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磁翻板液位計(jì)等液位儀表在電廠疏水罐液位測(cè)量中安裝和應(yīng)用
本文概述：
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(chǔ)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(duì)其排水,。辣么怎么曉得疏水罐的水位呢,？這就需要通過液位計(jì)時(shí)候監(jiān)視水位，通過DCS系統(tǒng)校驗(yàn)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(hào)，翻開疏水閥,；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(cè)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,，片面疏水罐穿越樓板布置，進(jìn)而液位計(jì)也要穿越樓板安裝,，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(lái)了極大的不便,，在進(jìn)行維護(hù),、調(diào)試工作時(shí)也會(huì)存在較高的工業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)比田灣核電1#,、2#機(jī)組和其他核電,、火電機(jī)組，當(dāng)前不存在穿越樓板安裝的疏水罐液位計(jì),，因此需要采取某種新措施來(lái)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(cè)量原理
在核電廠液位測(cè)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)。下面分別扼要介紹各種液位計(jì)的測(cè)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研制而成。當(dāng)被測(cè)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)的永遠(yuǎn)磁鋼通過磁耦合傳遞到磁翻柱指示器，驅(qū)動(dòng)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里面液位的實(shí)際高度，從而實(shí)現(xiàn)液位清楚的指示,。
1.2 遠(yuǎn)傳磁浮子液位計(jì)
該液位計(jì)的測(cè)量原理與磁翻板液位計(jì)類似,，增加了檢測(cè)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(cè)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得到實(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(hào)輸出。
1.4 靜壓式液位計(jì)靜壓式液位計(jì)是基于所測(cè)液體靜壓與該液體的高度成比例的原理進(jìn)行液位測(cè)量,，依據(jù)的計(jì)較公式為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(cè)物位（物料）表面被反射,，回波再被探頭接收轉(zhuǎn)換成電信號(hào),。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(cè)量聲波發(fā)出與接收到回波的時(shí)間,，即可得到液位值,。
1.6 雷達(dá)液位計(jì)
雷達(dá)液位計(jì)的測(cè)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(cè)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(cè)量,，液位計(jì)量程是0~600mm,，傳感器檢測(cè)磁浮子位置，通過變送器轉(zhuǎn)化成4~20mA電流信號(hào)輸出,。
2.1 疏水罐液位計(jì)安裝測(cè)量方式
田灣核電3#,、4#機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)疏水罐液位測(cè)量首先采用兩個(gè)連通管把液位計(jì)測(cè)量筒與疏水罐連通,，測(cè)量筒里面含有磁浮子，磁浮子高度隨疏水罐內(nèi)液位變化,，測(cè)量筒外部安裝測(cè)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(hào)輸出到DCS系統(tǒng),。一些蒸汽管道安裝布置切近地面,，疏水罐穿越樓板，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 穿越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，極大地增加了作業(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(lái)簡(jiǎn)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(cè)量的步改進(jìn)方案
由于設(shè)計(jì)缺陷,，穿越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，工作流程比較復(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(cè)量桿
液位計(jì)測(cè)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)里面原理圖
4.2 更改液位計(jì)里面?zhèn)鞲衅鹘泳€
如圖3所示，假定1號(hào)端子（藍(lán)色線）連接測(cè)量桿頂部電阻,，3號(hào)端子（黑色線）連接測(cè)量桿底部電阻,，按照步優(yōu)化中提到的反向安裝測(cè)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(hào)端子連接測(cè)量桿頂部電阻,，1號(hào)端子連接測(cè)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(hào)端子連接頂部電阻,、3號(hào)端子連接底部電阻。反向安裝測(cè)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(hào)端子接黑色線,、3號(hào)端子接藍(lán)色線，就可以仍舊滿足變送器正向輸出的條件,，此時(shí)不再需要邏輯中對(duì)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(cè)量桿并更改液位計(jì)里面?zhèn)鞲衅鹘泳€后，實(shí)際液位與電流輸出成正比關(guān)系,，需要把原來(lái)反向設(shè)置的軟件量程恢復(fù)到原來(lái)的正常狀況,，即下限是0mm、上限是600mm,。
第二步優(yōu)化后,，能夠在液位計(jì)測(cè)量桿反裝情況下獲得正向的信號(hào)輸出，既解決了原來(lái)的維護(hù)便利性問題,，也消除了后來(lái)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(yǔ)
核電廠在設(shè)計(jì)、建設(shè),、調(diào)試,、檢修過程中會(huì)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(cè)量方式改進(jìn)過程與各位讀者分享,。對(duì)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：首先在設(shè)計(jì)時(shí)盡量避免存在廠房頂部或穿越樓板安裝的儀表。如果不能避免此情況,，應(yīng)考慮廠房頂部或穿越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(tái)；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(cè)量原理后,，經(jīng)過兩步優(yōu)化方案，終才使得所有問題得到有效解決,。這說(shuō)明對(duì)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(duì)于處理現(xiàn)場(chǎng)問題還是大有幫助。