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三畅立异研发仪表、助力产业主动化进级

导波雷达液位计在福清核电的利用及改良

有什么故事: 小说作家: 发表声明起止日期:2019-06-10

  摘 要: 液位丈量是核电站主动节制体系中的首要构成局部。导波雷达液位计基于电磁波时域反射( TDR) 道理,具有受环境影响小、丈量精度高档特色。导波雷达液位计作为一种新型的液位丈量手腕,已在核电范畴有了普遍的利用,可是在其利用进程中也碰到了必然的题目。针对福清核电汽水份手再热体系疏水箱?液位计频仍呈现的撑持件分裂、密封生效和蒸汽弥补漂移等题目,停止了缘由阐发并给出领会决办法。经由进程对导波雷达液位计的革新,使得导波雷达液位计在核电低温蒸汽体系中获得了利用,进步了汽水份手再热疏水液位丈量的靠得住性,保障了机组运转宁静。该研讨对鞭策导波雷达液位计在蒸汽体系中利用供给无力撑持,对导波雷达这类新型液位??计将来在更多丈量环境中的利用起到了主动感化。

 
 
弁言
        导波雷达液位计作为一种新兴的液位丈量仪表,降服了传统仪表的缺乏,在核电厂的利用逐步增添。但智能雷达液位计在低温高压蒸汽体系利用时,还存在一些缺乏,致使体系液位丈量失真[1]。汽水份手再热体系是核电厂汽轮机的首要帮助体系,首要利用于汽轮机运转时代,经由进程节制进入二级再热管束的蒸汽量,对高压缸排气停止除湿和再热,使进入高压缸的蒸汽有必然的过热度。其利用改良了汽轮机高压缸的任务前提,进步了汽轮机的绝对内效力,削减了湿蒸汽对汽轮机零部件的刷蚀。在福清 1 ~ 4 号机组调试及运转时代,汽水份手再热体系二级疏水箱液位计屡次呈现毛病,如液位计探杆泄露、丈量生效等。针对二级疏水箱液位计题目,接纳新型丈量计划,对汽水阐发再热体系二级疏水液位丈量作优化改良。
 
1 导波雷达物位计丈量道理及特色
( 1) 导波雷达液位计的任务道理。
         导波雷达液位计基于电磁波时域反射道理[2],由电磁波发生器发射一个电磁脉冲旌旗灯号发射到导波体上,以导波体作为旌旗灯号的传输载体。当碰到被测介质外表时,局部旌旗灯号被反射构成回波并沿不异途径前往脉冲发射装配。发射装配与被测介质外表的间隔同脉冲在其间的传布时候成反比,丈量发射与反射脉冲[3]。导波雷达液位计丈量道理如图 1 所示。
导波雷达液位计丈量道理
 
导波雷达液位计丈量道理图
( 2) 导波雷达液位计的丈量特色。
①电磁波旌旗灯号沿导波杆传输可消弭假回波旌旗灯号,削减旌旗灯号丧失。
②全部丈量装配无勾当部件,无机械磨损。
③装配调试便利。
④不受介质 密度变 化 的 影 响 ( 但 是 需 要 单 一 介质) 。
⑤利用与低温、高压的物位丈量。
 
2 现有设想缺点致使丈量不不变的缘由阐发
核电厂二回路液位节制是核电厂首要的节制体系之一,其丈量环境需斟酌真空、低温、泡沫等多方面身分。传统液位仪表因其固有道理,没法经由进程本身手艺的改良来消弭误差。故本文接纳了导波雷达液位计[4]。但在机组运转进程中,汽水份手再热体系原有导波雷达液位计导波杆的撑持件会分裂,撑持件碎片会进入到二回路体系中,构成异物,危及机组宁静[5]。同时,导波杆内撑持件分裂后,因振动、打击等身分会致使导波杆触碰到水位丈量筒,使液位丈量发生跳变,存在汽水份手再热体系二级断绝危险。受制于现场利用前提,汽水份手再热器二级疏水箱内布满饱和蒸汽。蒸汽是极性气体,即蒸汽的介电常数会按照环境的压力、温度而改变。介电常数的变革会影响电磁波的传布速率。波速率公式为
波速率公式
由式( 1) 可见,当介质的介电常数变革,则波速率会随之变革。因为电磁波在差别介质中的传输速率差别,比方在氛围中的传输速率比在蒸汽中传输速率大,是以 汽 水 分 离 再 热 系 统 ( gas-liquid seperate system,GSS) 二级疏水箱液位计选用的都是蒸汽型导波雷达液位计[7]。
 
经统计,在功率运转时代,汽水份手再热体系二级液位计总计呈现缺点 91 项。此中,导波雷达液位计漏汽缺点总计 38 项,二级疏水箱液位计误差大总计 46项,因仪表毛病致使通道丈量不可用总计 7 项。
 
按照现场液位计缺点环境来看,今朝汽水份手再热体系二级液位计首要存在以下毛病。
①液位计探杆撑持杆分裂。经阐发,原汽水份手再热体系二级液位计所用的低温型导波雷达液位计,其探杆撑持件接纳聚醚醚酮( PEEK) [8]高份子分解资料。在运转进程中,该撑持件会逐步脆化,在体系打击工况下分裂。处置体例: 在丈量体系改良前,机组只能经由进程每次大修时代,对探杆停止按期改换。
②液位计探杆密封生效。液位计探杆内部密封件接纳 PEEK 资料停止隔热,接近毗连部位接纳 2 个 O型圈停止密封。O 型圈耐温规模为 150 ℃ 。因汽水份手再热体系二级疏水箱内部温度达 280 ℃ ,探杆隔热资料生效,进而使 O 型圈生效,探杆密封泄露,丈量闪发品质位。处置体例: 今朝呈现探杆密封生效后,没法停止改换。
 
③液位计冷热态工况,液位丈量呈现误差。液位计大修冷态调试时,3 支液位计误差小于 20 mm。但汽轮机冲转并网后,因体系温度回升,3 支液位计误差会到达 100 mm。在机组运转时候长后,液位计误差也会逐步增添,致使误差跨越 100 mm。处置体例: 今朝只能在热态后,对误差大液位计停止批改。机组功率运转后,每周按期巡检体例,查抄液位计误差,并实时停止批改。
 
3 改良计划
3. 1 导波雷达液位计撑持件改良
原汽水份手再热体系二级导波雷达液位计接纳PEEK 撑持件,同时也作为探杆隔热资料。PEEK 是芬芳族结晶型热塑性高份子资料。PEEK 玻璃化改变温度为 143 ℃ ,其熔点为 334 ℃ 。这类资料耐抗无机和水环境,具有杰出的化学性、热不变性和抗氧化性。今朝,利用汽水份手再热体系二级疏水箱现实运转温度为 280 ℃ ,仪表的设想温度为350 ℃ ,而 PEEK 物理特征耐温只要 250 ℃ ,是以运转时候太长会发生变形或破裂。
 
为应答导波雷达液位计撑持件分裂及密封生效环境,这次撑持件设想接纳 99. 7% 纯度的 Al2 O3 陶瓷资料[8]。该资料具有硬度大、耐磨机能极好、品质轻等特色。其熔点在 2 000 ℃ 以上,具有杰出的导热性、绝缘性和透光性,介电常数为 9. 0 摆布,合用于低温蒸汽型导波雷达液位计丈量道理。Al2 O3 陶瓷的物理和力学特征如表 1 所示。
 Al2O3 陶瓷的物理和力学特征
改良后探杆内部布局慎密。避免蒸汽局部主元件接纳氧化铝陶瓷,不会因为温度增高而变形、渗漏。密封元件接纳耐低温的石墨密封 Graphite,是今朝仪表产物在避免低温蒸汽方面的抱负资料。其物理机能远远优于之前利用的 PF128、PEEK、铝矾土等材质,非常不变靠得住。该布局全体密封连系慎密,可根绝蒸汽进入。
 
3. 2 导波雷达液位计低温弥补改良
原汽水份手再热体系二级导波雷达液位计接纳点弥补体例,弥补点到电磁波发射口间隔为 125 mm。若是丈量点以上或丈量点地位有凝露或误差,会缩小传导到下方现实液位丈量。为了更好地申明上述论断,界说系数 K。
K=丈量量程 / 蒸汽方针
 
式中:K越大,申明仪表抗蒸汽方针搅扰的机能越差;K越小,水位高过蒸汽方针后,将无蒸汽弥补功效,使液位计精度遭到影响。
 
改良前后液位计机能如表2所示。
改良前后液位计机能
改良后液位计接纳参考段式弥补体例,蒸汽方针间隔变长,全部丈量段的弥补数据加倍切确有用,不会因为某个点位的固结等传导误差。改良后导波雷达液位计探杆密封布局如图2所示。
改良后液位计探杆密封布局图
改良后液位计探杆蒸汽弥补丈量道理图如图3所示
改良后液位计丈量道理图
 
3.3福清核电导波雷达液位计全体革新手艺计划
原二级疏水箱接纳顶装磁性浮子液位计顶部直插式装配。这次手艺革新计划,不只对原导波雷达液位计停止换型手艺改良,还需对导波雷达液位计停止外移变革[9]。在汽水份手再热体系二级疏水箱内部接近水侧取压口处,装配3个丈量筒,用于导波雷达液位计的装配和液位丈量。每一个丈量筒的汽侧取压口仍选用原导波雷达液位计接口,而水侧取压口援用原水汽取样口、磁翻板液位计取压口。汽水份手再热体系二级疏水液位计革新全体计划如图4所示。
液位计革新全体计划
(1)外移管道安排请求。因为疏水箱热收缩会发生热位移及热应力,施工单元安排管道时需斟酌热弥补。同时,应保障导波雷达液位计上方留有2.5m的空间,以便装备的掩护和检验。上部汽侧毗连管要注重设置必然坡度,使冷凝水回流至疏水罐内。
(2)焊机手艺请求。浮筒组件、阀门、DN25管道毗毗连纳承插焊情势。焊件组对前,应将坡口外表及四周母材(内、外壁)的油、漆、垢、锈等清算洁净,直至收回金属光芒。焊接进程中,应停止逐层查抄,经自检及格前方可焊接次层焊缝。实现焊接后,按DL/T1118-2009核电厂惯例岛焊接手艺规程停止响应无损检测。
(3)管道保温请求。高低部均须要停止保温,浮筒组件需保温至法兰接口处。保温装配请求:资料选用硅酸铝纤维绳,厚度70mm;掩护层资料选用铝皮,厚度0.5mm。
(4)断绝阀选型请求。为保障高低畅通管线具有充足的畅通才能,斟酌到二级疏水箱扩孔现场不具有实行前提,在此根本上断绝阀需选用DN25全通径阀门。
(5)敷设电缆请求。为削减敷设电缆的任务量,这次手艺革新不再从头敷设到DCS的电缆。因原DCS电缆长度不够,这次手艺革新增添BC转接箱。转接箱地位安排在便于检验地位。
 
3.4革新后成果
福清核电相干导波雷达液位计革新后,汽水份手再热体系二级疏水箱液位计丈量不变性大大进步。革新后,在机组启动升功率阶段(原液位计频仍闪发品质为及液位计漂移缺点),液位丈量不变,误差在30mm之内,未呈现漂移环境。改良前后机组功率升至不异平台液位计丈量趋向如图5所示。
改良前后液位计丈量趋向
4、竣事语
       经由进程对福清核电汽水份手再热体系导波雷达水液位丈量设想优化与改良,处理了原体系液位丈量频发泄露、生效,使液位丈量靠得住性获得大幅晋升。该计划能处理核电厂低温型液位丈量题目,对新型丈量体例推动有着首要意思。
 
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