在核電廠(chǎng)中，過(guò)程檢測儀表是整個(gè)儀控系統與工藝過(guò)程的接口，儀表性能的優(yōu)劣直接影響到儀控系統的性能。諸類(lèi)過(guò)程檢測儀表中，壓力變送器的應用#廣泛、#普遍，主要用于檢測工藝系統的壓力、流量和液位，其中安全級壓力變送器為核電廠(chǎng)保護系統和事故后監測系統提供必需的信號，用于安全保護和事故后監測。同時(shí)，嚴重事故管理所需的壓力變送器在嚴重事故工況下的可用性也關(guān)系到嚴重事故管理導則中的嚴重事故管理策略在實(shí)際中能否真正實(shí)現。因此，正確、合理地選用壓力變送器對確保核電廠(chǎng)安全、可靠運行十分重要。

 

一、壓力變送器的種類(lèi)

        壓力變送器的種類(lèi)較多，根據不同的分類(lèi)原則可分為如下類(lèi)別。

        (一)按照測量壓力類(lèi)型。變送器可分為壓力變送器、差壓變送器和絕壓變送器。

        (二)按照測量原理。核電廠(chǎng)常用的壓力變送器按照測量原理可以分為:電容式變送器、壓敏電阻式壓力變送器、電感位移壓力變送器以及力平衡式變送器。

        (三)按照是否直接測量介質(zhì)。壓力變送器可分為基型變送器和帶遠傳毛細管的法蘭變送器。

        (四)按照執行的功能。按照儀表是否執行安全功能可將核電廠(chǎng)的壓力變送器分為壓力變送器和非安全級壓力變送器，安全級壓力變送器要根據不同的鑒定要求進(jìn)行質(zhì)量鑒定以確保在需要時(shí)能夠正確執行其功能。

 

二、壓力變送器設計的原則

        核電廠(chǎng)的壓力變送器選型設計主要考慮以下原則:

        一是滿(mǎn)足核電廠(chǎng)壓力變送器相關(guān)設計、制造、檢驗及質(zhì)量鑒定標準規范要求;

        二是滿(mǎn)足工藝系統對該類(lèi)型儀表的測量要求;

        三是滿(mǎn)足核電廠(chǎng)執行安全功能、安全分析、事故管理導則中對該類(lèi)型儀表的特殊要求;

        四是便于對儀表進(jìn)行安裝維護;

        五是考慮提高設備的國產(chǎn)化率，在滿(mǎn)足技術(shù)要求的基礎上盡可能選擇國產(chǎn)化產(chǎn)品;六是適應后續電站設備改造的要求，盡量減少儀表的種類(lèi)，方便維護。

 

三、壓力變送器的選型

        核電站壓力、差壓變送器的選型通常根據該設備所執行的功能、被測工藝介質(zhì)的類(lèi)型、測量范圍、特性、安裝條件、環(huán)境條件、儀表性能、經(jīng)濟性等方面來(lái)考慮，不僅滿(mǎn)足高可靠性、高穩定性、高精度的要求，還要滿(mǎn)足保護系統安全設計要求，同時(shí)還必須滿(mǎn)足全數字化儀控系統的設計要求，并考慮電站的運行、維護要求。選型時(shí)應具體考慮如下問(wèn)題。

 

(一)安全分級。

        核電站的安全運行主要取決于執行安全功能的設備的可靠性。對于執行緊急停堆、應急堆芯冷卻、余熱排出、安全殼隔離、安全殼排熱及防止放射性物質(zhì)向環(huán)境釋放這些安全功能的電氣設備，稱(chēng)為安全(1E)級電氣設備。尤其對于安裝在核電站安全殼內的核級差壓/壓力變送器，因工作在有輻照的環(huán)境條件中，并且要求在地震和事故工況下(如 LOCA 事故)保持其功能與性能，工作條件非常嚴酷。為使變送器在壽期內保證在核電站正常運行工況或者事故工況下經(jīng)受#苛刻的環(huán)境條件執行規定的安全功能，必須使用經(jīng)過(guò)質(zhì)量鑒定合格的變送器產(chǎn)品。

 

        其中對于部分需要將信號送往事故后監測系統和保護系統的儀表，應按照 ＲCC － E 中關(guān)于 K1、K2、K3 級儀表的要求(部分可等效采用 IEEE － 323/344 的要求)選擇經(jīng)過(guò)質(zhì)量鑒定的儀表。同時(shí)考慮滿(mǎn)足電站的安全準則，由于國產(chǎn)化的能力有限，部分 K1 類(lèi)的儀表考慮國外公司具有核電供貨資格且有成熟應用經(jīng)驗的產(chǎn)品。

 

        對于嚴重事故必須使用的壓力變送器，應按照技術(shù)要求對變送器進(jìn)行質(zhì)量鑒定或者具有一定可信度的分析，以證明其能耐受?chē)乐厥鹿虱h(huán)境條件并在事故中及事故后可用。

 

(二)變送器類(lèi)型及測量范圍。

        根據工藝參數要求，被測壓力類(lèi)型不同選擇相應的壓力、差壓或者絕壓變送器，并且在選型時(shí)要考慮設備的工作壓力等級，變送器的工作壓力等級。所選變送器的量程在變送器的測量范圍內;所選變送器的量程在變送器的實(shí)際可使用的量程比范圍內;所選變送器的量程盡量接近變送器的#大量程。

 

        在測量穩定壓力時(shí)，一般壓力變送器的量程選擇接近或略大于正常壓力值的 1． 5倍;在測量脈動(dòng)壓力時(shí)，一般壓力變送器選擇接近或略大于正常壓力值的 2 倍，并考慮變送器的超量程過(guò)載能力;在測量泵出口壓力時(shí)，一般#大量程選擇接近泵出口的#大壓力值;在測量高壓壓力時(shí)，一般#大量程選擇應大于#大壓力測量值的 1． 7 倍。測量范圍一定應處在變送器的量程范圍內，不得低于變送器的#小量程，尤其在差壓測液位的應用中，要注意變送器遷移后的量程不應超過(guò)變送器的#大量程(UＲL)，否則將無(wú)法準確測量。在選用差壓變送器時(shí)，應考慮耐靜壓能力及靜壓對測量精度的影響。對于被測介質(zhì)是粘稠、易凝、易結晶或者高溫的情況，可以選擇遠傳法蘭變送器。對于用于事故后監測的安全殼地坑水位的連續測量，也選擇了單邊毛細管的遠傳法蘭變送器。對于遠傳法蘭壓力、差壓變送器，選擇毛細管長(cháng)度時(shí)，既要考慮安裝和維護的方便，又要考慮毛細管過(guò)長(cháng)對測量造成的影響，如溫度變化造成的輸出變化和相應速度慢等不利因素。

 

(三)選擇合適的材質(zhì)。

        根據被測介質(zhì)的物理和化學(xué)性能，選擇變送器的接液部分(過(guò)程接口)和非接液部分、隔離膜片的材質(zhì)。與介質(zhì)接觸的部分，變送器材料應符合 ＲCC 系列標準的要求，一般要求為采用奧氏體超低碳不銹鋼材料加工，目前常用的如 304L 或 316L(ASTM 標準)，涉及到海水介質(zhì)的系統應選擇耐腐蝕的哈氏合金 C。同時(shí)，要考慮核清潔度的要求，按照與一回路、注入一回路的介質(zhì)以及二回路流體、廢液貯罐的不同，執行不同的清潔度要求。在實(shí)際選型過(guò)程中也會(huì )因變送器本身結構的不同，有些特殊處理，例如變送器的泄放部分為針形閥，其中密封鋼球如果也采用316L，多次泄放操作后會(huì )對密封面不利，因此這種情況可以考慮采用材料為 316 的密封鋼球。

 

(四)運行維護的要求。

        壓力、差壓變送器選型一是要考慮控制通道要求，根據控制性能要求選用精度較高的儀表，其中用于試驗儀表系統(KME)系統熱平衡計算的儀表，根據精度的要求，選用了精度(0． 025%)和性能更好的壓力差壓變送器。二是要考慮維護的方便性�？紤]輻射防護分區，儀表應布置在人員可達的區域，安裝在儀表架上方便維修和操作，滿(mǎn)足定期試驗的要求和儀表校驗要求。(五)其它注意事項。在壓力變送器的選型設計中，還應注意在安全準則中，對于特殊測點(diǎn)的功能精度、響應時(shí)間、事故后精度、一致性等要求。此外，儀表所處環(huán)境如有可燃和爆炸危險氣氛的存在，則需要考慮防爆。有部分儀表在電氣設備分級清單中雖然為非安全級，但有地震情況下執行功能的要求，或者安裝位置的輻射分區有一定輻照劑量，為保證儀表的長(cháng)期工作的測量精度及穩定性，此類(lèi)儀表在選型時(shí)通�？紤]加做輻照老化并經(jīng)過(guò)抗震試驗的壓力變送器。

 

四、結語(yǔ)

        本文描述了核電廠(chǎng)常用壓力變送器的類(lèi)型及設計原則，對選型設計中需考慮的問(wèn)題及特殊的注意事項進(jìn)行了歸納與總結，可用于核電項目的壓力儀表選型工作參考。