壓力、差壓控制器廣泛用于核電站的工藝系統(tǒng)壓力、流量、液位測(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)。本文主要介紹了壓力、差壓控制器在核電站中的選型設(shè)計(jì)和安裝設(shè)計(jì)要求，同時(shí)針對(duì)壓力、差壓控制器在秦山核電站二期擴(kuò)建工程的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題及處理情況進(jìn)行了總結(jié)，為后續(xù)核電項(xiàng)目科學(xué)合理的選擇壓力、差壓控制器有一定的指導(dǎo)意義。

   1.引言

   在核電站中，過(guò)程控制儀是整個(gè)儀控系統(tǒng)與工藝過(guò)程的關(guān)鍵接口，儀表性能的優(yōu)劣直接影響到儀控系統(tǒng)的性能。壓力差壓控制器的應(yīng)用在諸類(lèi)過(guò)程控制儀表中zui廣泛、zui普遍，主要用于通過(guò)控制工藝系統(tǒng)的壓力、流量和液位來(lái)調(diào)節(jié)各工藝系統(tǒng)的參數(shù)，對(duì)確保核電站安全、可靠運(yùn)行十分重要。

   2 壓力差壓控制器設(shè)計(jì)

   2.1選型設(shè)計(jì)

   熱工過(guò)程控制系統(tǒng)中與反應(yīng)堆密切相關(guān)的壓力、差壓、液位、流量等重要參數(shù)，大部分都是采用壓力、差壓控制器來(lái)測(cè)量的，因此選用合適的壓力、差壓控制器器對(duì)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行起著關(guān)鍵的作用。核電站壓力、差壓控制器的應(yīng)用通常根據(jù)該設(shè)備所執(zhí)行的功能、被測(cè)工藝介質(zhì)的類(lèi)型、測(cè)量范圍、特性、安裝條件、環(huán)境條件、儀表性能、經(jīng)濟(jì)性等方面來(lái)考慮，不僅滿足高可靠性、高穩(wěn)定性、高精度的要求還要滿足保護(hù)系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)要求。

   2.1.1基本原理

   垂直均勻地作用于單位面積上的力稱(chēng)為壓力，當(dāng)被測(cè)壓力達(dá)到額定值時(shí)可發(fā)出報(bào)警或控制信號(hào)的壓力控制裝置稱(chēng)為壓力控制器。它的工作原理是：當(dāng)被測(cè)壓力超過(guò)額定值時(shí)，彈性元件的自由端產(chǎn)生位移，直接或經(jīng)過(guò)比較后推動(dòng)開(kāi)關(guān)元件，改變開(kāi)關(guān)元件的通斷狀態(tài)，達(dá)到控制被測(cè)壓力的目的。

   如果被測(cè)管路有兩個(gè)取壓點(diǎn)：高壓端和低壓端，這兩個(gè)取壓點(diǎn)的壓力差稱(chēng)為差壓，當(dāng)被測(cè)壓達(dá)到額定值時(shí)可發(fā)出報(bào)警或控制信號(hào)的控制裝置稱(chēng)為差壓控制器，差壓控制器是差壓敏感元件通過(guò)控桿促動(dòng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)，設(shè)定值通過(guò)彈簧調(diào)節(jié)。

   2.1.2選型原則

   （1）首先要考慮控制器的安全分級(jí)：核電站的安全主要取決于執(zhí)行安全功能的設(shè)備的可靠性。對(duì)于執(zhí)行緊急停堆、應(yīng)急堆芯冷卻、余熱排除、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(shè)備，稱(chēng)為安全（IE）級(jí)電氣設(shè)備。

   核電站核島的壓力、差壓控制器分為核級(jí)（K3）和非核級(jí)(NC)兩種。K3類(lèi)控制器的簽定要求為：安裝在安全殼外，應(yīng)能在正常運(yùn)行條件和地震載荷條件下保持其功能。

   （2）壓力、差壓控制器類(lèi)型及測(cè)量范圍：根據(jù)被測(cè)壓力類(lèi)型不同選擇相應(yīng)的壓力、差壓控制器、并且在選型時(shí)要考慮設(shè)備的工作壓力等級(jí)，控制器的工作壓力等級(jí)。所選壓力、差壓控制器的設(shè)定值應(yīng)在控制器的測(cè)量范圍內(nèi)（為保證較好的重復(fù)性一般需求在控制器測(cè)量范圍的10%-90%之間）；所選控制器的設(shè)定值的回應(yīng)差應(yīng)滿足工藝運(yùn)行要求。在選用壓力控制器時(shí)，應(yīng)考慮控制器的zui大耐壓能力；在選用差壓控制器時(shí)，應(yīng)考慮靜壓能力，如高靜壓的應(yīng)用場(chǎng)合，要選用耐高靜壓的差壓控制器進(jìn)行測(cè)量。

   （3）選擇合適的材質(zhì)：根據(jù)被測(cè)介質(zhì)的物理和化學(xué)性能，與介質(zhì)接觸的部分材料選擇為316L，涉及到海水介質(zhì)的系統(tǒng)應(yīng)選擇耐腐蝕的哈氏合金C，如為氣體可采用其它材料。位于RX廠房的儀表外殼材料要求不能含有鋁和鋅，用不銹鋼或鑄鐵涂核電站用去粘污漆。

   （4）考慮特殊要求：儀表所處環(huán)境有可燃和爆炸危險(xiǎn)氣氛的存在，則需要考慮防爆，如測(cè)量TEG壓縮機(jī)壓力的TER027SP等所處環(huán)境有含氫廢棄的三廢系統(tǒng)的部分控制器。

   2.2安裝設(shè)計(jì)

   對(duì)儀表引壓管路的設(shè)計(jì)要考慮維護(hù)的方便性：考慮輻射防護(hù)分區(qū)，儀表應(yīng)布置在人員可達(dá)的區(qū)域，安裝在儀表架上方便維修和操作，滿足定期試驗(yàn)的要求和儀表校驗(yàn)要求。對(duì)核級(jí)的壓力差壓控制器的引壓管路要采用三維圖的形式表示儀表引壓管的走向，要選用經(jīng)過(guò)核級(jí)簽定的管閥件，管路根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況敷設(shè)后必須通過(guò)抗震計(jì)算才能滿足要求。

   3 壓力、差壓控制器在秦山核電二期擴(kuò)建工程的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題及處理情況總結(jié)

   3.1設(shè)計(jì)過(guò)程中的問(wèn)題及處理情況

   壓力、差壓控制器的設(shè)定值在控制器調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，但是高定值與范圍下線接近或者低定值與范圍上線接近，造成控制器的重復(fù)性精度差，影響控制器功能，經(jīng)與供貨商進(jìn)一步交流，了解到供貨商的控制器位保證較好的重復(fù)性一般要求設(shè)定在控制器測(cè)量范圍的10%-90%之間。

   設(shè)定點(diǎn)為上限（H）設(shè)定時(shí)需考慮zui小設(shè)定值是量程的10%加上底部回差值。下限（L）設(shè)定時(shí)需考慮zui大設(shè)定值是量程的90%減去頂部回差值。具體計(jì)算方法舉例說(shuō)明如下：

   1、量程的定義：量程=產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)所列范圍的量程上限-量程下限，

   即10%量程=（量程上限-量程下限）X10%；

   90%量程=（量程上限-量程下限）X90%。

   2、定值計(jì)算方法：

   H型設(shè)定點(diǎn)：

   zui低設(shè)定值=【（量程上限-量程下限）X10%+量程下限】+10%量程回差值

   （須保證設(shè)定點(diǎn)在10%量程范圍以上）

   zui高設(shè)定值=量程上限-【（量程上限-量程下限）X10%】

   L型設(shè)定點(diǎn)：

   zui低設(shè)定值=（量程上限-量程下限）X10%+量程下限

   zui高設(shè)定值=-90%量程回差值

   （須保證設(shè)定點(diǎn)在90%量程范圍以下）

   當(dāng)然，也有些供貨商的產(chǎn)品承若在全量程范圍內(nèi)均能保證較好的重復(fù)性精度，也就不需要上面這種計(jì)算了。

   3.2安裝調(diào)試階段出現(xiàn)的問(wèn)題及處理情況

   控制器的定值分為高報(bào)和低報(bào)，高報(bào)是上升報(bào)，低保是下降報(bào)。壓力控制器都有一定的回差，也就是控制器觸點(diǎn)動(dòng)作到觸點(diǎn)恢復(fù)之間的壓力差，因此回差值永遠(yuǎn)為正值。

   3.2.1控制器回差過(guò)大造成報(bào)警區(qū)域重疊

   反應(yīng)堆換料水箱的液位控制高報(bào)警值是17.05m。低報(bào)警值是16.75m，zui初選用的控制器回差是15-20KPa，超過(guò)高報(bào)警與低報(bào)警差值，運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)高報(bào)未消低報(bào)出現(xiàn)的情況，不能滿足運(yùn)行要求，因此應(yīng)該更換回差更小的控制器以滿足運(yùn)行要求。

   3.2.2控制器回差過(guò)大造成報(bào)警出現(xiàn)后運(yùn)行參數(shù)恢復(fù)正常時(shí)報(bào)警無(wú)法消除

   反應(yīng)堆堆坑通風(fēng)系統(tǒng)測(cè)流量的差壓控制器的抱警值為0.9KPa，正常運(yùn)行期間是1KPa，而zui初所選的控制器回差是0.5～0.55KPa，回差大于定值與介質(zhì)正常運(yùn)行值之間的差值，造成報(bào)警出現(xiàn)后運(yùn)行參數(shù)恢復(fù)正常時(shí)報(bào)警無(wú)法消除。因此應(yīng)該選用更小回差的控制器，使報(bào)警能及時(shí)消除，以免影響運(yùn)行。

   4 總結(jié)

   總之，科學(xué)合理的選擇壓力、差壓控制器不僅可以節(jié)約成本，而且有利于現(xiàn)場(chǎng)的安裝，調(diào)節(jié)和控制，對(duì)核電站的安全性也起著至關(guān)重要的作用。本文主要介紹了壓力、差壓控制器在核電中選型設(shè)計(jì)和安裝設(shè)計(jì)要求，同時(shí)針對(duì)壓力、差壓控制器在秦山核電二期擴(kuò)建工程的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題及處理情況進(jìn)行了總結(jié)，為后續(xù)核電項(xiàng)目科學(xué)合理的選擇壓力、差壓控制器有一定的指導(dǎo)意義。