循環(huán)水過濾系統(tǒng)是核電站的重要輔助系統(tǒng)，功能是對核電站使用的海水進(jìn)行過濾預(yù)處理。 過濾的海水供應(yīng)給重要的廠用水系統(tǒng)和循環(huán)水系統(tǒng)，對核電站的安全運行具有重要意義。 循環(huán)水過濾系統(tǒng)主要由閘門、細(xì)格柵、格柵除垢機、桶形篩板、篩板清洗裝置等設(shè)備組成。 各格柵除污機和滾筒過濾器均設(shè)有液位差計，用于格柵除污機和滾筒過濾電機的自動停止控制和液位警報。 根據(jù)循環(huán)水過濾系統(tǒng)的功能要求和現(xiàn)場條件，簡要說明了液位計的選擇方法。 介紹了循環(huán)水過濾系統(tǒng)選擇的幾種液位計的剛性原理、安裝要求和優(yōu)缺點

投入式液位計，

超聲波液位計和

雷達(dá)液位計。 通過分析液位計應(yīng)用中面臨的問題，改變了液位計的選擇，采用雷達(dá)液位計代替超聲波液位計。

1系統(tǒng)功能要求

液位差計由設(shè)備前后的液位差計和數(shù)字面板儀表構(gòu)成，格柵除污機和滾筒濾清器前后的液位差計在數(shù)字面板儀表內(nèi)有差異地輸送到控制系統(tǒng)(格柵除污機液位差計為p1.C，滾筒濾清器液位差計為DCS )。 柵極除污機和滾筒過濾器在自動控制模式下聯(lián)鎖液面差信號自動停止。 以華龍一號核電站為例

(1)柵極除污機控制要求:液位差為}0.12m的情況下，柵極除污機執(zhí)行自動運轉(zhuǎn)程序，液位差為妻子的0.25m水柱的情況下，向控制室發(fā)送警報信號

桶形濾波器控制要求:液面水平差}O.lm水柱的情況下，自動切換到中速電動機的運轉(zhuǎn)的液面水平差為妻子的0.2m水柱的情況下，自動切換到高速電動機運轉(zhuǎn)的液位差妻子為0.3m水柱時，向控制室輸送警報信號的液面水平差計信號妻子為0.8m水柱時，將第二次警報信號輸出到控制室

循環(huán)水過濾系統(tǒng)是核安全相關(guān)系統(tǒng)，為了提高系統(tǒng)的可靠性，液位差計采用了冗馀的設(shè)置。

2儀表環(huán)境

格柵除垢機位于供水路的細(xì)格柵和格柵除垢機之間，為了去除被細(xì)格柵堵住的垃圾，液面水平的測量點位于細(xì)格柵兩側(cè)的剖視圖如圖1所示。

圖2是圖1細(xì)柵極的配置剖視圖

鼓形屏幕位于鼓形屏幕室，用于過濾海水中直徑3mm以上的異物，鼓形屏幕配置在兩側(cè)，網(wǎng)內(nèi)進(jìn)水，液面水平的測量點配置在鼓形屏幕的側(cè)面和屏幕外側(cè)的剖面圖如圖2所示。

細(xì)格柵與格柵除污機之間和鼓網(wǎng)室的頂板位于Om層，頂板厚度為1.2 m以上，房間深度為20m左右，介質(zhì)為海水，常溫常壓。 由圖2可知，液面水平的測量范圍較寬，空間內(nèi)有格柵除污機和滾筒過濾器等可動機器，設(shè)置空間比較有限，因此選擇時需要考慮水平計的設(shè)置方式。

3儀表選型

遠(yuǎn)傳式液位計的類型有壓差式液位計、投入式液位計、浮子式液位計、浮子式液位計、靜電容量式液位計、壓差式液位計、磁致伸縮式液位計、超聲波液位計、雷達(dá)液位計等。 儀表選型的原則是儀表的測量范圍、測量精度和安裝技術(shù)是否滿足測量要求，其測量原理是否適應(yīng)使用環(huán)境。

在循環(huán)水過濾系統(tǒng)中，液位測量范圍寬，液位差警報設(shè)定值之間只有l(wèi)Ocm存在差異，范圍為25m的液位計誤差不可能為0.2%FS、<； 0.1% FS。 液位測量點在Om以下，水平空間結(jié)構(gòu)僅為2.5m左右，數(shù)顯表和儀表變送器部分僅位于頂板，設(shè)置維護(hù)空間有限。 測定介質(zhì)為海水，具有強腐蝕性，不銹鋼等金屬材料易被腐蝕，對液體材料的選擇和處理有很高的要求。

3.1投入式液位計是秦山和方家山核電站的項目，電網(wǎng)除污機和鼓型屏幕的前后液位計是投入式液位計，但采用不同型號和不同廠家，分別為博多LMK系列和E+HFMX系列，傳感器為陶瓷電容式

投入式液位計是根據(jù)測量液體的靜壓與該液體的高度成比例的原理，通過壓力測量元件將靜壓轉(zhuǎn)換為電信號，并換算為液位的高度，一般采用擴散硅或陶瓷電容器等壓力傳感器作為壓力測量元件。 投入式液位計廣泛應(yīng)用于各種原型水位的測量。

投入式液位計由內(nèi)置毛細(xì)管軟管的特殊導(dǎo)氣手機電纜、壓力傳感器和轉(zhuǎn)換回路構(gòu)成。 液面水平的測量實際上是測量探針上液體的靜壓和大氣壓的差，用壓力測量元件和電子元件將其差轉(zhuǎn)換為4-20mA的輸出信號。 投入式液位計的攜帶電纜設(shè)置在安靜的區(qū)域或適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)管內(nèi)，避免探頭的側(cè)面運動和虛假測量值。 投入式液位計的整體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3投人式液位計的結(jié)構(gòu)圖

投入式液位計具有以下優(yōu)點

( l )不受被檢介質(zhì)起泡、堆積、電特性的影響

無固體結(jié)構(gòu)、可動部件，其機械結(jié)構(gòu)對過載和腐蝕性介質(zhì)具有較高的抵抗性

(3)結(jié)構(gòu)簡單，安裝維護(hù)方便，探針部分可直接投入液體。

投入式液位計存在以下缺點: 1不適用壓力容器和高溫介質(zhì)的液位測量，測量介質(zhì)密度必須均勻

2介質(zhì)中的雜質(zhì)過多容易堵塞測量孔。 循環(huán)水過濾系統(tǒng)的投入式液位計設(shè)置在Om層的頂板上，房間的側(cè)壁埋有cp200mm的玻璃鋼管，玻璃鋼管的底部通入房間，形成連通器，探針直接投入玻璃鋼管，避免了介質(zhì)波動對測量的影響。 靜壓式液位差計的測量值，因為用2個投入式液位差計有差別，所以2個投入式液位差計探針需要高精度地安裝。 由于探針接觸海水，探針涂裝防腐涂層能抵抗海水的腐蝕。 其精度和測量范圍可以滿足功能要求。 投入式液位計的安裝示意圖如圖4所示。

圖4投人式液位計的安裝示意圖

通過使用不同型號和制造商的液位計，測量的可靠性有所提高，但由于其安裝方式和測量原理相同，發(fā)生共模故障的概率較高。 海水中可能存在砂土和海洋生物，有堵塞投入式液位計的探針測量孔的風(fēng)險，影響測量的可靠性和穩(wěn)定性。

3.2超聲液位計是海南、福清和田灣核電站項目，考慮到可能的共模故障，明確提出了在選擇循環(huán)水過濾系統(tǒng)液位計時使用冗馀液位計不同的測量原理。 超聲液位計技術(shù)是比較成熟、實用的測量方式之一，其非接觸測量原理也是未來測量技術(shù)發(fā)展的主要趨勢。 因此，在之后的原子能發(fā)電項目中，每一連串的電網(wǎng)除污機都配置了一套超聲波水平差計和靜壓式水平差計，在桶形屏幕上配置了一套超聲波水平差計和靜壓式水平差計。

基于超聲波液位或時域的反射原理，從傳感器向液位表面發(fā)送超聲波脈沖信號，脈沖信號在介質(zhì)表面被反射，反射信號被傳感器接收，發(fā)射器測量接收脈沖信號的時間差To聲波的傳播時間，并與聲波的到介質(zhì)表面的距離成比例，從傳感器到介質(zhì)表面的距離s、聲速c和聲傳播時間t的關(guān)系用以下式表示 再從空罐高e減去s的是媒體水平l。 如圖5所示。

圖5超聲波液位計的測量示意圖

超聲液位計具有以下優(yōu)點: (1)非接觸式測量原理適用于有毒、腐蝕性、高粘度和低溫介質(zhì)的水平和界面測量

(2)超聲波是機械波，不受介質(zhì)的介電常數(shù)、電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率等特性的影響

(3)無機械可動部件，傳感器的壓電晶片振動，但振幅小，結(jié)構(gòu)簡單，壽命長

(4)可測范圍廣，可測液體、粉末、固體粒子的物位。

超聲波液位計存在以下缺點: (1)超聲波液位計的測量有死角，范圍越大死角越大，選型時需注意測量范圍

(2)超聲波的傳播速度受傳播介質(zhì)的溫度、密度、壓力等影響，不適用于壓力容器和揮發(fā)性介質(zhì)的液位測量

(3)超聲波傳播介質(zhì)對超聲波有強吸收作用，超聲波衰減明顯，回聲質(zhì)量下降，影響測量效果。

循環(huán)水過濾系統(tǒng)的超聲波液位計設(shè)置在Om層的頂板上，位于設(shè)置空間的中間位置，為了避免超聲波發(fā)射角內(nèi)障礙物較多，在頂板上確保了. 400mm的孔。 超聲波是以非接觸方式測量的，可以很好地避免海水的腐蝕。 采用與靜壓式完全不同的測量原理和實現(xiàn)方式，避免了共模故障的發(fā)生，其精度和測量范圍可以滿足功能要求。 超聲波液位計的安裝示意圖如圖6所示。

圖6超聲波液位計的安裝示意圖

福清、海南核電項目經(jīng)驗反饋和田灣業(yè)主提供的嶺澳一二期、陽江、寧德等多個基地的反饋數(shù)據(jù)顯示，循環(huán)水過濾系統(tǒng)的超聲波液位計總是測量數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，會發(fā)生水平波動和驚慌等現(xiàn)象，水平差異表示水平差異較大的信號

分析了超聲液位計高液位差信號誤報的產(chǎn)生原因

(1)測量的海水表面存在泡沫和浮游物，吸收超聲波并擴散，回波弱變得不穩(wěn)定，而且儀表設(shè)置環(huán)境的水蒸氣含量高，超聲波探頭結(jié)露，虛假回波和回波消失，測量值跳躍和恐慌

(2)超聲波液位計探頭的安裝位置水泥塊非常厚，安裝孔約深1.2m，探頭與孔的上表面齊平，機械波具有壓縮性，因此過長的孔會增加回波噪聲，大大阻礙超聲波的收發(fā)，超聲波液位計的原始噪聲線過高，水平越高

圖7是超聲液位計的實際回波曲線。

循環(huán)水過濾系統(tǒng)超聲液位計誤報時

(1)桶形過濾器誤切換為中速運轉(zhuǎn)，在中速電機和低速電機之間頻繁切換，柵極除污機頻繁啟動，設(shè)備磨損增加，設(shè)備壽命縮短

應(yīng)頻繁觸發(fā)報警信號到控制室，工作人員現(xiàn)場確認(rèn)，增加人工費用

( &ldquo用超聲波液位計測量的鼓網(wǎng)前后的電平差妻子0.8m” 誤報期間，如果有用投入式液位計測量的鼓網(wǎng)前后的水位差信號妻子的0. 8m水柱，直接觸發(fā)循環(huán)泵的脫扣，循環(huán)水量減少，機組降低電力運轉(zhuǎn)或停止運轉(zhuǎn)。

因此，有必要將超聲波液位計轉(zhuǎn)換為適合該測量環(huán)境的其他類型的液位計。 為了防止共模故障，仍然需要配置兩個不同測量原理的液位計，不能簡單地將超聲波液位計換成投入式液位計。 雷達(dá)式液位計精度高，功率大，對水蒸氣結(jié)露具有較好的測量效果，可應(yīng)用于上述測量環(huán)境，滿足循環(huán)水過濾系統(tǒng)的液位測量要求。

3.3雷達(dá)液位計雷達(dá)液位計的原理與超聲波液位計相似，基于時域反射原理。 區(qū)別在于超聲波液位計發(fā)射超聲波，雷達(dá)液位計發(fā)射電磁波。 從雷達(dá)液位計的天線發(fā)射的電磁波以光速傳播，一旦遭遇被測定介質(zhì)表面，電磁波就被反射而形成回波，沿著相同路徑返回脈沖發(fā)射裝置，發(fā)射裝置和被測定介質(zhì)表面的距離與電磁波的傳播時間成比例，計算出電平的高度。

雷達(dá)液位計具有以下優(yōu)點: (1)電磁波可在真空中傳播，電磁波隨距離而衰減小，透射力強，不受大氣、蒸汽、介質(zhì)揮發(fā)的影響

非接觸式測定適用于有毒、腐蝕性、高粘度、低溫介質(zhì)的液位測定

(3)無可動零件，可靠性高，安裝維護(hù)方便，壽命長

(4)測量范圍廣，精度高，量程達(dá)70m，精度達(dá)2mm。

雷達(dá)液位計(1)在空氣中存在高介電性粉塵粉末(石墨、鐵合金等)時，對電磁波具有衰減作用，測定距離和效果受到影響

被測定介質(zhì)介電常數(shù)不能過小，<； 1.5無法測量。

循環(huán)水過濾系統(tǒng)采用80GHz高頻雷達(dá)液位計，貫穿泡沫結(jié)露，無死角，測量雙線儀表，設(shè)置方便，無需現(xiàn)場維護(hù)。 高焦點的雷達(dá)束不限于設(shè)置高度，發(fā)射角達(dá)到30，能夠適應(yīng)1.2m深cp100mm的孔，能夠不下沉地設(shè)置。 但泡沫過多會影響測量精度，需要定期清理泡沫，改善測量環(huán)境。 圖8是雷達(dá)液位計的實際回波曲線。 雷達(dá)液位計的回波曲線平滑穩(wěn)定，能很好地適應(yīng)設(shè)置環(huán)境。

圖a雷達(dá)液位計回波曲線

4結(jié)語

液位計是循環(huán)水過濾系統(tǒng)正常運行不可缺少的部分，測量的穩(wěn)定性取決于核電站的穩(wěn)定運行。 在儀表設(shè)計選型中，必須充分考慮儀表的測量原理和測量特性，避免環(huán)境因素造成的測量誤差和故障。 根據(jù)雷達(dá)式液位計和超聲波液位計的測量原理，測量環(huán)境也存在不同的要求，儀表選型考慮到各種影響因素，根據(jù)實際應(yīng)用中的各種問題更換儀表選型。 液位計的種類很多，只有符合測量環(huán)境的才是液位計。

以上就是循環(huán)水過濾系統(tǒng)液位計量表選型文章的全部內(nèi)容