CN111627580B - 一种应对快速泄压工况的稳压器水位测量系统设计 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种应对快速泄压工况的稳压器水位测量系统设计，包括用于测量稳压器水位的若干个冗余测量通道，所述冗余测量通道包括用于蒸汽冷凝的冷凝金属软管，还包括压力变送器和温度测量仪表，所述压力变送器用于测量稳压器的压力，所述温度测量仪表用于测量冷凝金属软管冷凝蒸汽后的冷凝水的温度；通过冷凝金属软管替代冷凝容器、隔离容器和毛细管的作用，采用冷凝金属软管进行蒸汽的冷凝，安装简单方便，大大降低了现场设备安装和维护的难度。通过增加压力变送器和温度测量仪表，进而在计算水位过程中引入了密度补偿，降低了由于测量介质密度变化带来的误差，极大的提高了测量精度。

Description

一种应对快速泄压工况的稳压器水位测量系统设计

技术领域

本发明涉及核电厂反应堆冷却剂系统过程参数测量领域，具体涉及一种应对快速泄压工况的稳压器水位测量系统设计。

背景技术

在在核电厂中，稳压器水位信号代表着稳压器内的水装量，属于重要的保护参数，在反应堆功率运行时水位低和高时都会触发反应堆停堆，因此水位信号的测量必须稳定可靠。

稳压器水位测量通常采用差压法，即通过电容式差压变送器测量上、下取压接口之间的差压，然后通过二次测信号处理装置根据测量差压计算稳压器内实际水位。功率运行时稳压器上部充满了蒸汽，所以需要在低压侧使用冷凝容器、隔离容器和毛细管来获得连续稳定的参考水位。但是，这种方法对设备安装的要求极高，在现场实现的难度较大，且在快速泄压工况下，未受毛细管保护的那段水柱会丧失而导致测量精度变差。

发明内容

本发明目的在于提供一种应对快速泄压工况的稳压器水位测量系统设计，以解决在快速泄压工况下，不能通过冷凝容器、隔离容器和毛细管获得连续稳定的参考水位，以及测量精度差的问题，获得连续稳定的参考水位，极大的提高了测量精度。

本发明通过下述技术方案实现：

一种应对快速泄压工况的稳压器水位测量系统设计，包括用于测量稳压器水位的若干个冗余测量通道，所述冗余测量通道包括用于蒸汽冷凝的冷凝金属软管，还包括压力变送器和温度测量仪表，所述压力变送器用于测量稳压器的压力，所述温度测量仪表用于测量冷凝金属软管冷凝蒸汽后的冷凝水的温度。

针对现有稳压器水位测量装置中，通过冷凝容器、隔离容器和毛细管对稳压器上部的蒸汽进行冷凝，进而获得连续稳定的参考水位，但是，在快速泄压的工况下，没有受到毛细管保护的水柱会丧失，导致稳压器水位的测量精度变差，同时冷凝容容器、隔离容器和毛细管对设备安装的要求极高，在现场实现的难度较大；因此，本发明提供一种应对快速泄压工况的稳压器水位测量系统设计，通过若干个冗余测量通道，测量出多组稳压器水位数据，提高测量数据的准确性；通过冷凝金属软管替代冷凝容器、隔离容器和毛细管的作用，冷凝金属软管用于蒸汽的冷凝，获得稳定的参考水位，冷凝金属软管可以起到类似冷凝容器的作用，同时还可以起到膨胀环的作用，冷凝金属软管的安装方便，大大的降低了现场设备安装和维护的难度。为了避免测量精度变差，通过设置压力变送器和温度测量仪表，压力变送器用于测量稳压器内部的压力，温度测量仪表用于测量经冷凝金属软管冷凝蒸汽之后的冷凝水的温度，换言之，用于测量蒸汽冷凝之后的温度，温度测量仪表设置在冷凝金属软管出口处。通过测量稳压器的压力和经冷凝金属软管冷凝后蒸汽的温度，在计算稳压器水位时进行补偿计算，消除由于测量介质密度变化带来的误差，所述介质密度变化为水的密度和蒸汽的密度之间的变化。

优选的，还包括设置在稳压器上的上部取压接头、下部取压接头、引压管，所述冷凝金属软管的两端分别与上部取压接头和引压管的一端连通，所述引压管的另一端与下部取压接头通过管线连通。冷凝金属软管的进口与上部取压接头相连，冷凝金属软管的出口与引压管相连，蒸汽从冷凝金属软管的进口流入，从冷凝金属软管的出口冷凝成水流出；所述引压管用于将冷凝金属软管中冷凝下来的水输送至测量稳压器水位差压装置中，同时下部取压接头通过管线与稳压器水位差压装置相连，通过稳压器水位差压装置可以测得稳压器水位差压；除此之外，引压管与冷凝金属软管的安装方便，对设备的安装要求低，方便维护和使用，通过引压管便于测量稳压器的压力。

优选的，还包括分别控制上部取压接头和下部取压接头开启和关闭的上部根阀和下部根阀。上部根阀和下部根阀除了控制稳压器水位测量的开始和结束，还可以通过调节冷凝金属软管中蒸汽的流量，控制冷凝金属软管出口处的水流大小，进而实现精确测量。

优选的，所述压力变送器设置在靠近引压管和冷凝金属软管的接口处，且压力变送器与引压管相连。目的是测量稳压器内部的压力，避免介质密度变化带来的影响，实现补偿计算，减少测量误差。

优选的，所述温度测量仪表设置在靠近引压管和冷凝金属软管的接口处，即温度测量仪用于测量冷凝金属软管出口处水的温度，且温度测量仪表与引压管相连。通过测量到的温度参数，代入稳压器水位计算公式，消除介质密度变化的影响，提高测量精度。

优选的，还包括用于测量稳压器水位差压的差压变送器。通过差压变送器可以得到差压变送器水位的差值压力，进而计算出稳压器真实水位。

优选的，所述所述差压变送器同时与下部取压接头和冷凝金属软管通过管线连通。差压变送器同时与冷凝金属软管的出口和下部取压接头的出口通过相应的管线连通，得到稳压器上部和下部的压力，进而得到稳压器水位的差压值。

优选的，还包括用于计算稳压器水位的二次测信号处理装置。对差压变送器、压力变送器和温度测量仪表三者测量得到的信号进行二次处理，得到稳压器的真实水位。

优选的，所述冗余测量通道的数量为4个。

优选的，相邻两个冗余测量通道之间相互独立，保证每个冗余测量通道得到的稳压器水位数据是独立的，极大的减少了测量误差。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明一种应对快速泄压工况的稳压器水位测量系统设计，通过冷凝金属软管替代冷凝容器、隔离容器和毛细管的作用，采用冷凝金属软管进行蒸汽的冷凝，安装简单方便，大大降低了现场设备安装和维护的难度。

2、本发明一种应对快速泄压工况的稳压器水位测量系统设计，使用冷凝金属软管可以起到冷凝容器的作用，保证管线内稳定、连续的液位，能够应对核电厂快速泄压工况。

3、本发明一种应对快速泄压工况的稳压器水位测量系统设计，没有毛细管，可以提高差压变送器的响应时间；本发明的仪表管布置既能满足力学分析计算的要求，又能根据现场实际空间进行灵活调整。

4、本发明一种应对快速泄压工况的稳压器水位测量系统设计，通过增加压力变送器和温度测量仪表，进而在计算水位过程中引入了密度补偿，降低了由于测量介质密度变化带来的误差，极大的提高了测量精度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明具体实施例的稳压器水位测量系统结构示意图。

附图标记及对应零部件名称：1-稳压器，2-引压管，3-差压变送器，4-压力变送器，5-二次测信号处理装置，6-冷凝金属软管，7-上部取压接头，8-下部取压接头，9-上部根阀，10-下部根阀，11-温度测量仪表。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1所示，一种应对快速泄压工况的稳压器水位测量系统设计，包括用于测量稳压器1水位的若干个冗余测量通道，所述冗余测量通道包括用于蒸汽冷凝的，还包括压力变送器4和温度测量仪表11，所述压力变送器4用于测量稳压器的压力，所述温度测量仪表11用于测量冷凝金属软管6冷凝蒸汽后的冷凝水的温度。

本实施例中冷凝金属软管6为1/2OD”冷凝金属软管，冷凝金属软管6形成冷凝环，冷凝环可以起到类似冷凝容器的作用，同时还可以起到膨胀环的作用；除此之外，冷凝金属软管进行蒸汽的冷凝，获得稳定的参考水位。稳压器1水位测量的二次测信号处理引入稳压器压力信号和冷凝后水的温度信号进行补偿计算，消除由于测量介质密度变化带来的测量误差，极大的提高测量数据的准确性。

实施例2：

如图1所示，本实施例是在实施例1的基础上作进一步的限制，还包括设置在稳压器1上的上部取压接头7、下部取压接头8、引压管2，所述冷凝金属软管6的两端分别与上部取压接头7和引压管2的一端连通，且冷凝金属软管6与引压管2连通的一端是出口端，所述引压管2的另一端与下部取压接头8通过管线连通。

还包括用于分别控制上部取压接头7和下部取压接头8开启和关闭的上部根阀9和下部根阀10。

进一步的，所述压力变送器4设置在靠近引压管2和冷凝金属软管6的接口处，且压力变送器4与引压管2相连。压力变送器4用于测量稳压器1的压力，进行补偿计算。

进一步的，所述温度测量仪表11设置在靠近引压管2和冷凝金属软管6的接口处，且温度测量仪表11与引压管2相连，温度测量仪表11用于测量冷凝金属软管6出口流出的水的实时温度，用于补偿计算。

还包括用于测量稳压器1水位差压的差压变送器3，用于测量稳压器1水位的差压，进行水位计算。

进一步的，所述差压变送器3同时与下部取压接头8和引压管2的另一端通过管线连通。

进一步的，还包括用于计算稳压器1水位的二次测信号处理装置5。

进一步的，本实施例中冗余测量通道的数量为4个，且相邻两个冗余测量通道之间相互独立。

实施例3：

如图1所示，每个测量通道包含压力变送器4、差压变送器3、温度测量仪表11以及二次测信号处理装置5。差压变送器3高压侧与下部根阀10连接，差压变送器3低压侧在上部根阀9的引压管2后连接一段1/2OD”冷凝金属软管6，并形成冷凝环。

二次测信号处理装置5接收来自压力变送器4和差压变送器3以及温度测量仪表11的信号，进行水位计算。

稳压器水位测量计算过程：

首先在冷态工况下(25℃左右，例如：25°、23°、26°等)，仪表安装就位后，现场测量稳压器1水位下部取压接头7标高L1和稳压器上部取压接头8标高L2，得到冷态下稳压器1水位上、下部取压接头标高差dp0＝L2-L1。

根据材料手册查到稳压器材料对应的膨胀系数λ，可以确定热态下稳压器1水位测量标高差：

dp(Tp)＝[1+λ(Tp-25)]dp0

注：dp0为25℃冷态下的高度差，如实际冷态环境温度不同，上述公式中需要使用实际环境温度。

然后，在运行过程中，通过压力变送器4和差压变送器3得到稳压器的压力P和稳压器水位差压ΔP。

根据稳压器压力P(绝对压力)以及IAPWS-IF97计算公式得到稳压器内水密度ρL。

根据稳压器压力P(绝对压力)以及IAPWS-IF97计算公式得到稳压器内蒸汽密度ρV。

根据稳压器压力P(绝对压力)、蒸汽冷凝后的冷凝水的实测温度以及IAPWS-IF97计算公式得到冷凝金属软管及仪表管中水密度ρr。

利用下式确定稳压器水位h：

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种应对快速泄压工况的稳压器水位测量系统设计，包括用于测量稳压器(1)水位的若干个冗余测量通道，其特征在于，所述冗余测量通道包括用于蒸汽冷凝的冷凝金属软管(6)，还包括压力变送器(4)和温度测量仪表(11)，所述压力变送器(4)用于测量稳压器(1)的压力，所述温度测量仪表(11)用于测量冷凝金属软管(6)冷凝蒸汽后的冷凝水的温度；还包括设置在稳压器(1)上的上部取压接头(7)、下部取压接头(8)、引压管(2)，所述冷凝金属软管(6)的两端分别与上部取压接头(7)和引压管(2)的一端连通，且冷凝金属软管(6)与引压管(2)连通的一端是出口端，所述引压管(2)的另一端与下部取压接头(8)通过管线连通；还包括分别控制上部取压接头(7)和下部取压接头(8)开启和关闭的上部根阀(9)和下部根阀(10)；所述压力变送器(4)设置在靠近引压管(2)和冷凝金属软管(6)的接口处，且压力变送器(4)与引压管(2)相连。

2.根据权利要求1所述的一种应对快速泄压工况的稳压器水位测量系统设计，其特征在于，所述温度测量仪表(11)设置在靠近引压管(2)和冷凝金属软管(6)的接口处，且温度测量仪表(11)与引压管(2)相连。

3.根据权利要求1所述的一种应对快速泄压工况的稳压器水位测量系统设计，其特征在于，还包括用于测量稳压器(1)水位差压的差压变送器(3)。

4.根据权利要求3所述的一种应对快速泄压工况的稳压器水位测量系统设计，其特征在于，所述差压变送器(3)同时与下部取压接头(8)和冷凝金属软管(6)通过管线相连。

5.根据权利要求1所述的一种应对快速泄压工况的稳压器水位测量系统设计，其特征在于，还包括用于计算稳压器(1)水位的二次测信号处理装置(5)。

6.根据权利要求1所述的一种应对快速泄压工况的稳压器水位测量系统设计，其特征在于，所述冗余测量通道的数量为4个。

7.根据权利要求1所述的一种应对快速泄压工况的稳压器水位测量系统设计，其特征在于，相邻两个冗余测量通道之间相互独立。

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