背景：71700承擔著(zhù)反應堆廠(chǎng)房?jì)雀飨到y正常疏水、異常泄漏放射性水的收集、處理和排放功能。各類(lèi)水先匯集到相應區域的地坑，到達一定量后坑內的液位開(kāi)關(guān)動(dòng)作啟動(dòng)疏水泵將水排出。71700系統使用的是Q*型浮球液位開(kāi)關(guān)，靠自身重力懸掛于地坑壁附近，一個(gè)開(kāi)關(guān)對應一個(gè)液位控制點(diǎn)，當水位上升到該高度，開(kāi)關(guān)浮起翻轉，里面的觸點(diǎn)動(dòng)作。單個(gè)地坑多有低/低、低、高、高/高、很高液位控制/報警五個(gè)浮球，吊放于不同高度。因71700系統地坑收集的水質(zhì)較臟，浮球開(kāi)關(guān)工作環(huán)境惡劣，故障率高。據不完全統計，20002007年間，秦三廠(chǎng)兩臺機組71700系統共發(fā)生因浮球開(kāi)關(guān)故障引起的缺陷132次，廠(chǎng)房和設備被水淹33次，更換浮球105個(gè)。 39L壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
浮球開(kāi)關(guān)故障原因有:球體與導線(xiàn)結合處密封不好，球體進(jìn)水，導致內部開(kāi)關(guān)機構浸泡、污損;不同高度液位開(kāi)關(guān)導線(xiàn)相互纏繞，球體無(wú)法翻轉;球體被導線(xiàn)與地坑壁夾住無(wú)法翻轉;球體內開(kāi)關(guān)機構失效，無(wú)法觸發(fā)或復位;開(kāi)關(guān)接線(xiàn)盒位于地面上，內部端子易銹蝕，導致開(kāi)關(guān)虛假信號。FQ300型浮球液位開(kāi)關(guān)可靠性低，影響了71700系統功能，須進(jìn)行改造。
2方案選擇
工作原理見(jiàn)圖1。靜壓式也稱(chēng)為投入式，將測量元件放入容器底部，介質(zhì)產(chǎn)生的靜壓造成測量元件
超聲波液位工作原理內的電容變化，電容值傳輸到主機(變送器)，被轉換為4-20mA. 0-SVdc等輸出信號。
可行性分析。
投入式液位計安裝方便，不受安裝空間大小影響，但由于測量元件長(cháng)期埋在底部，對其密封性和耐腐蝕性要求高，且測量膜片要保持清潔，如果被泥沙掩埋則無(wú)法正確測量靜壓。71700系統大部分地坑水中含有放射性或酸堿性泥沙淤積，測量元件易被掩埋;同時(shí)在地坑進(jìn)水和排水過(guò)程中測量元件在水中搖晃，會(huì )導致連接纜磨損或者膜片碎裂。
結論:靜壓式液位計適合較干凈、整體較平穩的介質(zhì)液位測量，不適合71700系統使用。
2.2超聲波液位計
工作原理見(jiàn)圖2。
非接觸式，探頭從被測介質(zhì)頂部發(fā)射超聲波脈沖(35}70kHz)，達到被測介質(zhì)表面后被反射回來(lái)，探頭予以接收。超聲波脈沖傳播速度一定，從發(fā)射到接收回波時(shí)間與探頭到被測介質(zhì)表面的距離成正比，經(jīng)處理后液位計輸出相應電信號。
可行性分析。超聲波液位計采用非接觸式測量，安裝/調試簡(jiǎn)單、維修方便，但聲波是以一定波束角發(fā)射，傳導發(fā)射區域內需沒(méi)有障礙。71700系統地坑中有金屬格柵板、排水管、潛水泵及線(xiàn)纜，且地坑邊/徑通常不大，地坑壁的回波會(huì )干擾正常的測量。超聲波探頭還有一共性不足:當氣溫、濕度變化時(shí)，水汽會(huì )在探頭表面凝結，造成聲波無(wú)法正常發(fā)射、接收而影響測量。
結論:超聲波液位計適用于敞口池、水處理等液位測量，不適合71700系統使用。
2.3導波雷達液位計
39L壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
探頭發(fā)射的電磁脈沖以光速沿鋼纜、棒或包含一根棒的同軸套管傳播，接觸到被測介質(zhì)后，部分脈沖被反射，回波沿原路徑返到發(fā)射探頭。電磁脈沖傳播速度一定，從發(fā)射到接收回波時(shí)間與探頭到被測介質(zhì)表面的距離成正比，經(jīng)處理后液位計輸出相應電信號。
圖3導波雷達液位計工圖4導波雷達液位計安裝示
作原理可行性分析。導波雷達液位計具有以下優(yōu)點(diǎn):發(fā)射、測量、傳感元件全都在表頭中，鋼纜只作為天線(xiàn)傳導雷達波，不存在如靜壓式液位計因泥沙掩埋損壞元件、儀表的問(wèn)題;微波沿著(zhù)鋼纜發(fā)射，覺(jué)對精度可以達到5mm，不會(huì )發(fā)生如超聲波液位計由于虛假回波引起測量錯誤;鋼纜全部采用不銹鋼316L材質(zhì)，耐腐蝕;電磁波具有良好的穿透性，鋼纜上勃附的泥沙、雜物不影響測量。
結論:導波雷達液位計測量原理成熟、適應性廣，且可以不帶料調整，安裝、調試成本低，適合71700系統使用。
3儀表選型
擬選用的導波雷達液位計須滿(mǎn)足現場(chǎng)控制需要，同時(shí)工作電源、安裝方式應就地取材，盡可能不改變原有設計和布置，具體要求:實(shí)現五個(gè)液位設定點(diǎn)測量和報警;開(kāi)關(guān)信號直接接入原電路;儀表工作電源為110Vac;使用地坑蓋板上原有安裝孔;儀表性能維護方便、可靠性高。經(jīng)對比，終選用某品牌智能儀表，由液位測量探頭、信號處理器(帶顯示，輸出低/低、低、高、高/高液位開(kāi)關(guān)量)和報警模塊(輸出很高液位報警)，安裝示意見(jiàn)圖40
4安裝與調試
4.1安裝
探頭:安裝于原浮球開(kāi)關(guān)線(xiàn)纜貫穿孔位置一地坑蓋板中央(見(jiàn)圖5)，通過(guò)法蘭固定。為穩定探頭下方的導波鋼纜，將原配吊錘更換為不銹鋼配種盤(pán)。頭輸出接線(xiàn)套管均采用不銹鋼密封接頭，提高防水性。探頭工作電源由信號處理器提供，輸出4-20mA電流信號。
信號處理器:就地儀表箱如有空間，則將信號處理器安裝其中;若沒(méi)有空間，則加裝單好的儀表箱，進(jìn)出線(xiàn)纜均走保護套管。110Vac工作電源取自控制回路，未額外增加。處理器接收探頭的測量信號，輸出的四路開(kāi)關(guān)信號接入控制回路的相應位置。
報警模塊:與信號處理器串聯(lián)安裝在同一儀表箱里(見(jiàn)圖6)，將探頭的輸出信號轉換為開(kāi)關(guān)量，送主控室實(shí)現很高液位報警功能。
4.2調試
探頭見(jiàn)圖7。探頭安裝在地坑頂端蓋板上，距底部高度h(已知常數)，通過(guò)測量探頭與水面距離D,換算出積水深度L=h-D ; s為滿(mǎn)液位深度，已知常數;就探頭測量距離D:當0液位時(shí)，即L=0, D (0)=h;當滿(mǎn)液位時(shí)，即L=s, D (100%) =h-s。將D (0)和D (100%)兩個(gè)數值用HAR丁通訊器設置到探頭中即可，確認探頭輸出4^-20mA信號。圖7測量液位計算
信號處理器帶顯示及四路開(kāi)關(guān)輸出功能:顯示設置。輸入4^-20mA信號，將顯示設置為相應的地坑液位深度，如0^-5米;開(kāi)關(guān)設置。將原液位報警值折算成相應百分比，如30%0
以上設置通過(guò)處理器上按鍵操作即可。
報警模塊:模擬輸入很高報警液位相應的電流信號，調節設定值旋鈕。
5效果評測
導波雷達液位計集成化、模塊化程度高，安裝、設定簡(jiǎn)單;探頭外殼為不銹鋼，全密封設計，抗腐蝕、防潮防水，可以在廢水、海水等惡劣水質(zhì)下使用。71700系統浮球液位開(kāi)關(guān)于2008年完成改造，至今導波雷達液位計未發(fā)生過(guò)因自身問(wèn)題導致的故障，大大減輕了維修人員工作量和維修材料成本。
因地坑內環(huán)境惡劣，排水泵停電/故障或進(jìn)水過(guò)多，地坑積水可能會(huì )漫到/過(guò)探頭，探頭被掛上雜質(zhì)，發(fā)生后對探頭進(jìn)行清理即可。另，探頭可連接計算機，通過(guò)組態(tài)軟件檢查反射波曲線(xiàn)，對判斷干擾源提供了有效手段。在日常維護中，可以用裝有組態(tài)軟件的PC機遠程觀(guān)察反射波曲線(xiàn)圖，定期檢查反射波是否存在被干擾的現象。如果存在，檢查探頭安裝位置附近是否有金屬物或固體雜質(zhì)�；谠O備可靠性高、免維護等特點(diǎn)，導波雷達液位計在方家山、三門(mén)、大亞灣等核電機組中都有較廣泛應用。
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