重水堆核电站增设35230-TK3重水收集箱液位监测设计方案

蒋军建

摘 要： 本文针对燃料操作系统重水收集水箱35230-TK3功能不完善，可靠性低等问题，结合现场实际应用经验，通过变更改造，增设液位报警及液位连续监测指示的功能，并详细介绍了测量方法，新的液位监测系统设计原理及相关变送器、二次仪表等选型原则方法、安装调试等。

关键词： 35230-TK3;重水;压力;差压;变送器

1.引言

重水堆核电厂燃料操作系統重水收集箱，35230-TK3液位控制原配置了一个有5根探针的液位探测组件，通过3个液位变送器提供如下4个液位信号：超高;高控;低控;超低。正常自动情况下，水箱水位升高到高控液位时，水箱底部出口的重水收集泵P3启动，水箱水位降低到低控液位时重水收集泵P3停运。另外，超低液位提供一个联锁，水箱水位在超低以下时禁止重水收集泵启动。实际调试和运行过程中发现，由于线路及探针组件本身的不稳定性，超高，高控，低、超低液位控制会偶尔出现失效。原始设计的不完善，调试期间曾发生由于液位水箱在高液位时未及时触发停泵联锁信号而导致重水从水箱的排气口溢出的事件。

设计变更满足如下要求：液位探测设备需能够提供一个模拟量信号，并在主控盘台配置一个指示仪表，便于操纵员能够在线时时监测重水收集箱的液位。

2.方案选择

2.1称重法：容器在屏蔽墙内，现场无法施工，无法安装称重传感器，此方案的最大实现难点。

2.2液位指示法：由于35230-TK3只有一个小的通风口，如要在箱内安装浮球感应装置，就要将箱体打开安装，由于箱体内部放射性很高，无法实施此方法

2.3间接法测量：利用差压变送器，根据容器内液位高度的不同产生压力不同的原理来间接测量容器内的重水液位，二次仪表可选用功能强，类似于无纸记录仪，此记录仪不仅向差压变送器供电，还具有连续指示和报警功能，本方案虽是间接测量，但是现场施工简单可行，施工周期短，是一个可行的方案，确定此方案实施。

3.35230-TK3增设测量监测方法

35230-TK3增设测量监测方法是通过压力变送器来进行，压力变送器输出4-20mA电流信号，分别对应超低、低、高、超高液位，在二次仪表上分别进行设置超低、低、高、超高液位，以棒状图的方式的显示，这样操纵员可以实时时进行监控。

4.变送器选型

变送器的选型需要根据现场安装条件、环境条件、仪表性能、经济性、施工安装周期和重水介质等方面考虑。分为直接测量和间接测量。

4.1压力/差压变送器：核级1151、1152远传差压变送器特别适用于带有粘性、腐蚀性、放射性、易沉淀、易结晶流体的液位、分界面、流量等参数的连续测量。其工作原理是过程压力两侧或一侧的隔离膜片、灌充液传至ε室的中心测量膜片，中心膜片是弹性元件，它对于作用在其上的两侧压力差产生相应变形位移，这种位移转变为电容极版上形成的差动电容，由电子线路把差动电容转换成二线制的4-20mA输出信号。

4.2制作：从压力和差压变送器分有普通型和隔离型。隔离型变送器主要是针对特殊的被测量介质使用的，如被测介质离开设备后会产生结晶，而使用普通型变送器需要取出介质，会将导压管和膜盒室堵塞使其不能正常工作，所以必须选用隔离型。

4.3介质温度及压力等级：重水收集箱重水的温度一般为60℃～150℃，无须选用高温型，硅油不会产生汽化膨胀，从而测量也更为准确。在选型时要考虑设备工作压力等级，变送器的压力等级必须与应用场合相符合。外膜盒及插入部分材质比较合适，连接法兰可以选用碳钢、镀铬，这样会节约资金。

4.4量程范围：变送器都具有一定的量程可调范围，为保证精度将使用的量程范围设在量程的1/4～3/4段。

4.5最终型号：选用上海光华仪表厂生产的1152核级差压变送器CECC（H3B）-631DGR22。它是远传型即外膜盒与测量膜盒之间用加强毛细管连接，一般毛细管为3～5米，这样外膜盒装在设备上，内膜盒及变送器可以安装在便于维护的支架上，标定检查也较方便。

5.二次仪表选型原则

二次仪表选用浙大中控生产的R3000无纸记录仪与差压变送器组合使用。型号为R3000-CO-R10-PWR-LO的彩屏记录仪，能够提供连续的在线液位监测和报警功能。该无纸记录仪具有多个模拟量输入/输出通道、12路报警输出，3路24伏电源输出、集显示、处理、记录、积算、报警和配等多种功能，可以满足系统正常运行的需要。

6.现场的安装与调试

在35230-TK3排水泵前开一个小口进行引压，引压管处加一阀门3523VP（用于维修隔离）至测量膜盒，再通过毛细管将压力传至内膜盒及变送器3523PT，内膜盒及差压变送器安装在便于维护的支架上，二次仪表安装在主控控制盘台原有35230-TK3报警空白位置，外接输入自动直流24伏电源至LR-R3000（L正、N负），再从LR-R3000（P正、P负）引线至差压变送器的正负端，为防止干扰，所选用信号线均为屏蔽线，屏蔽层一端直接与机壳相连。安装完成后，检查确认所有接线是否正确，根据35230-TK3液位测量高度，将差压变送器量程设定在0-25KPA，确认回路及差压变送器标定完成，通电进行试验调试，原理是差压变送送器根据35230-TK3液位高度不同产生的压力不同原理来间接测量，差压变送器输出4-20mA电流信号至RL-R3000显示器，来显示不同的液位。具体调试设定方法，以现有的液位为参考点，当到超低液时，停止注水，记录此的压力值，将此压力值输入RL-R3000显示仪表;当到低液时，停止注水，将此时的压力值输入显示仪表;当到高液位、超高液位时，方法同超低、低一样。设定完成后，进行充排水试验，充排水试验全部正常，基本上与原有测量报警同步。这样在主控室操纵员可以监测到35230-TK3实际液位情况。

7.结束语

新增35230-TK3液位监测系统后，分别对机组35230-TK3（A/C侧），4个重水收集箱进行验证，起到了很好的监测作。通过增设后设备运行稳定可靠，至目前为止，没有发生一起重水泄漏事件，为秦山核电节约大量外汇。

参考文献

[1]MUITIF R3000/R4000无纸记录仪说明书.

[2]厂家压力变送器/差压变送器说明书.