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    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

    發表時間:2019-04-24   點擊次數:720 技術支柱:1560-1403-222
       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
    液位計原理圖
    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
    液位計原理圖
    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。
    液位計

    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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