CN102945686B - 一种乏燃料水池状态连续监测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于核工业测量技术领域，具体涉及一种乏燃料水池状态连续监测方法及系统。该系统包括液位、温度测量传感器、变送器单元、安装支架、导向筒、电缆及安装附件。所述液位、温度测量传感器采用导向筒和支架固定，传感器输出信号经由电缆送至远距离安装的变送器单元，经运算、补偿等处理后，送至主控室DCS系统。本发明解决了核电站在各种运行工况下，特别是事故时，乏燃料水池从乏燃料开始裸露到满水位的液位和温度连续监测问题；同时解决了设计基准地震工况和全厂断电工况下，乏池状态连续监测问题，使操作员能够实时监测乏池状态；该系统结构简单、在线调校方便，与控制系统接口简单，可实现连续液位温度双参数的实时的、准确的监测。
Description
技术领域
本发明属于核工业测量技术领域，具体涉及一种乏燃料水池状态连续监测方法及系统。
背景技术
乏燃料水池作为乏燃料的贮存地，池中只要有乏燃料，就必须充满水，且维持正常水位，以提供必要的安全生物防护；同时，要对池水进行冷却，及时导出乏燃料元件剩余释热。2011年3月11日发生在日本福岛的大地震引发大规模核泄露事件以后，改进乏燃料水池状态监测受到了各国核安全局极大重视。在这种需求背景下，要求在核电站各种运行工况下，特别是事故时，对乏燃料水池状态的持续监测是保证安全的前提。
在M310堆型反应堆换料水池和乏燃料水池冷却和处理系统（PTR）的原有设计中，对于乏燃料水池状态的液位监测，设有两个非核级浮子式液位开关；对于乏池的温度监测，设有非核级就地和远传温度连续量测量仪表，以及非核级温度报警开关。就液位测量而言，分别只能输出高、低液位报警，无法进行连续液位测量，且浮子式液位开关机械部件多，易故障，维修及在线校验非常困难。
综上可见，以往的设计无法进行乏池液位的连续测量，且不能保证在类似福岛事故工况下（如地震及全厂断电工况）对乏池液位、温度状态进行连续监测的需要。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种乏燃料水池状态连续监测方法及系统，实现在正常及事故工况下的乏燃料水池状态的连续监测，为操作员提供及时准确的信息。
本发明的技术方案如下：一种乏燃料水池状态连续监测方法，采用液位和温度传感器一体安装，但各自测量系统相互独立的方式，连续监测从燃料格架顶部至满水位的乏燃料水池液位以及乏燃料水池温度；液位、温度信号分别经各自独立的接线电缆及分体安装变送器处理单元传输至主控室，为运行人员提供连续指示和报警提示。
进一步，如上所述的乏燃料水池状态连续监测方法，其中，温度的测量范围从室温至池水沸腾。
进一步，如上所述的乏燃料水池状态连续监测方法，其中，用于液位报警的液位开关传感器选择设置在用户规定的标高水位。
一种乏燃料水池状态连续监测系统，包括与乏燃料水池侧壁固定连接的安装支架，安装支架上竖直设置导向筒，导向筒的长度至少涵盖从燃料格架顶部至水池满水位的高度范围，在导向筒内沿高度方向安装连续液位传感器，导向筒底部装有温度传感器，连续液位传感器和温度传感器通过各自的接线电缆分别与分体式变送器连接，分体式变送器与主控室盘台连接。
进一步，如上所述的乏燃料水池状态连续监测系统，其中，所述的安装支架通过与乏燃料水池内钢覆面侧壁上的预埋板焊接固定，满足抗震要求。
进一步，如上所述的乏燃料水池状态连续监测系统，其中，在导向筒内用户规定的标高水位设有用于液位报警的液位开关传感器，连续液位传感器与液位开关传感器组合装配，相互独立，液位开关传感器经分体式变送器连接液位报警开关。
进一步，如上所述的乏燃料水池状态连续监测系统，其中，整个系统采用应急电源供电，保证全厂断电工况下，乏燃料水池的连续监测。
本发明的有益效果如下：本发明为解决类似福岛事故工况下的乏池状态监测问题，液位测量范围考虑乏燃料开始裸露的极限液位，覆盖了乏燃料格架顶层、辐射安全防护层及正常运行水位，温度测量范围考虑乏燃料水池失冷却导致池水沸腾的极限温度，监测系统设计满足在设计基准地震工况和全厂断电工况下，执行乏池状态连续监测功能的要求。为使操作员能够实时监测乏池状态，液位和温度连续量测量信号及报警信号均送至主控室进行显示，可实现在正常及事故工况下的乏池状态的连续监测，为操作员提供及时准确的信息。整个装置满足长期水下的绝缘及耐辐照要求，仪表故障率低，并可方便地进行在线调校，解决了原有设计中设备调校困难的问题。
附图说明
图1为本发明的乏燃料水池连续温度、液位测量系统结构示意图；
图2为燃料水池连续液位传感器安装及调试示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
本发明所提供的乏燃料水池状态连续监测系统采用基于热扩散原理的连续液位传感器、液位开关，以及RTD温度传感器的组合仪表。利用液体导热系数高于空气的原理，连续监测液位，测量范围从燃料格架顶部至满水位。并且在仪表底部装有温度传感器，同时完成对池中液体温度的测量，测量范围从室温至池水沸腾。液位开关的设计则可根据设计及用户要求，选择设置在特定标高水位。温度、液位信号分别经各自独立的接线电缆及分体安装变送器处理单元，经运算、补偿等处理后，向DCS系统远传输出连续的开关量信号，在主控室为运行人员提供连续信号指示和报警提示。与现有技术的主要区别在于，该乏燃料水池状态连续监测方法，采用液位和温度传感器一体安装，但各自测量系统相互独立的方式，连续监测从燃料格架顶部至满水位的乏燃料水池液位以及乏燃料水池温度。
实施例
如图1所示，乏燃料水池状态连续监测系统包括与乏燃料水池1侧壁固定连接的安装支架3，安装支架3上竖直设置导向筒4，导向筒4的长度至少涵盖从燃料格架2的顶部至水池满水位的高度范围。约9m长的连续液位传感器5采用悬挂式安装在导向筒4内，RTD温度传感器安装在导向筒4的底部，导向筒下端开口，水池内的水从导向筒下端开口进入导向筒内，利用乏池侧壁的预埋件，通过焊接固定安装支架3，连续液位传感器5顶部通过法兰固定在安装支架3的第一个安装板上，可从导向筒4内抽出，实现传感器的自由拆装。安装支架设计整体进行抗震分析，满足地震发生时结构的完整性。传感器、信号显示处理设备、报警装置、电缆、托盘等均满足抗震要求，以保证在设计基准地震工况下，对乏池状态进行连续监测。
液位传感器和温度传感器通过各自的接线电缆7分别与分体式变送器6连接，分体式变送器6与主控室盘台连接。用于液位报警的传感器8选择设置在用户规定的标高水位。连续液位传感器与液位开关传感器组合装配，相互独立，连续液位传感器用于液位连续测量和指示，液位开关传感器用于特定液位监测和报警。
实际应用中可采用基于热扩散原理的连续液位传感器、液位开关、温度传感器组合而成的测量系统。连续液位传感器用于液位的连续测量和指示，液位开关用于特定液位报警，温度传感器用于池水温度的测量和指示。
本系统的设计考虑顶部安装方式，可以避免在乏燃料水池壁开孔而增加潜在泄漏的安全隐患问题，安装支架通过与乏燃料水池内钢覆面侧壁上的预埋板焊接，设备安装支架设计满足抗震要求。另外，仪表测量装置、过程控制机柜中的相关组件、主控室盘台的指示设备均由应急电源供电，以保证在全厂断电工况下，乏燃料水池状态的连续监测。
本系统的连续液位传感器可进行在线调校，如图2所示。具体操作方法为：将增压泵9的软管与导向筒4顶部的预留接口10密封连接，导向筒4底部为开口，启动增压泵9向导向筒内增压，随着压力的增大，液面将逐渐下降，反之，液面上升，从而实现对导向筒内液面高度的调节。在高、中、低三个特定位置（即图2中A、B、C三个位置）装有三个液位开关传感器，当液面到达高、中、低位置时，液位开关输出开关信号，此开关信号代表着相应位置的液位值，同时，连续液位传感器也输出该位置的液位值，将连续液位测量传感器输出与相应的液位开关信号输出进行比对，对连续液位传感器进行在线调校。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (5)
1.一种乏燃料水池状态连续监测方法，其特征在于：采用基于热扩散原理的连续液位传感器和温度传感器一体安装，但各自测量系统相互独立的方式，连续监测从燃料格架顶部至满水位的乏燃料水池液位以及乏燃料水池温度；将用于液位报警的液位开关传感器选择设置在用户规定的标高水位；液位、温度信号分别经各自独立的接线电缆及分体安装变送器处理单元传输至主控室，为运行人员提供连续指示和报警提示；并能够将连续液位传感器输出与相应的液位开关传感器输出进行比对，对连续液位传感器进行在线调校。
2.如权利要求1所述的乏燃料水池状态连续监测方法，其特征在于：温度的测量范围从室温至池水沸腾。
3.一种乏燃料水池状态连续监测系统，其特征在于：包括与乏燃料水池侧壁固定连接的安装支架，安装支架上竖直设置导向筒，导向筒的长度至少涵盖从燃料格架顶部至水池满水位的高度范围，在导向筒内沿高度方向安装基于热扩散原理的连续液位传感器，导向筒底部装有温度传感器，连续液位传感器和温度传感器通过各自的接线电缆分别与分体式变送器连接，分体式变送器与主控室盘台连接；在导向筒内用户规定的标高水位设有用于液位报警的液位开关传感器，连续液位传感器与液位开关传感器组合装配，相互独立，液位开关传感器经分体式变送器连接液位报警开关，能够将连续液位传感器输出与相应的液位开关传感器输出进行比对，对连续液位传感器进行在线调校。
4.如权利要求3所述的乏燃料水池状态连续监测系统，其特征在于：所述的安装支架通过与乏燃料水池内钢覆面侧壁上的预埋板焊接固定，满足抗震要求。
5.如权利要求4所述的乏燃料水池状态连续监测系统，其特征在于：整个系统采用应急电源供电，保证全厂断电工况下，乏燃料水池的连续监测。
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