壓力表在AP1000除鹽水儲存和分配系統(tǒng)中的應(yīng)用
壓力儀表廣泛用于核電站工藝系統(tǒng)壓力、流量和液位的測量，為核電站的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供必要的控制和 調(diào)節(jié)信號。本文介紹了通用壓力表的概念、分類及安裝注意事項(xiàng)，同時(shí)介紹了用于測量AP1000除鹽水儲存和分配 (DWS)系統(tǒng)中水箱液位的差壓變送器設(shè)定點(diǎn)計(jì)算和誤差分析。
0.引言
核電廠在運(yùn)行過程中，測量各工藝系統(tǒng)的過程參數(shù)，是為 了讓操縱員全面了解系統(tǒng)和設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并按生產(chǎn)需要對 工藝系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)施安全、有效的控制，在保證核電廠的安全 前提下，提高核電廠的效率。
在AP1000核電廠中，壓力儀表使用廣泛，主要用于測量 介質(zhì)的壓力、以及通過壓力（差壓）來測量流量和液位，為核 電站的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供必要的控制和調(diào)節(jié)信號。
1.壓力儀表筒介
1.1壓力的概念
將介質(zhì)（包括氣體和液體）垂直均勻地作用于單位面積上 的力稱為壓力。由于地球表面存在大氣壓力，而物體的受壓情 況又不盡相同，因此在不同場合下壓力有著不同的表示方法， 如絕對壓力、相對壓力、負(fù)壓力（或真空）、差壓等。
壓力的國際單位為帕斯卡QP0，即每平方米的面積上垂 直作用1牛頓的力（N/m2)。在AP1000中壓力的單位表示既有 公制也有英制，公制單位為Pa，英制單位為IV。
1.2壓力儀表的分類
壓力儀表在AP1()()()除鹽水儲存和分配系統(tǒng)中的應(yīng)用樊四良，等 單元給水泵、控制器、閥門、儀表及相互連接的分配管道組 成。
壓力儀表是用來測量氣體或液體壓力的儀表，又稱壓力表 或壓力計(jì)。壓力儀表按工作原理的不同可分為液柱式壓力計(jì)、 彈性壓力表、負(fù)荷式壓力計(jì)、壓力傳感器（包括變送器）以及 壓力開關(guān)|1]。具體的壓力儀表分類見表1。
1.3壓力式液位測量儀表
壓力式液位測量儀表主要根據(jù)壓力與液位高度成正比的原 理工作的，主要有靜壓式和差壓式兩種類型液位測量儀表。
當(dāng)測量具有腐蝕性或含有結(jié)晶顆粒，以及粘度大、易凝固 等介質(zhì)的液位時(shí)，為了解決引壓管線腐蝕或堵塞的問題，采用 法蘭式變送器。變送器的法蘭直接與容器上的法蘭連接，作為 傳感元件的測量頭（金屬膜盒）經(jīng)毛細(xì)管與變送器的測量室連 通，在膜盒、毛細(xì)管和測量室所組成的封閉系統(tǒng)內(nèi)充有硅油， 作為傳壓介質(zhì)，起到變送器與被測介質(zhì)隔離的作用。變送器本 身的工作原理與一般變送器完全相同。毛細(xì)管的直徑一般較小 (一般內(nèi)徑在0.7?1.8mm)，外面套以金屬蛇皮管進(jìn)行保護(hù)，具 有柔性。法蘭式差壓變送器有單法蘭、雙法蘭、插入式或平法 蘭等結(jié)構(gòu)形式，可根據(jù)被測介質(zhì)的不同情況進(jìn)行選用|2'51。
2.除鹽水儲存和分配系統(tǒng)
除鹽水儲存和分配系統(tǒng)（DWS)是核島布置在常規(guī)島的 14個系統(tǒng)之一，其除鹽水儲存箱（DWST)從除鹽水處理系統(tǒng) (DTS)接收除鹽水泵輸送而來的除鹽水。除鹽水輸送泵從除 鹽水儲存箱吸水，輸送到催化除氧單元（CORS)中，在催化 劑的作用下，使水中的氧與通入的氫氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，除去水 中的大部分溶解氧，向用戶提供含氧量符合要求的除鹽水，當(dāng) 用戶不用水或部分用水時(shí)，系統(tǒng)將全部或多于的除鹽水通過循 環(huán)管道送冋除鹽水儲存罐，使除鹽水儲存罐中除鹽水的含氧量 符合要求。
DWS系統(tǒng)由1個除鹽水儲存箱、1個凝結(jié)水儲存箱、2套 催化除氧單元2臺除鹽水輸送泵、1臺凝結(jié)水儲存箱催化除氧除了兩水箱外，其它主要部件都設(shè)置在附屬廠房和汽輪機(jī) 廠房。除鹽水儲存箱靠近附屬廠房，凝結(jié)水儲存箱靠近汽輪機(jī) 廠房，布置在室外。
3.壓力儀表在AP1000DWS系統(tǒng)中的應(yīng)用
3.1壓力儀表在DWS系統(tǒng)中使用情況
根據(jù)現(xiàn)場的儀表統(tǒng)計(jì)情況，在AP1()()() DWS系統(tǒng)中使用 的壓力儀表有單法蘭差壓變送器、電接點(diǎn)壓力表、差壓開關(guān)、 就地壓力表、壓力變送器。
其中，單法蘭差壓變送器用于測量除鹽水儲存箱和凝結(jié)水 儲存箱的液位；電接點(diǎn)壓力表用于監(jiān)測除氣風(fēng)機(jī)出口壓力；差 壓開關(guān)用于監(jiān)測樹脂捕捉器前后的差壓；就地壓力表中，既有 用于監(jiān)測除鹽水傳輸泵前后壓力，也有用于監(jiān)測核附屬廠房來 除鹽水母管壓力；壓力變送器用于監(jiān)測流經(jīng)催化除氧單元的除 鹽水壓力。
3.2壓力儀表的安裝
壓力儀表的安裝，將直接影響測量的準(zhǔn)確性和壓力儀表的 使用壽命。為此，需注意以下三個問題㈧：
（1）取壓口的選擇
取壓口的位置及形狀應(yīng)能真是反應(yīng)被測壓力的大小，要 做到：
取壓口應(yīng)選在被測介質(zhì)流動的直線管段，遠(yuǎn)離局部阻力 件，不可選擇管路拐彎、分叉、死角或其它易形成漩渦的 地方；
測量流動介質(zhì)壓力時(shí)，應(yīng)使取壓口與流動方向垂直，取壓 口無明顯的倒角、毛刺和凸出物；
測量液體壓力時(shí)，取壓口應(yīng)選在管道下部，使導(dǎo)壓管不積 存氣體，但不宜在最底部，防止污物堵塞；測量氣體時(shí)，取壓 口應(yīng)選在管道上部，使導(dǎo)壓管不積存液體，防止液塞。
（2）導(dǎo)壓管的鋪設(shè)
①導(dǎo)壓管粗細(xì)合適，管徑一般為06-1()mm，長度一般不 得超過5()m，以減少壓力指示的遲滯，測量高溫介質(zhì)時(shí)不得小 于3m；
②導(dǎo)壓管應(yīng)垂直或傾斜鋪設(shè)，傾斜度為（1:10) ~ (1:2D)；
③必要時(shí)，導(dǎo)壓管應(yīng)鋪設(shè)保溫層，防止管內(nèi)介質(zhì)汽化或 凍結(jié)；為方便檢修，導(dǎo)壓管在靠近取壓口處安裝截止閥。
（3）壓力儀表的安裝
①壓力儀表必須經(jīng)校驗(yàn)合格后才能安裝；
②壓力儀表應(yīng)安裝在便于觀察和檢修的地方；
③安裝地點(diǎn)應(yīng)力求振動小、灰塵少、相對濕度小、溫度 在（?4()°C的地方；
④測量高溫（60C以上）介質(zhì)時(shí)應(yīng)安裝U形管或盤旋管 等冷凝器，測量腐蝕性介質(zhì)時(shí)應(yīng)加裝充有中性介質(zhì)的隔離罐， 測量波動頻繁和劇烈的壓力時(shí)應(yīng)加裝針型閥、緩沖器，必要時(shí) 還應(yīng)加裝阻尼器；
⑤壓力儀表的連接處應(yīng)加裝密封墊片，一般低于8()°C及 壓力小于2MPa時(shí)用石棉紙板或鋁片；溫度和壓力更高 (5GMPa以下）時(shí)用退火紫銅或鉛墊。另外還要考慮介質(zhì)的影 響，比如測量氧氣的壓力儀表不能用帶油或有機(jī)化合物的墊 片，測量乙炔壓力時(shí)，禁止用銅墊片。
3.3用于DWS系統(tǒng)中的單法蘭差壓變送器的參數(shù)設(shè)置
在AP1()()()核電廠中，采用的是單法蘭差壓變送器測量 DWS系統(tǒng)中除鹽水儲存箱和凝結(jié)水儲存箱兩個箱體液位，此 變送器的安裝位置見圖1。
3.3.1液位設(shè)定點(diǎn)計(jì)算與控制
以凝結(jié)水儲存箱（CST)的單法蘭差壓變送器參數(shù)計(jì)算為 例，變送器控制從DWST供應(yīng)給CST的除鹽水和控制CST的 液位，根據(jù)西屋提供的文件其量程和高低報(bào)警點(diǎn)的計(jì)算方法 如下：
液位儀表補(bǔ)償值=取壓口到箱底高度的補(bǔ)償值（_6m) + 箱體內(nèi)浮盤的補(bǔ)償值（+2in) =-4in；
液位零點(diǎn)為（，滿量程值為（629m +液位儀表補(bǔ)償值 (-4in)) =625in，即 15.875m;
液位低設(shè)定點(diǎn)=過程低設(shè)定點(diǎn)+液位儀表補(bǔ)償值+標(biāo)定量程 *儀表精度；
液位高設(shè)定點(diǎn)=過程高設(shè)定點(diǎn)+液位儀表補(bǔ)償值-標(biāo)定量程 *儀表精度。
CST的液位有L-3、L-2、L-1、H-1和H-2共計(jì)5個控 制和報(bào)警信號，對應(yīng)設(shè)定液位值對CST的控制如下：
H-2=150.4KPa (15.342m)，當(dāng)水箱液位高于 H-2 時(shí)，發(fā)出“水箱液位H-2”報(bào)警，提醒操縱員水箱可能溢流， DWST向CST的供水閥失效或供水過多；
H-1 = 128.7KPa (13.132m)，當(dāng)水箱液位高于 H-1 時(shí)，發(fā)出“水箱液位H-1”報(bào)警，自動關(guān)閉DWST向CST的 供水閥；
L-1 = 124.0KPa (12.649m)，當(dāng)水箱液位低于 L-1 時(shí)，發(fā)出“水箱液位L-1”報(bào)警，自動打開DWST向CST的供 水閥；
L-2=109.8KPa (11.201m)，當(dāng)水箱液位低于 L-2 時(shí)，發(fā)出“水箱液位L-2”報(bào)警，提醒操縱員水箱水裝量不滿 足啟動給水泵的縱深防御要求水裝量；
L-3=15.7KPa (1.600m)，當(dāng)水箱液位低于L-3時(shí)，發(fā) 出“水箱液位L-3”報(bào)警，提醒操縱員水箱水裝量嚴(yán)重不足， 自動停運(yùn)CORS泵，并且閉鎖其自動啟動。
CST水箱的液位信號自動控制CST供水閥開啟和關(guān)閉，見 圖2，同時(shí)操縱員也可以在主控室和遠(yuǎn)方停堆站通過PLS系統(tǒng) 手動遙控控制CST供水閥運(yùn)行。
3.3.2單法蘭差壓變送器的調(diào)校和誤差分析
根據(jù)圖1，可知此單法蘭差壓變送器存在“零點(diǎn)”迀移問 題，DWS系統(tǒng)中涉及到的兩個儲存箱上部都是與外部大氣相 連，因此需對儀表做負(fù)迀移。實(shí)現(xiàn)零點(diǎn)負(fù)迀移的方法是：調(diào)整 零位電位器，其作用是將變送器的測量從起點(diǎn)迀移到某一負(fù) 值，同時(shí)改變測量范圍的上下限值，實(shí)現(xiàn)測量范圍的平移，但 不改變其量程的大小；如果迀移量較大，那么先把迀移跨接件 插到“負(fù)迀移（EZ) ”的位置上再進(jìn)行負(fù)迀移。
3151系列智能差壓液位變送器除了具有遠(yuǎn)程調(diào)校方式外， 還可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場儀表的零點(diǎn)和量程調(diào)整功能，現(xiàn)場調(diào)校過程中必 須加入實(shí)際壓力。儀表的現(xiàn)場調(diào)校功能通過調(diào)零鍵（ZERO) 和調(diào)滿度鍵（SPAN)來完成。
使用單法蘭差壓變送器測量儲罐的液位，需要考慮此表由 于檢定、安裝及環(huán)境因素等的誤差：
(1)壓力變送器的檢定點(diǎn)應(yīng)包括上、下限值（或其附近 10%輸入量程以內(nèi)）在內(nèi)不少于5個點(diǎn)，檢定點(diǎn)基本均勻地分 布在整個測量范圍內(nèi)；檢定時(shí)，從下限值開始平穩(wěn)地輸入壓力 信號到各檢定點(diǎn)，讀取并記錄輸出值至上限，然后反方向平穩(wěn) 地改變壓力信號到各檢定點(diǎn)，讀取并記錄輸出值直至下限。在 鑒定過程中不允許調(diào)零點(diǎn)和量程，不允許輕敲或振動變送器， 在接近檢定點(diǎn)時(shí)，輸入壓力信號應(yīng)足夠慢，須避免過沖現(xiàn)象。 壓力變送器的基本誤差按公式（1)計(jì)算：
M = Ad - ⑴
其中，AA為壓力變送器各檢定的測量誤差；Ad為壓力變 送器上行程或下行程各檢定點(diǎn)的實(shí)際輸出值；A,為壓力變送器 各檢定點(diǎn)的理論輸出值。
（2）檢定變送器的回程誤差與檢定變送器的基本誤差同時(shí) 進(jìn)行?；爻陶`差按公式（2)計(jì)算：
= | Adl - Ad2 丨 (2) 其中，AAd為壓力變送器的回程誤差值；Ad1,Ad2為壓力變 送器上行程和下行程各檢定點(diǎn)的實(shí)際輸出值。
（3）法蘭平面與水平面的角度引起誤差，正確做法是法蘭 平面應(yīng)垂直于水平面；另外測量膜盒也應(yīng)垂直于水平面，否則 也會產(chǎn)生誤差。
（4）對于安裝于室外的單法蘭差壓變送器，冬天的低溫和 晝夜溫差大也會對毛細(xì)管中填充的硅油比重產(chǎn)生影響，從而產(chǎn) 生測量誤差；另外毛細(xì)管應(yīng)自然垂放并固定，如果毛細(xì)管太 長，應(yīng)卷在一起用夾子固定。
4.結(jié)束語
本文首先介紹了通用壓力儀表、壓力式液位測量儀表及安 裝注意事項(xiàng)，然后針對用于AP1000 DWS系統(tǒng)中的單法蘭差 壓變送器，介紹了其設(shè)定點(diǎn)計(jì)算以及分析了可能產(chǎn)生誤差的因 素，為儀表的使用提供有利的參考。
