背景: 71700承擔(dān)著核反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)各系統(tǒng)正常疏水、異常泄漏放射性水的收集、處理和排放功能。 各類(lèi)水首先收集到相應(yīng)區(qū)域的基坑中，達(dá)到一定量后，基坑內(nèi)液位開(kāi)關(guān)啟動(dòng)，啟動(dòng)疏水泵排水。 71700系統(tǒng)使用Q*型浮球液位開(kāi)關(guān)，通過(guò)自重懸掛在底坑壁附近，一個(gè)開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)于液位控制點(diǎn)，當(dāng)水位上升到此高度時(shí)，開(kāi)關(guān)浮起并翻轉(zhuǎn)，中央觸點(diǎn)動(dòng)作。 單個(gè)坑多為低/低、低、高、高/高、超高級(jí)控制/警報(bào)5個(gè)浮球，懸掛在不同的高度。 由于71700系統(tǒng)的基坑收集的水質(zhì)污染，浮動(dòng)開(kāi)關(guān)的工作環(huán)境不好，故障率高。 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，20002007年秦三廠兩臺(tái)機(jī)組71700系統(tǒng)發(fā)生浮動(dòng)開(kāi)關(guān)故障132次，現(xiàn)場(chǎng)和設(shè)備浸水33次，更換浮動(dòng)105個(gè)。

浮球開(kāi)關(guān)的故障原因是球體和導(dǎo)線的結(jié)合部無(wú)法密封，球體浸水，內(nèi)部開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)浸水，有可能污損的不同高度水平的開(kāi)關(guān)導(dǎo)線纏繞在一起，球體無(wú)法反轉(zhuǎn)的球體被導(dǎo)線和凹坑壁夾持，無(wú)法反轉(zhuǎn)的球體內(nèi)的開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)發(fā)生故障，無(wú)法觸發(fā)和復(fù)位的開(kāi)關(guān)端子箱位于地面 FQ300型浮球級(jí)開(kāi)關(guān)可靠性低，影響71700系統(tǒng)的功能，需要改造。

2選擇方案

2.1靜壓投入式液位計(jì)

工作原理如圖1所示。 靜壓式也稱(chēng)為投入式，將測(cè)量元件放入容器的底部后，來(lái)自介質(zhì)的靜壓會(huì)引起測(cè)量元件

圖1

靜壓投入式液位計(jì)動(dòng)作回路圖2

超聲波液位工作原理內(nèi)的電容變化將電容值傳遞給主體(振蕩器)，變換為4-20mA. 0-SVdc等的輸出信號(hào)。

可行性分析。 靜壓投入式液位計(jì)容易設(shè)置，不受設(shè)置空間大小的影響，但由于測(cè)量元件長(zhǎng)期埋入底部，因此要求密封性和耐腐蝕性，測(cè)量膜必須清潔，埋入砂土后不能正確測(cè)量靜壓。 71700系統(tǒng)的大部分坑水中堆積了放射性或酸堿性砂土，測(cè)量元件易于填埋，同時(shí)坑水浸水和排水中測(cè)量元件在水中晃動(dòng)時(shí)，連接電纜磨損或膜片破裂。

結(jié)論:靜壓式液位計(jì)較清潔，適用于整體平穩(wěn)的介質(zhì)水平測(cè)量，不適合71700系統(tǒng)。

2.2超聲波液位計(jì)

工作原理如圖2所示。

在非接觸式中，探頭從被測(cè)定介質(zhì)的上部發(fā)出超聲波脈沖( 35 )，到達(dá)被測(cè)定介質(zhì)的表面后被反射回來(lái)，探頭被接收。 超聲波脈沖的傳播速度一定，從發(fā)送到接收回波的時(shí)間與從探頭到被測(cè)定介質(zhì)表面的距離成比例，從被處理的液位計(jì)輸出電信號(hào)。

可行性分析。 超聲波液位計(jì)采用非接觸測(cè)量，設(shè)置/調(diào)整簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，但聲波以一定的波束角度發(fā)射，不影響傳導(dǎo)發(fā)射區(qū)域內(nèi)的內(nèi)需。 71700系統(tǒng)的基坑有金屬柵板、排水管、潛水泵和電纜，基坑邊/直徑通常不大，基坑壁回波干擾正常測(cè)量。 超聲波探頭具有如果氣溫、濕度變化，水蒸氣在探頭表面凝結(jié)，聲波正常發(fā)射，不能接收，影響測(cè)定的共通性。

結(jié)論超聲液位計(jì)適用于開(kāi)放池、水處理等水平測(cè)量，不適用于71700系統(tǒng)。

2.3波導(dǎo)雷達(dá)液位計(jì)

工作原理如圖3所示。

從探頭發(fā)射的電磁脈沖以光速在包括鋼絲繩、棒或棒的同軸套筒中傳播，接觸被測(cè)量介質(zhì)時(shí)，脈沖的一部分被反射，回波沿著原來(lái)的路徑返回發(fā)射探頭。 電磁脈沖的傳播速度一定，從發(fā)射到接收回波的時(shí)間與從探頭到被測(cè)定介質(zhì)表面的距離成比例，從被處理的液位計(jì)輸出電信號(hào)。

圖3波導(dǎo)雷達(dá)液位計(jì)工程圖4波導(dǎo)雷達(dá)液位計(jì)的安裝圖

做原理可行性分析。 波導(dǎo)雷達(dá)液位計(jì)的發(fā)射、測(cè)量、傳感器元件都在報(bào)頭中，電纜只是作為天線傳導(dǎo)雷達(dá)波，靜壓式液位計(jì)那樣的具有用砂土埋入破損元件和計(jì)量器的問(wèn)題的優(yōu)點(diǎn)的微波沿著鋼絲繩發(fā)射，精度為5mm 超聲波液位計(jì)等不產(chǎn)生虛假回波測(cè)量錯(cuò)誤的鋼絲繩均采用不銹鋼316L材質(zhì)，耐腐蝕的電磁波具有良好的透過(guò)性，鋼絲繩上附著的泥沙、垃圾不影響測(cè)量。

結(jié)論:導(dǎo)波

雷達(dá)液位計(jì)測(cè)量原理成熟，適應(yīng)性廣，無(wú)材料調(diào)整，安裝、調(diào)整成本低，適用于71700系統(tǒng)。

3儀表選型

選擇的波導(dǎo)雷達(dá)液位計(jì)必須滿足現(xiàn)場(chǎng)控制需要。 同時(shí)，工作的電源、安裝方式在當(dāng)?shù)夭稍L，盡量不要改變?cè)瓉?lái)的設(shè)計(jì)和配置。 具體要求是實(shí)現(xiàn)五級(jí)設(shè)置點(diǎn)的測(cè)量和報(bào)警。 開(kāi)關(guān)信號(hào)直接進(jìn)入原電路的儀表動(dòng)作電源為110Vac，使用凹坑蓋上的現(xiàn)有安裝孔，儀表性能的維護(hù)容易，可靠性高。 相比之下，蕞終選擇某品牌的智能儀表，通過(guò)液位測(cè)量探針、信號(hào)處理器(帶顯示，輸出低/低/高/高液位開(kāi)關(guān)量)和警報(bào)模塊(輸出超高液位警報(bào))，安裝意見(jiàn)圖40

4安裝和調(diào)試

4.1安裝

探針:設(shè)置在原來(lái)的浮動(dòng)開(kāi)關(guān)電纜的貫通孔位置的凹坑蓋中央(參照?qǐng)D5 )用法蘭固定。 為了穩(wěn)定探針下的波導(dǎo)電纜，將原來(lái)的懸掛錘更換為不銹鋼制的接線板。 感測(cè)頭輸出電纜采用不銹鋼密封接頭，提高了防水性。 探針的動(dòng)作電源由信號(hào)處理器供給，輸出4-20mA的電流信號(hào)。

信號(hào)處理器:如果定位儀表箱有空間，沒(méi)有設(shè)置信號(hào)處理器的空間，請(qǐng)安裝其他儀表箱，取出電纜并行走保護(hù)套。 110Vac操作電源由控制電路引入，并且沒(méi)有額外增加。 所述處理器可以接收探測(cè)器的測(cè)量信號(hào)，并且，所輸出的四路開(kāi)關(guān)信號(hào)可以訪問(wèn)控制電路的相應(yīng)位置。

報(bào)警模塊:與信號(hào)處理器串聯(lián)設(shè)置在同一計(jì)量箱中(參照?qǐng)D6 )，將探針的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為開(kāi)關(guān)量，送至控制臺(tái)室實(shí)現(xiàn)超高等級(jí)報(bào)警功能。

4.2調(diào)試

探針如圖7所示。 探針安裝在坑前端的蓋板上，距底部的高度h (已知常數(shù))通過(guò)測(cè)定探針與水面的距離d，換算積水深度L=h-D，s為液面水平的深度，已知常數(shù)的探針測(cè)定距離d:0液位時(shí)，L=0，D (0)=h； 液面水平滿時(shí)，L=s，D (100%) =h-s。 將D (0)和D (100% )這兩個(gè)數(shù)值通過(guò)硬件通信器設(shè)置在探針上，可以確認(rèn)從探針輸出了4^-20mA信號(hào)。 圖7測(cè)量液位計(jì)算

信號(hào)處理器帶顯示和四路開(kāi)關(guān)輸出功能:顯示設(shè)定。 輸入4^-20mA信號(hào)后，顯示設(shè)定為對(duì)應(yīng)坑液位的深度，例如0^-5米的開(kāi)關(guān)設(shè)定。 將原來(lái)的液位警報(bào)值換算成30%0等對(duì)應(yīng)的百分比

以上設(shè)定可以是處理器上的鍵操作。

報(bào)警模塊:模擬輸入與超高報(bào)警等級(jí)對(duì)應(yīng)的電流信號(hào)，調(diào)節(jié)設(shè)定值旋鈕。

5效果評(píng)價(jià)

波導(dǎo)雷達(dá)液位計(jì)集成化、模塊化程度高、設(shè)置、設(shè)置簡(jiǎn)單的探針外殼可用于不銹鋼、全密封設(shè)計(jì)、防腐蝕、防潮防水、廢水、海水等惡劣水質(zhì)。 71700系統(tǒng)浮球水平開(kāi)關(guān)于2008年完成改造，迄今波導(dǎo)雷達(dá)液位計(jì)沒(méi)有因自身問(wèn)題發(fā)生故障，大大降低了維護(hù)人員的工作量和維護(hù)材料成本。

由于坑內(nèi)環(huán)境不好，排水泵停電、故障、進(jìn)水過(guò)多，坑的積水溢出/探頭、探頭附著異物等，發(fā)生后清理探頭即可。 另外，探針可以與計(jì)算機(jī)連接，通過(guò)設(shè)定軟件檢查反射波曲線，為噪聲源的判斷提供了有效的手段。 在日常維護(hù)中，搭載設(shè)定軟件的PC可以遠(yuǎn)距離觀察反射波的圖表，定期檢查反射波是否受到干擾。 如果存在，檢查探針的安裝位置附近是否有金屬物和固體雜質(zhì)。 由于設(shè)備可靠、免維修等特點(diǎn)，波導(dǎo)雷達(dá)液位計(jì)在方家山、三門(mén)、大亞灣等核電站得到廣泛應(yīng)用。

以上就是投入式液位計(jì)量表在發(fā)電廠排水系統(tǒng)液位控制中的適應(yīng)性文章的全部?jī)?nèi)容