压力表在AP1000除盐水储存和分配系统中的应用

压力仪表广泛用于核电站工艺系统压力、流量和液位的测量，为核电站的安全、稳定运行提供必要的控制和调节信号。本文介绍了通用压力表的概念、分类及安装注意事项，同时介绍了用于测量AP1000除盐水储存和分配(DWS)系统中水箱液位的差压变送器设定点计算和误差分析。

0.引言

核电厂在运行过程中，测量各工艺系统的过程参数，是为了让操纵员全面了解系统和设备的运行状态，并按生产需要对工艺系统的运行实施安全、有效的控制，在保证核电厂的安全前提下，提高核电厂的效率。

在AP1000核电厂中，压力仪表使用广泛，主要用于测量介质的压力、以及通过压力（差压）来测量流量和液位，为核电站的安全、稳定运行提供必要的控制和调节信号。

1.压力仪表筒介

1.1压力的概念

将介质（包括气体和液体）垂直均匀地作用于单位面积上的力称为压力。由于地球表面存在大气压力，而物体的受压情况又不尽相同，因此在不同场合下压力有着不同的表示方法，如绝对压力、相对压力、负压力（或真空）、差压等。

压力的国际单位为帕斯卡QP0，即每平方米的面积上垂直作用1牛顿的力（N/m2)。在AP1000中压力的单位表示既有公制也有英制，公制单位为Pa，英制单位为IV。

1.2压力仪表的分类

压力仪表在AP1()()()除盐水储存和分配系统中的应用樊四良，等单元给水泵、控制器、阀门、仪表及相互连接的分配管道组成。

压力仪表是用来测量气体或液体压力的仪表，又称压力表或压力计。压力仪表按工作原理的不同可分为液柱式压力计、弹性压力表、负荷式压力计、压力传感器（包括变送器）以及压力开关1]。具体的压力仪表分类见表1。

1.3压力式液位测量仪表

压力式液位测量仪表主要根据压力与液位高度成正比的原理工作的，主要有静压式和差压式两种类型液位测量仪表。

当测量具有腐蚀性或含有结晶颗粒，以及粘度大、易凝固等介质的液位时，为了解决引压管线腐蚀或堵塞的问题，采用法兰式变送器。变送器的法兰直接与容器上的法兰连接，作为传感元件的测量头（金属膜盒）经毛细管与变送器的测量室连通，在膜盒、毛细管和测量室所组成的封闭系统内充有硅油，作为传压介质，起到变送器与被测介质隔离的作用。变送器本身的工作原理与一般变送器完全相同。毛细管的直径一般较小(一般内径在0.7?1.8mm)，外面套以金属蛇皮管进行保护，具有柔性。法兰式差压变送器有单法兰、双法兰、插入式或平法兰等结构形式，可根据被测介质的不同情况进行选用2'51。

2.除盐水储存和分配系统

除盐水储存和分配系统（DWS)是核岛布置在常规岛的14个系统之一，其除盐水储存箱（DWST)从除盐水处理系统(DTS)接收除盐水泵输送而来的除盐水。除盐水输送泵从除盐水储存箱吸水，输送到催化除氧单元（CORS)中，在催化剂的作用下，使水中的氧与通入的氢气发生化学反应，除去水中的大部分溶解氧，向用户提供含氧量符合要求的除盐水，当用户不用水或部分用水时，系统将全部或多于的除盐水通过循环管道送冋除盐水储存罐，使除盐水储存罐中除盐水的含氧量符合要求。

DWS系统由1个除盐水储存箱、1个凝结水储存箱、2套催化除氧单元2台除盐水输送泵、1台凝结水储存箱催化除氧除了两水箱外，其它主要部件都设置在附属厂房和汽轮机厂房。除盐水储存箱靠近附属厂房，凝结水储存箱靠近汽轮机厂房，布置在室外。

3.压力仪表在AP1000DWS系统中的应用

3.1压力仪表在DWS系统中使用情况

根据现场的仪表统计情况，在AP1()()()DWS系统中使用的压力仪表有单法兰差压变送器、电接点压力表、差压开关、就地压力表、压力变送器。

其中，单法兰差压变送器用于测量除盐水储存箱和凝结水储存箱的液位；电接点压力表用于监测除气风机出口压力；差压开关用于监测树脂捕捉器前后的差压；就地压力表中，既有用于监测除盐水传输泵前后压力，也有用于监测核附属厂房来除盐水母管压力；压力变送器用于监测流经催化除氧单元的除盐水压力。

3.2压力仪表的安装

压力仪表的安装，将直接影响测量的准确性和压力仪表的使用寿命。为此，需注意以下三个问题㈧：

（1）取压口的选择

取压口的位置及形状应能真是反应被测压力的大小，要做到：

取压口应选在被测介质流动的直线管段，远离局部阻力件，不可选择管路拐弯、分叉、死角或其它易形成漩涡的地方；

测量流动介质压力时，应使取压口与流动方向垂直，取压口无明显的倒角、毛刺和凸出物；

测量液体压力时，取压口应选在管道下部，使导压管不积存气体，但不宜在最底部，防止污物堵塞；测量气体时，取压口应选在管道上部，使导压管不积存液体，防止液塞。

（2）导压管的铺设

①导压管粗细合适，管径一般为06-1()mm，长度一般不得超过5()m，以减少压力指示的迟滞，测量高温介质时不得小于3m；

②导压管应垂直或倾斜铺设，倾斜度为（1:10)~(1:2D)；

③必要时，导压管应铺设保温层，防止管内介质汽化或冻结；为方便检修，导压管在靠近取压口处安装截止阀。

（3）压力仪表的安装

①压力仪表必须经校验合格后才能安装；

②压力仪表应安装在便于观察和检修的地方；

③安装地点应力求振动小、灰尘少、相对湿度小、温度在（?4()°C的地方；

④测量高温（60C以上）介质时应安装U形管或盘旋管等冷凝器，测量腐蚀性介质时应加装充有中性介质的隔离罐，测量波动频繁和剧烈的压力时应加装针型阀、缓冲器，必要时还应加装阻尼器；

⑤压力仪表的连接处应加装密封垫片，一般低于8()°C及压力小于2MPa时用石棉纸板或铝片；温度和压力更高(5GMPa以下）时用退火紫铜或铅垫。另外还要考虑介质的影响，比如测量氧气的压力仪表不能用带油或有机化合物的垫片，测量乙炔压力时，禁止用铜垫片。

3.3用于DWS系统中的单法兰差压变送器的参数设置

在AP1()()()核电厂中，采用的是单法兰差压变送器测量DWS系统中除盐水储存箱和凝结水储存箱两个箱体液位，此变送器的安装位置见图1。

3.3.1液位设定点计算与控制

以凝结水储存箱（CST)的单法兰差压变送器参数计算为例，变送器控制从DWST供应给CST的除盐水和控制CST的液位，根据西屋提供的文件其量程和高低报警点的计算方法如下：

液位仪表补偿值=取压口到箱底高度的补偿值（_6m)+箱体内浮盘的补偿值（+2in)=-4in；

液位零点为（，满量程值为（629m+液位仪表补偿值(-4in))=625in，即15.875m

液位低设定点=过程低设定点+液位仪表补偿值+标定量程*仪表精度；

液位高设定点=过程高设定点+液位仪表补偿值-标定量程*仪表精度。

CST的液位有L-3、L-2、L-1、H-1和H-2共计5个控制和报警信号，对应设定液位值对CST的控制如下：

H-2=150.4KPa(15.342m)，当水箱液位高于H-2时，发出“水箱液位H-2”报警，提醒操纵员水箱可能溢流，DWST向CST的供水阀失效或供水过多；

H-1=128.7KPa(13.132m)，当水箱液位高于H-1时，发出“水箱液位H-1”报警，自动关闭DWST向CST的供水阀；

L-1=124.0KPa(12.649m)，当水箱液位低于L-1时，发出“水箱液位L-1”报警，自动打开DWST向CST的供水阀；

L-2=109.8KPa(11.201m)，当水箱液位低于L-2时，发出“水箱液位L-2”报警，提醒操纵员水箱水装量不满足启动给水泵的纵深防御要求水装量；

L-3=15.7KPa(1.600m)，当水箱液位低于L-3时，发出“水箱液位L-3”报警，提醒操纵员水箱水装量严重不足，自动停运CORS泵，并且闭锁其自动启动。

CST水箱的液位信号自动控制CST供水阀开启和关闭，见图2，同时操纵员也可以在主控室和远方停堆站通过PLS系统手动遥控控制CST供水阀运行。

3.3.2单法兰差压变送器的调校和误差分析

根据图1，可知此单法兰差压变送器存在“零点”迀移问题，DWS系统中涉及到的两个储存箱上部都是与外部大气相连，因此需对仪表做负迀移。实现零点负迀移的方法是：调整零位电位器，其作用是将变送器的测量从起点迀移到某一负值，同时改变测量范围的上下限值，实现测量范围的平移，但不改变其量程的大小；如果迀移量较大，那么先把迀移跨接件插到“负迀移（EZ)”的位置上再进行负迀移。

3151系列智能差压液位变送器除了具有远程调校方式外，还可实现现场仪表的零点和量程调整功能，现场调校过程中必须加入实际压力。仪表的现场调校功能通过调零键（ZERO)和调满度键（SPAN)来完成。

使用单法兰差压变送器测量储罐的液位，需要考虑此表由于检定、安装及环境因素等的误差：

(1)压力变送器的检定点应包括上、下限值（或其附近10%输入量程以内）在内不少于5个点，检定点基本均匀地分布在整个测量范围内；检定时，从下限值开始平稳地输入压力信号到各检定点，读取并记录输出值至上限，然后反方向平稳地改变压力信号到各检定点，读取并记录输出值直至下限。在鉴定过程中不允许调零点和量程，不允许轻敲或振动变送器，在接近检定点时，输入压力信号应足够慢，须避免过冲现象。压力变送器的基本误差按公式（1)计算：

M=Ad-⑴

其中，AA为压力变送器各检定的测量误差；Ad为压力变送器上行程或下行程各检定点的实际输出值；A,为压力变送器各检定点的理论输出值。

（2）检定变送器的回程误差与检定变送器的基本误差同时进行。回程误差按公式（2)计算：

=Adl-Ad2丨(2)其中，AAd为压力变送器的回程误差值；Ad1,Ad2为压力变送器上行程和下行程各检定点的实际输出值。

（3）法兰平面与水平面的角度引起误差，正确做法是法兰平面应垂直于水平面；另外测量膜盒也应垂直于水平面，否则也会产生误差。

（4）对于安装于室外的单法兰差压变送器，冬天的低温和昼夜温差大也会对毛细管中填充的硅油比重产生影响，从而产生测量误差；另外毛细管应自然垂放并固定，如果毛细管太长，应卷在一起用夹子固定。

4.结束语

本文首先介绍了通用压力仪表、压力式液位测量仪表及安装注意事项，然后针对用于AP1000DWS系统中的单法兰差压变送器，介绍了其设定点计算以及分析了可能产生误差的因素，为仪表的使用提供有利的参考。