投入式液位計在發電廠排水系統液位控制中的適應性討論

 　　配景：71700承擔著反應堆廠房內各系統疏水、显露放射性水的收集、處理和排放功能。各類水匯集到相應區域的地坑，達一定量后坑內的液位開關動作啟動疏水泵將水排出。71700系統运用的是Q*型浮球液位開關，靠本身重力懸掛于地坑壁邻近，一個開關對應一個液位控制點，當水位上升到該高度，開關浮起翻轉，里面的觸點動作。單個地坑多有低/低、低、高、高/高、超高液位控制/報警五個浮球，吊放于分歧高度。因71700系統地坑搜集的水質臟，浮球開關工作環境惡劣，故障率高。據不满堂統計，20002007年間，秦三廠兩臺機組71700系統共發生因浮球開關故障引起的瑕玷132次，廠房和設備被水淹33次，更換浮球105個。

浮球開關故障原由有:球體與導線結合處密封欠好，球體進水，導致內部開關機構浸泡、污損;差别高度液位開關導線纏繞，球體無法翻轉;球體被導線與地坑壁夾住無法翻轉;球體內開關機構失效，無法觸發或復位;開關接線盒位于大地上，內部端子易銹蝕，導致開關虛假信號。FQ300型浮球液位開關可靠性低，影響了71700系統功能，進行改造。

2方案選擇
2.1靜壓投入式液位計
工作道理見圖1。靜壓式也稱為投入式，測量元件插进容器底部，介質產生的靜壓造成測量元件

圖1靜壓投入式液位計工作原理圖2
超聲波液位工作原理內的電容變化，電容值傳輸到主機「變送器」，被轉換為4-20mA. 0-SVdc等輸出信號。
可行性剖析。靜壓投入式液位計  安裝容易，不受安裝空間巨细影響，但由于測量元件埋在底部，對其密封性和耐腐蝕性要求高，且測量膜片要保持清潔，如果被泥沙掩埋無法正確測量靜壓。71700系統大部分地坑水中含有放射性或酸堿性泥沙淤積，測量元件易被掩埋;同時在地坑進水和排水過程中測量元件在水中搖晃，會導致連接纜磨損或者膜片碎裂。
結論:靜壓式液位計適合干凈、整體較平穩的介質液位測量，不適合71700系統运用。

2.2超聲波液位計

工作原理見圖2。
非接觸式，探頭從被測介質頂部發射超聲波脈沖「35}70kHz」，達到被測介質表面后被反射回來，探頭给予接收。超聲波脈沖傳播速度必定，從發射接收回波時間與探頭被測介質外貌的距離成正比，經處理后液位計輸出相應電信號。
可行性剖析。超聲波液位計拔取非接觸式測量，安裝/調試簡單、維修方便，但聲波是以波束角發射，傳導發射區域內需沒有障礙。71700系統地坑中有金屬格柵板、排水管、潛水泵及線纜，且地坑/徑通常不大，地坑壁的回波會干擾的測量。超聲波探頭有一共性不够:當氣溫、濕度變化時，水汽會在探頭表面凝結，形成聲波無法發射、接收而影響測量。
結論:超聲波液位計適用于敞口池、水處理等液位測量，不適合71700系統运用。

2.3導波雷達液位計

工作原理見圖3。
探頭發射的電磁脈沖以光速沿鋼纜、棒或包含一根棒的同軸套管傳播，接觸被測介質后，部分脈沖被反射，回波沿原路徑返到發射探頭。電磁脈沖傳播速率，從發射接收回波時間與探頭被測介質外貌的距離成正比，經處理后液位計輸出相應電信號。
圖3導波雷達液位計工圖四導波雷達液位計安裝示
作原理可行性解析。導波雷達液位計具有以下優點:發射、測量、傳感元件全都在表頭中，鋼纜作為天線傳導雷達波，不存在如靜壓式液位計因泥沙掩埋損壞元件、儀表的問題;微波沿著鋼纜發射，**精度能够達到5mm，不會發生如超聲波液位計由于虛假回波引起測量錯誤;鋼纜具体拔取不銹鋼316L材質，耐腐蝕;電磁波具有良好的穿透性，鋼纜上勃附的泥沙、雜物不影響測量。
結論:導波雷達液位計測量原理成熟、適應性廣，且可以不帶料調整，安裝、調試成本低，適合71700系統使用。

3儀表選型
擬選用的導波雷達液位計滿足現場控制必要，同時工作電源、安裝方式應本山取土，盡能够不改變原有設計和安顿，具體要求:實現五個液位設定點測量和報警;開關信號直接接入原電路;儀表工作電源為110Vac;使用地坑蓋板上原有安裝孔;儀表性能維護方便、可靠性高。經對比，選用某品牌智能儀表，由液位測量探頭、信號處理器「帶顯示，輸出低/低、低、高、高/高液位開關量」和報警模塊「輸出超高液位報警」，安裝暗指見圖40

4安裝與調試

4.1安裝
探頭:安裝于原浮球開關線纜貫穿孔位置一地坑蓋板中央「見圖5」，通過法蘭固定。為穩定探頭下方的導波鋼纜，將原配吊錘換為不銹鋼配種盤。頭輸出接線套管选择不銹鋼密封接頭，提高防水性。探頭工作電源由信號處理器供应，輸出4-20mA電流信號。


信號處理器:就地儀表箱如有空間，信號處理器安裝此中;若沒有空間，則加裝單獨的儀表箱，進出線纜走保護套管。110Vac工作電源取自控制回路，未額外增加。處理器接收探頭的測量信號，輸出的四路開關信號接入控制回路的相應地方。
報警模塊:與信號處理器串聯安裝在同一儀表箱里「見圖6」，探頭的輸出信號轉換為開關量，送主控室實現超高液位報警功能。
4.2調試
探頭見圖7。探頭安裝在地坑頂端蓋板上，距底部高度h「已知常數」，通過測量探頭與水面距離D，換算出積水深度L=h-D ; s為滿液位深度，已知常數;探頭測量距離D:當0液位時，即L=0， D 「0」=h;當滿液位時，即L=s， D 「100%」 =h-s。D 「0」和D 「100%」兩個數值用HAR丁通訊器設置探頭中即可，確認探頭輸出4^-20mA信號。圖7測量液位計算
信號處理器帶顯示及四路開關輸出功能:顯示設置。輸入4^-20mA信號，將顯示設置為相應的地坑液位深度，如0^-5米;開關設置。將原液位報警值折算成相應百分比，如30%0
以上設置通過處理器上按鍵操作。
報警模塊:模擬輸入超高報警液位相應的電流信號，調節設定值旋鈕。
5效果評測
導波雷達液位計集成化、模塊化程度高，安裝、設定簡單;探頭外殼為不銹鋼，全密封設計，抗腐蝕、防潮防水，可以在廢水、海水等惡劣水質下使用。71700系統浮球液位開關于2008年完成改造，至今導波雷達液位計未發生過因自身問題導致的故障，大大減輕了維修人員工作量和維修材料成本。
因地坑內環境惡劣，排水泵停電/故障或進水過多，地坑積水能够會漫到/過探頭，探頭被掛上雜質，發生后對探頭進行算帐即可。另，探頭可連接計算機，通過組態軟件檢查反射波曲線，對判斷干擾源供应了灵验霸术。在維護中，能够用裝有組態軟件的PC機遠程觀察反射波曲線圖，定期檢查反射波是否存在被干擾的現象。假使存在，檢查探頭安裝位置邻近是否有金屬物或固體雜質。基于設備可靠性高、免維護等特點，導波雷達液位計在方家山、三門、大亞灣等核電機組中有廣泛應用。



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