【內(nèi)容摘要】本文介紹了核電廠常用壓力變送器的種類，結(jié)合核電廠對于壓力變送器的技術(shù)要求，給出了選型方法及注意事項(xiàng)，為核電廠的儀表選型設(shè)計(jì)工作提供參考。
在核電廠中，過程檢測儀表是整個(gè)儀控系統(tǒng)與工藝過程的接口，儀表性能的優(yōu)劣直接影響到儀控系統(tǒng)的性能。諸類過程檢測儀表中，壓力變送器的應(yīng)用最廣泛、最普遍，主要用于檢測工藝系統(tǒng)的壓力、流量和液位，其中安全級壓力變送器為核電廠保護(hù)系統(tǒng)和事故后監(jiān)測系統(tǒng)提供必需的信號，用于安全保護(hù)和事故后監(jiān)測。同時(shí)，嚴(yán)重事故管理所需的壓力變送器在嚴(yán)重事故工況下的可用性也關(guān)系到嚴(yán)重事故管理導(dǎo)則中的嚴(yán)重事故管理策略在實(shí)際中能否真正實(shí)現(xiàn)。因此，正確、合理地選用壓力變送器對確保核電廠安全、可靠運(yùn)行十分重要。
一、壓力變送器的種類
壓力變送器的種類較多，根據(jù)不同的分類原則可分為如下類別。
(一)按照測量壓力類型。變送器可分為壓力變送器、差壓變送器和
絕壓變送器。
(二)按照測量原理。核電廠常用的壓力變送器按照測量原理可以分為:電容式變送器、壓敏電阻式壓力變送器、電感位移壓力變送器以及力平衡式變送器。
(四)按照執(zhí)行的功能。按照儀表是否執(zhí)行安全功能可將核電廠的壓力變送器分為壓力變送器和非安全級壓力變送器，安全級壓力變送器要根據(jù)不同的鑒定要求進(jìn)行質(zhì)量鑒定以確保在需要時(shí)能夠正確執(zhí)行其功能。
二、壓力變送器設(shè)計(jì)的原則
一是滿足核電廠壓力變送器相關(guān)設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)及質(zhì)量鑒定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求;
二是滿足工藝系統(tǒng)對該類型儀表的測量要求;
三是滿足核電廠執(zhí)行安全功能、安全分析、事故管理導(dǎo)則中對該類型儀表的特殊要求;
四是便于對儀表進(jìn)行安裝維護(hù);
五是考慮提高設(shè)備的國產(chǎn)化率，在滿足技術(shù)要求的基礎(chǔ)上盡可能選擇國產(chǎn)化產(chǎn)品;六是適應(yīng)后續(xù)電站設(shè)備改造的要求，盡量減少儀表的種類，方便維護(hù)。
三、壓力變送器的選型
核電站壓力、差壓變送器的選型通常根據(jù)該設(shè)備所執(zhí)行的功能、被測工藝介質(zhì)的類型、測量范圍、特性、安裝條件、環(huán)境條件、儀表性能、經(jīng)濟(jì)性等方面來考慮，不僅滿足高可靠性、高穩(wěn)定性、高精度的要求，還要滿足保護(hù)系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)要求，同時(shí)還必須滿足全數(shù)字化儀控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，并考慮電站的運(yùn)行、維護(hù)要求。選型時(shí)應(yīng)具體考慮如下問題。
(一)安全分級。
核電站的安全運(yùn)行主要取決于執(zhí)行安全功能的設(shè)備的可靠性。對于執(zhí)行緊急停堆、應(yīng)急堆芯冷卻、余熱排出、安全殼隔離、安全殼排熱及防止放射性物質(zhì)向環(huán)境釋放這些安全功能的電氣設(shè)備，稱為安全(1E)級電氣設(shè)備。尤其對于安裝在核電站安全殼內(nèi)的核級差壓/壓力變送器，因工作在有輻照的環(huán)境條件中，并且要求在地震和事故工況下(如 LOCA 事故)保持其功能與性能，工作條件非常嚴(yán)酷。為使變送器在壽期內(nèi)保證在核電站正常運(yùn)行工況或者事故工況下經(jīng)受最苛刻的環(huán)境條件執(zhí)行規(guī)定的安全功能，必須使用經(jīng)過質(zhì)量鑒定合格的變送器產(chǎn)品。
其中對于部分需要將信號送往事故后監(jiān)測系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)的儀表，應(yīng)按照 ＲCC － E 中關(guān)于 K1、K2、K3 級儀表的要求(部分可等效采用 IEEE － 323/344 的要求)選擇經(jīng)過質(zhì)量鑒定的儀表。同時(shí)考慮滿足電站的安全準(zhǔn)則，由于國產(chǎn)化的能力有限，部分 K1 類的儀表考慮國外公司具有核電供貨資格且有成熟應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的產(chǎn)品。
對于嚴(yán)重事故必須使用的壓力變送器，應(yīng)按照技術(shù)要求對變送器進(jìn)行質(zhì)量鑒定或者具有一定可信度的分析，以證明其能耐受嚴(yán)重事故環(huán)境條件并在事故中及事故后可用。
(二)變送器類型及測量范圍。
根據(jù)工藝參數(shù)要求，被測壓力類型不同選擇相應(yīng)的壓力、差壓或者絕壓變送器，并且在選型時(shí)要考慮設(shè)備的工作壓力等級，變送器的工作壓力等級。所選變送器的量程在變送器的測量范圍內(nèi);所選變送器的量程在變送器的實(shí)際可使用的量程比范圍內(nèi);所選變送器的量程盡量接近變送器的最大量程。
在測量穩(wěn)定壓力時(shí)，一般壓力變送器的量程選擇接近或略大于正常壓力值的 1． 5倍;在測量脈動壓力時(shí)，一般壓力變送器選擇接近或略大于正常壓力值的 2 倍，并考慮變送器的超量程過載能力;在測量泵出口壓力時(shí)，一般最大量程選擇接近泵出口的最大壓力值;在測量高壓壓力時(shí)，一般最大量程選擇應(yīng)大于最大壓力測量值的 1． 7 倍。測量范圍一定應(yīng)處在變送器的量程范圍內(nèi)，不得低于變送器的最小量程，尤其在差壓測液位的應(yīng)用中，要注意變送器遷移后的量程不應(yīng)超過變送器的最大量程(UＲL)，否則將無法準(zhǔn)確測量。在選用差壓變送器時(shí)，應(yīng)考慮耐靜壓能力及靜壓對測量精度的影響。對于被測介質(zhì)是粘稠、易凝、易結(jié)晶或者高溫的情況，可以選擇遠(yuǎn)傳法蘭變送器。對于用于事故后監(jiān)測的安全殼地坑水位的連續(xù)測量，也選擇了單邊毛細(xì)管的遠(yuǎn)傳法蘭變送器。對于遠(yuǎn)傳法蘭壓力、差壓變送器，選擇毛細(xì)管長度時(shí)，既要考慮安裝和維護(hù)的方便，又要考慮毛細(xì)管過長對測量造成的影響，如溫度變化造成的輸出變化和相應(yīng)速度慢等不利因素。
(三)選擇合適的材質(zhì)。
根據(jù)被測介質(zhì)的物理和化學(xué)性能，選擇變送器的接液部分(過程接口)和非接液部分、隔離膜片的材質(zhì)。與介質(zhì)接觸的部分，變送器材料應(yīng)符合 ＲCC 系列標(biāo)準(zhǔn)的要求，一般要求為采用奧氏體超低碳不銹鋼材料加工，目前常用的如 304L 或 316L(ASTM 標(biāo)準(zhǔn))，涉及到海水介質(zhì)的系統(tǒng)應(yīng)選擇耐腐蝕的哈氏合金 C。同時(shí)，要考慮核清潔度的要求，按照與一回路、注入一回路的介質(zhì)以及二回路流體、廢液貯罐的不同，執(zhí)行不同的清潔度要求。在實(shí)際選型過程中也會因變送器本身結(jié)構(gòu)的不同，有些特殊處理，例如變送器的泄放部分為針形閥，其中密封鋼球如果也采用316L，多次泄放操作后會對密封面不利，因此這種情況可以考慮采用材料為 316 的密封鋼球。
(四)運(yùn)行維護(hù)的要求。
壓力、差壓變送器選型一是要考慮控制通道要求，根據(jù)控制性能要求選用精度較高的儀表，其中用于試驗(yàn)儀表系統(tǒng)(KME)系統(tǒng)熱平衡計(jì)算的儀表，根據(jù)精度的要求，選用了精度(0． 025%)和性能更好的壓力差壓變送器。二是要考慮維護(hù)的方便性�？紤]輻射防護(hù)分區(qū)，儀表應(yīng)布置在人員可達(dá)的區(qū)域，安裝在儀表架上方便維修和操作，滿足定期試驗(yàn)的要求和儀表校驗(yàn)要求。(五)其它注意事項(xiàng)。在壓力變送器的選型設(shè)計(jì)中，還應(yīng)注意在安全準(zhǔn)則中，對于特殊測點(diǎn)的功能精度、響應(yīng)時(shí)間、事故后精度、一致性等要求。此外，儀表所處環(huán)境如有可燃和爆炸危險(xiǎn)氣氛的存在，則需要考慮防爆。有部分儀表在電氣設(shè)備分級清單中雖然為非安全級，但有地震情況下執(zhí)行功能的要求，或者安裝位置的輻射分區(qū)有一定輻照劑量，為保證儀表的長期工作的測量精度及穩(wěn)定性，此類儀表在選型時(shí)通�？紤]加做輻照老化并經(jīng)過抗震試驗(yàn)的壓力變送器。
四、結(jié)語
本文描述了核電廠常用壓力變送器的類型及設(shè)計(jì)原則，對選型設(shè)計(jì)中需考慮的問題及特殊的注意事項(xiàng)進(jìn)行了歸納與總結(jié)，可用于核電項(xiàng)目的壓力儀表選型工作參考。
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