么怎么知道疏水罐的水位呢？這就需要通過液位計(jì)時(shí)刻監(jiān)視水位，通過DCS系統(tǒng)判斷水位是否超過限值。當(dāng)水位達(dá)到定義的高液位時(shí)，發(fā)出信號，打開疏水閥；當(dāng)水位低于定義的低液位時(shí)，關(guān)閉疏水閥。田灣核電3#、4#機(jī)組采用了柯普樂公司BNA-S型的遠(yuǎn)傳磁浮子液位計(jì)進(jìn)行疏水罐液位的測量。該液位計(jì)安裝時(shí)，變送器和接線盒位于下部。由于設(shè)計(jì)原因，部分疏水罐穿*樓板布置，進(jìn)而液位計(jì)也要穿*樓板安裝，這就使安裝后的變送器和接線盒位于下層廠房的房頂部位，給日常維護(hù)、調(diào)試帶來了的不便，在進(jìn)行維護(hù)、調(diào)試工作時(shí)也會存在較高的工業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)。對比田灣核電1#、2#機(jī)組和其他核電、火電機(jī)組，目前不存在穿*樓板安裝的疏水罐液位計(jì)，因此需要采取某種新措施來改變液位計(jì)維護(hù)的便利性，同時(shí)降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

 

1 核電廠液位測量原理

在核電廠液位測量采用的液位計(jì)主要有磁翻板液位計(jì)、遠(yuǎn)傳磁浮子液位計(jì)、差壓液位計(jì)、靜壓式液位計(jì)、超聲波液位計(jì)、雷達(dá)液位計(jì)。下面分別簡要介紹各種液位計(jì)的測量原理。

 

1.1 磁翻板液位計(jì)

磁翻板液位計(jì)主要用于就地顯示，是根據(jù)浮力原理和磁性耦合作用而成。當(dāng)被測容器中的液位升降時(shí)，液位計(jì)本體管中的磁性浮子也隨之升降，浮子內(nèi)的磁鋼通過磁耦合傳遞到磁翻柱指示器，驅(qū)動紅、白翻柱翻轉(zhuǎn)180°，當(dāng)液位上升時(shí)翻柱由白色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色，當(dāng)液位下降時(shí)翻柱由紅色轉(zhuǎn)變?yōu)榘咨?，指示器的紅白交界處為容器內(nèi)部液位的實(shí)際高度，從而實(shí)現(xiàn)液位清晰的指示。

 

1.2 遠(yuǎn)傳磁浮子液位計(jì)

該液位計(jì)的測量原理與磁翻板液位計(jì)類似，增加了檢測磁浮子位置的傳感器和變送器，進(jìn)而把液位轉(zhuǎn)化成4~20mA電流輸出。

 

1.3 差壓液位計(jì)

差壓液位計(jì)是測量實(shí)際液位與參考液位的壓力差值，進(jìn)而換算出液位差值。由于參考液位高度恒定不變，通過參考液位減去液位差值即可獲得實(shí)際液位值，實(shí)際液位值**終通過儀表就地顯示或轉(zhuǎn)化成電流信號輸出。

 

1.4 靜壓式液位計(jì)靜壓式液位計(jì)是基于所測液體靜壓與該液體的高度成比例的原理進(jìn)行液位測量，依據(jù)的計(jì)算公式為P=ρgH。

 

1.5 超聲波液位計(jì)

超聲波物位計(jì)工作原理是由超聲波探頭發(fā)出高頻脈沖聲波，聲波遇到被測物位（物料）表面被反射，回波再被探頭接收轉(zhuǎn)換成電信號。聲波的傳播時(shí)間與聲波的發(fā)出到物體表面的距離成正比。測量聲波發(fā)出與接收到回波的時(shí)間，即可獲得液位值。

 

1.6 雷達(dá)液位計(jì)

雷達(dá)液位計(jì)的測量原理與超聲波物位計(jì)類似。它們的區(qū)別是：雷達(dá)液位計(jì)發(fā)出的是電磁波，超聲波液位計(jì)發(fā)出的是機(jī)械波。

 

2 田灣核電廠疏水罐液位計(jì)安裝測量方式及遇到的問題

田灣核電3#和4#機(jī)組采用柯普樂公司BNA-S型的遠(yuǎn)傳磁浮子液位計(jì)進(jìn)行疏水罐液位的測量，液位計(jì)量程是0~600mm，傳感器檢測磁浮子位置，通過變送器轉(zhuǎn)化成4~20mA電流信號輸出。

 

2.1 疏水罐液位計(jì)安裝測量方式

田灣核電3#、4#機(jī)組現(xiàn)場疏水罐液位測量*先采用兩個(gè)連通管把液位計(jì)測量筒與疏水罐連通，測量筒內(nèi)部含有磁浮子，磁浮子高度隨疏水罐內(nèi)液位變化，測量筒外部安裝測量桿，感受磁浮子高度，再通過下部變送器轉(zhuǎn)化成電流信號輸出到DCS系統(tǒng)。一些蒸汽管道安裝布置貼近地面，疏水罐穿*樓板，這樣就使液位計(jì)安裝后變送器位于樓板下部，即下一層廠房的房頂；如圖1所示。圖1 穿*樓板安裝的疏水罐液位計(jì)（優(yōu)化前）

2.2 液位計(jì)維護(hù)遇到的問題

采用上述方式安裝的疏水罐液位計(jì)，要進(jìn)行維護(hù)時(shí)，需要在下一層廠房搭建較高的腳手架到房頂，增加了作業(yè)難度和作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，工作流程也比較復(fù)雜。所以需要采取某種措施來簡化工作流程、降低工作難度、減小作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

 

3 疏水罐液位計(jì)安裝和測量的**步改進(jìn)方案

由于設(shè)計(jì)缺陷，穿*樓板安裝的疏水罐液位計(jì)維護(hù)難度較大，作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)較高，工作流程相對復(fù)雜。為解決上述問題，擬采取以下兩個(gè)方案。

 

3.1 反向安裝液位計(jì)測量桿

液位計(jì)測量桿反向安裝后，變送器和接線盒位于樓板上部，反裝后示意圖如圖2所示

圖3 液位計(jì)內(nèi)部原理圖

 

4.2 更改液位計(jì)內(nèi)部傳感器接線

 

如圖3所示，假定1號端子（藍(lán)色線）連接測量桿頂部電阻，3號端子（黑色線）連接測量桿底部電阻，按照**步優(yōu)化中提到的反向安裝測量桿的措施實(shí)施后，頂部電阻和底部電阻調(diào)換位置，此時(shí)3號端子連接測量桿頂部電阻，1號端子連接測量桿底部電阻。變送器與液位成正比、輸出4~20mA的條件是1號端子連接頂部電阻、3號端子連接底部電阻。反向安裝測量桿后，此時(shí)調(diào)換藍(lán)色線和黑色線的端接位置，即1號端子接黑色線、3號端子接藍(lán)色線，就可以仍然滿足變送器正向輸出的條件，此時(shí)不再需要邏輯中對軟件進(jìn)行反向設(shè)置。

 

4.3 恢復(fù)邏輯中軟件量程設(shè)置

由于反向安裝測量桿并更改液位計(jì)內(nèi)部傳感器接線后，實(shí)際液位與電流輸出成正比關(guān)系，需要把原來反向設(shè)置的軟件量程恢復(fù)到原來的正常狀態(tài)，即下限是0mm、上限是600mm。

*二步優(yōu)化后，能夠在液位計(jì)測量桿反裝情況下獲得正向的信號輸出，既解決了原來的維護(hù)便利性問題，也消除了后來產(chǎn)生的操縱員畫面不符合習(xí)慣、邏輯中不能仿真的問題。

 

5 結(jié)束語

核電廠在設(shè)計(jì)、建設(shè)、調(diào)試、檢修過程中會遇到很多設(shè)計(jì)不夠完善的地方。本文把筆者親身經(jīng)歷的疏水罐液位計(jì)安裝和測量方式改進(jìn)過程與各位讀者分享。對于如何避免疏水罐磁翻板液位計(jì)出現(xiàn)類似問題，在此提出個(gè)人的一些建議：*先在設(shè)計(jì)時(shí)盡量避免存在廠房頂部或穿*樓板安裝的儀表。如果不能避免此情況，應(yīng)考慮廠房頂部或穿*樓板安裝的儀表怎樣安裝更方便維護(hù)，或者設(shè)計(jì)專門的檢修平臺；業(yè)主方審查設(shè)計(jì)文件時(shí)也需要考慮這一點(diǎn)。筆者通過深入研究疏水罐液位計(jì)測量原理后，經(jīng)過兩步優(yōu)化方案，**終才使得所有問題獲得有效解決。這說明對于儀表的理解不應(yīng)僅僅停留在應(yīng)用層面，理解儀表的本質(zhì)對于處理現(xiàn)場問題還是大有幫助。（轉(zhuǎn)自潤中）