核电厂一回路水位测量原理及排水过程中测量偏差分析与处理

王朝鹏

【摘 要】论文重点介绍了一回路水位测量原理，并对一回路水位计在卸压排水期间产生测量偏差的原因进行分析，提出了解决一回路水位计在卸压排水期间出现较大偏差的改进措施和处理预案。

【Abstract】This paper mainly introduces the principle of water level measuring of the primary loop， analyzes the reasons for the deviation of water level meter during pressure relief and drainage， and puts forward the improvement measures and treatment plans to solve the deviation of water level meter during pressure relief and drainage.

【關键词】一回路水位测量;偏差;措施;优化

【Keywords】water level measuring of the primary loop; deviation; measures; optimization

【中图分类号】TM623.7                              【文献标志码】A                                【文章编号】1673-1069（2018）12-0179-02

1 引言

反应堆冷却剂系统的主要功能是使冷却剂循环流动，将堆芯中核裂变产生的热量通过蒸汽发生器传输给二回路，同时冷却堆芯，防止燃料元件烧毁或毁坏，一回路水位计是检测一回路冷却水装量的重要仪表。

2 一回路水位测量原理

在正常运行工况下，压力容器和冷却剂管道均充满水，整个RCP系统中只有稳压器上部存在蒸汽空间，因此，一回路水位等同于稳压器水位，由差压传感器007/008/011MN测量稳压器水位（见图1）。

采用098/012/090/091MN测量卸压模式下一回路水位，4台差压传感器量程相互重合，测量不同阶段水位，保证了卸压期间主控室操纵员能在一回路充排水期间连续监测从稳压器顶部至主管道底部的水位，用以跟踪充排水过程中反应堆水池和稳压器波动管线水位的变化，同时也保证了稳压器水位测量的部分冗余度（见图2）。

3 问题描述

采用多台不同量程的液位变送器来测量一回路水位，由于仪表特性、测量管线布置及测量对象不完全相同，在卸压排水期间这些仪表经常出现偏差甚至不可用，从而影响到大修排水工作的正常进行，耽误关键路径时间。

4 一回路水位计排水时不一致的原因分析

4.1 变送器测量不准

①098MN不准。稳压器汽腔建立时执行007/008/011/012MN的交叉比较，以确定012MN的可用性。012MN的可用性保证了在随后的排水过程中，012MN与098MN进行比较，以确定一致性，必要时检查校验098MN。 ②090MN不准。堆芯水位测量实际上有两个完全一样的差压变送器090/091MN，设计上是为了在事故情况下监测堆芯水位，可靠性非常高，出现故障的可能性很小。

4.2 管道堵塞

卸压工况12/98/90MN测量原理如下图所示。此时，压力容器上方与稳压器上方连通，090/098MN水位指示具有可比性。此时，不同的管段出现堵塞，对090MN指示来说，会出现不同的现象。为便于问题说明将管段分为如图所示的三段：AB、BC、BD，下面针对这三段分别进行分析。

①BD段堵塞。在BD段堵塞，其他管段正常的情况下，压力壳上方与稳压器上方连通并对大气，此时，压力容器可正常排水，090MN负压侧膜盒所受的气压不等于压力壳上方的气压，变送器的输出仍然会随着水位发生变化，但其输出与实际水位存在一个固定的偏差，将090MN置于卸压开盖模式后，090MN的指示等于实际水位。②BC段堵塞。压力容器在排水前处于满水状态，当开始排水时，由于BC段的堵塞，压力壳上方属于一个密闭的环境，排水的过程就相当于一个抽真空的过程。排水到一定的程度时，压力壳内的水将不再排出，维持水位一定，此时，压力壳上方与稳压器上方没有连通，098MN并不能反应压力壳内的水位。在继续排水过程中，090MN水位指示将维持不变，098MN反映的仅是稳压器内的水位。此时，如果将090MN置于卸压开盖模式，因为BC段堵塞，大气压仍不能通过DBC进入压力壳内，因此，BC段堵塞将造成压力壳内的水不能排出，090MN输出维持不变，090MN输出反映稳压器水位。③AB段堵塞。其现象基本与BC段堵塞相同，唯一不同的是，大气压通过DBC段管道进入压力壳，压力壳内的水可以在重力作用下排出，此时，090MN的输出将会随着水位的变化而变化。AB段堵塞将造成压力壳内的水不能排出，090MN输出维持不变，将090MN置于卸压开盖模式后，压力壳内的水可以正常排出，090MN输出随水位变化而变化。

4.3 压力容器与稳压器上部压力不完全相等

一回路排水过程，090MN测量正常时，098MN出现偏差的原因为压力容器排气管线排气能力有限。反应堆压力容器直径与稳压器脉冲管线直径相差近10倍。所以当水位进入090MN量程后，如果排水速度过快，将导致098MN下降较快，090MN下降较慢。在充排水过程，稳压器通过人孔通大气，098MN变化正常;压力容器通过排气管线通大气，受管线进排气能力的影响，将导致在充排水过程090MN变化较慢。

5 问题处理

5.1 偏差标准的制定

结合通道误差，综合测量误差、系统误差及环境温度等因素，在保证安全的前提下，水位计相应偏差12/98（20cm调查25cm不可用），090/098MN（20cm调查25cm不可用），090/091MN（15.6cm调查25.8cm不可用）。

5.2 一回路排水操作措施优化

排水前吹扫连通软管;现场检查确认连接压力容器排气软管拉直、畅通，无向下弯曲;排水至19.3m左右，比较098/012MN一致性，若偏差大于20cm则调查原因;压力容器排气管线在线前确保098MN不能低于12m;在一回路动态排水过程，以090/098MN低者控制一回路水位，当两者偏差大于1m时，停止排水，偏差回到1m以内再进行排水;当098/090MN偏差接近50cm时，将排水流量逐步减小，直至098/090MN同步下降，减小二者偏差。

5.3 异常处理预案

①098/012MN显示偏差大：查询历史校验数据，检查偏差原因是否与校验结果有关;查询007/008/011MN与012MN的比较数据，判断098/012MN指示的准确性;必要时进行校验。②090/091MN进入量程后指示不变：部分积水进入排气软管AB段（见图3）形成水封，导致排水过程中090MN指示不变化，必要时使用压缩空气对排气软管进行吹扫。③090/091MN指示比098MN大：当采用投入抽负压的在线方式时，会将压力容器大盖顶部大气抽成负压，将导致090/091MN测量值偏大，此时可建议停负压风机，验证偏差是否会减小。④098MN指示比090/091MN大，如果与此同时012MN的指示大于-6m，则可判断是098/012MN的共用参考液柱冷凝罐内缺水所致，应与相关人员讨论影响及风险必要时选择窗口对冷凝罐进行充水。

6 结语

通过以上偏差标准以及异常响应预案的制定，我们在机组充排水过程中密切关注一回路水位计的响应情况，多轮大修中没有发生过因为一回路水位计的偏差大造成大修关键路径延误的现象，保证了机组的安全可靠运行。