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(cè)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(hào)。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(cè)量AP1000除鹽水儲(chǔ)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(cè)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(duì)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(cè)量介質(zhì)的壓力、以及通過壓力（差壓）來(lái)測(cè)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(hào)。

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(chǎng)合下壓力有著不同的表示方法，如絕對(duì)壓力、相對(duì)壓力、負(fù)壓力（或真空）、差壓等。

壓力的國(guó)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(chǔ)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(lái)測(cè)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(cè)量?jī)x表

壓力式液位測(cè)量?jī)x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(cè)量?jī)x表。

當(dāng)測(cè)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(cè)量頭（金屬膜盒）經(jīng)毛細(xì)管與變送器的測(cè)量室連通，在膜盒、毛細(xì)管和測(cè)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(cè)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(cè)介質(zhì)的不同情況進(jìn)行選用2'51。

2.除鹽水儲(chǔ)存和分配系統(tǒng)

除鹽水儲(chǔ)存和分配系統(tǒng)（DWS)是核島布置在常規(guī)島的14個(gè)系統(tǒng)之一，其除鹽水儲(chǔ)存箱（DWST)從除鹽水處理系統(tǒng)(DTS)接收除鹽水泵輸送而來(lái)的除鹽水。除鹽水輸送泵從除鹽水儲(chǔ)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(chǔ)存罐，使除鹽水儲(chǔ)存罐中除鹽水的含氧量符合要求。

DWS系統(tǒng)由1個(gè)除鹽水儲(chǔ)存箱、1個(gè)凝結(jié)水儲(chǔ)存箱、2套催化除氧單元2臺(tái)除鹽水輸送泵、1臺(tái)凝結(jié)水儲(chǔ)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?gòu)S房和汽輪機(jī)廠房。除鹽水儲(chǔ)存箱靠近附屬?gòu)S房，凝結(jié)水儲(chǔ)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(chǎng)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(cè)量除鹽水儲(chǔ)存箱和凝結(jié)水儲(chǔ)存箱的液位；電接點(diǎn)壓力表用于監(jiān)測(cè)除氣風(fēng)機(jī)出口壓力；差壓開關(guān)用于監(jiān)測(cè)樹脂捕捉器前后的差壓；就地壓力表中，既有用于監(jiān)測(cè)除鹽水傳輸泵前后壓力，也有用于監(jiān)測(cè)核附屬?gòu)S房來(lái)除鹽水母管壓力；壓力變送器用于監(jiān)測(cè)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(cè)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(gè)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(cè)壓力的大小，要做到：

取壓口應(yīng)選在被測(cè)介質(zhì)流動(dòng)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(cè)量流動(dòng)介質(zhì)壓力時(shí)，應(yīng)使取壓口與流動(dòng)方向垂直，取壓口無(wú)明顯的倒角、毛刺和凸出物；

測(cè)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(cè)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(zhǎng)度一般不得超過5()m，以減少壓力指示的遲滯，測(cè)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(dòng)小、灰塵少、相對(duì)濕度小、溫度在（?4()°C的地方；

④測(cè)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(cè)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(cè)量波動(dòng)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(cè)量氧氣的壓力儀表不能用帶油或有機(jī)化合物的墊片，測(cè)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(cè)量DWS系統(tǒng)中除鹽水儲(chǔ)存箱和凝結(jié)水儲(chǔ)存箱兩個(gè)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(chǔ)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(gè)控制和報(bào)警信號(hào)，對(duì)應(yīng)設(shè)定液位值對(duì)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)停運(yùn)CORS泵，并且閉鎖其自動(dòng)啟動(dòng)。

CST水箱的液位信號(hào)自動(dòng)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(dòng)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(gè)儲(chǔ)存箱上部都是與外部大氣相連，因此需對(duì)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(cè)量從起點(diǎn)迀移到某一負(fù)值，同時(shí)改變測(cè)量范圍的上下限值，實(shí)現(xiàn)測(cè)量范圍的平移，但不改變其量程的大�。蝗绻|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(chǎng)儀表的零點(diǎn)和量程調(diào)整功能，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)校過程中必須加入實(shí)際壓力。儀表的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)校功能通過調(diào)零鍵（ZERO)和調(diào)滿度鍵（SPAN)來(lái)完成。

使用單法蘭差壓變送器測(cè)量?jī)?chǔ)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(gè)點(diǎn)，檢定點(diǎn)基本均勻地分布在整個(gè)測(cè)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(hào)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(hào)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(dòng)變送器，在接近檢定點(diǎn)時(shí)，輸入壓力信號(hào)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(cè)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(cè)量膜盒也應(yīng)垂直于水平面，否則也會(huì)產(chǎn)生誤差。

（4）對(duì)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(huì)對(duì)毛細(xì)管中填充的硅油比重產(chǎn)生影響，從而產(chǎn)生測(cè)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(zhǎng)，應(yīng)卷在一起用夾子固定。

4.結(jié)束語(yǔ)

本文首先介紹了通用壓力儀表、壓力式液位測(cè)量?jī)x表及安裝注意事項(xiàng)，然后針對(duì)用于AP1000DWS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。