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純水處理液位計產(chǎn)生數值偏差的原因分析及處理措施
摘 要 :自方家山機組投入運行以來(lái),每個(gè)疏水箱上的 3 支純水處理液位計均存在數值有偏差的情況,尤其是在升功率過(guò)程中液位測量偏差較大,對疏水調節控制產(chǎn)生影響。結合 GSS 系統疏水箱液位調節特點(diǎn)及歷史缺陷情況,分析了純水處理液位計產(chǎn)生數值偏差的原因,提出更換純水處理液位計安裝方式的措施,對純水處理液位計進(jìn)行移位設計。改造后運行結果表明,該處理措施初步解決了液位偏差大的問(wèn)題,保障了機組安全穩定運行。
汽水分離再熱器系統是核電廠(chǎng)重要系統之一,對高壓缸排汽進(jìn)行除濕和再熱,降低進(jìn)入低壓缸蒸汽濕度,使其具有一定過(guò)熱度,提高進(jìn)低壓缸做功的蒸汽品質(zhì)。汽水分離再熱器為核電站二回路內重要熱力設備,系統由兩臺汽水分離再熱器(MSR)、6 臺疏水箱及相應的蒸汽和疏水管道組成,整個(gè)系統總體上可分為汽水分離再熱部分和疏水收集回流部分。每臺 MSR 的疏水部分由 3 臺疏水箱以及相應的管道和閥門(mén)組成,分別為一級、二級、殼側疏水箱,每臺疏水箱的液位由 3 支導波純水處理液位計進(jìn)行控制。
1 事件概述
方家山 MSR 共有 6 個(gè)疏水箱,分別為左右一級、左右二級、左右殼側疏水箱。其中一級、二級疏水箱位于 MX廠(chǎng)房 3.5m 位置標高處,每臺箱體上各以直插的安裝方式安裝了 3 支導波純水處理液位計(共 18 支)。其中,殼側疏水箱液位信號參與停機保護(現場(chǎng)布置見(jiàn)圖 1 液位計安裝圖)。
1.1 導波純水處理液位計原理
導波純水處理液位計主要利用時(shí)域反射原理(TDR),發(fā)射-反射-接收。雷達波以光速運行,運行時(shí)間可以通過(guò)電子部件被轉換成物位信號。探頭發(fā)射高頻脈沖并沿探桿傳播,當脈沖遇到物料表面時(shí),反射回來(lái)被儀表內的接收器接受,并將距離信號轉化為物位信號。信號經(jīng)智能處理器進(jìn)行顯示、報警、操作等。導波純水處理液位計可用于易燃、易爆、高粘度、高腐蝕性等介質(zhì)液位的精確測量,特別適用于大型立罐和球罐。
1.2 當前問(wèn)題
方家山核電機組自商運以來(lái),MSR 疏水箱內多次發(fā)生液位高漂的問(wèn)題,并且還存在表計之間偏差較大的問(wèn)題,發(fā)生一支液位計與其他兩支相比偏差較大(大約 10%)的情況(見(jiàn)圖 2 液位趨勢圖),主要問(wèn)題存在于探桿和表頭。
1.2.1 探桿問(wèn)題
在歷次大修執行 GSS 系統 MSR 純水處理液位計預防性維修檢查時(shí)發(fā)現,部分導波桿支撐件破碎并丟失,同時(shí)存在探桿根部焊縫有裂痕的問(wèn)題,見(jiàn)圖 3 焊縫裂痕和支撐件丟失。
1.2.2 表頭問(wèn)題
在大修期間拆下表頭,發(fā)現表頭與探桿連接處的探針附近存在水漬的情況。在做通道檢查時(shí)候發(fā)現,稍有觸碰表頭電子板卡,數值有較大變化。
以上缺陷問(wèn)題,勢必導致導波純水處理液位計功能喪失、測量不準確,特別是殼側疏水箱液位信號涉及停機保護,長(cháng)期的重復缺陷問(wèn)題將帶來(lái)不可預測的停機風(fēng)險。
2 原因分析
在歷次大修機組升功率期間,同一疏水箱內的 3 支導波純水處理液位計間的液位顯示值偏差逐漸變大。根據 102 大修拆下的導波純水處理液位計導波桿的支撐件破碎以及焊縫開(kāi)裂的情況,可以推斷出以下幾點(diǎn):
1)測量環(huán)境惡劣
疏水箱內水位持續擾動(dòng)對導波桿形成沖擊,壓力高、振動(dòng)大,導波桿晃動(dòng)可能造成測量不準。發(fā)生概率級別:I。
2)變送器表頭溫度過(guò)高
現場(chǎng)表頭的溫度長(cháng)期處于高溫環(huán)境(溫度*高的二級疏水箱可達到 50℃),長(cháng)期的高溫勢必會(huì )影響電子器件的穩定性。發(fā)生概率級別:II。
3)導波桿支撐件破碎
目前頂裝式的安裝方式*易導致導波桿支架損壞,導波傳導部分與外壁碰撞影響測量。
發(fā)生概率級別:I。
4)汽水環(huán)境過(guò)于復雜
導波桿采用的蒸汽補償技術(shù),僅以導波桿下 6 英寸處電磁波的速率作為參考,若整個(gè)罐體內汽水分布不均,將影響液位測量的準確性。
發(fā)生概率級別:III。
5)工況發(fā)生變化
現場(chǎng)工況發(fā)生變化比如甩負荷時(shí),會(huì )發(fā)生短時(shí)間的低溫高壓環(huán)境。探桿螺紋根部由于與罐體接口連接處的緊封情況容易發(fā)生散熱困難,導致跳變情況。發(fā)生概率級別:III。
6)設備本身質(zhì)量問(wèn)題
拆裝表頭發(fā)現插針附近存在水漬情況表明:表頭密封填料問(wèn)題導致高溫蒸汽滲透,降低設備性能,影響測量準確性,存在運行期間液位計漂表情況。發(fā)生概率級別:III。
3 處理措施
結合以上趨勢和分析結果可以得出:所有箱體上液位計均有偏差。相比較而言,液位偏差大主要集中在二級疏水箱(所有疏水箱中溫度壓力*高),其次是一級、*后是殼側(偏差較?。?。由此可見(jiàn),復雜的工況環(huán)境對設備功能影響較大,液位計直插的安裝方式勢必會(huì )帶來(lái)箱體內復雜環(huán)境所造成的設備缺陷問(wèn)題,加之當前直插式安裝方式無(wú)法滿(mǎn)足功率運行期間日常在線(xiàn)隔離檢修的要求。因此,將所有導波純水處理液位計移出,以外置浮筒式安裝是目前主要的解決方案。此方案可以*大限度地降低容器內高溫、高壓和復雜工況帶來(lái)的問(wèn)題,此外在二級水箱試用分體式導波純水處理液位計,降低高溫給表頭帶來(lái)的電子板卡老化現象導致的設備性能下降的風(fēng)險。
3.1 移位方案的必要性
1)自調試以來(lái),多次發(fā)生漂表、表頭故障、支撐件破碎等問(wèn)題;
2)無(wú)法在運行期間進(jìn)行在線(xiàn)隔離檢修工作;
3)殼側疏水箱有液位高高三取二跳機信號,液位計漂表情況*易導致機組誤停機。
3.2 方案實(shí)施過(guò)程
3.2.1 移位方案
1)在每個(gè)疏水箱外部靠近水側取壓口處,安裝 3 個(gè)測量筒用于導波純水處理液位計的安置以及液位測量;每個(gè)測量筒的汽側取壓口仍然選用原導波純水處理液位計接口,而水側取壓口引用原水汽取樣口、磁翻板液位計取壓口,以左側一級水箱布置圖為例,見(jiàn)圖 4 左側一級水箱布置圖(側視圖)。
2)采用原導波純水處理液位計配套用浮筒,浮筒接口管線(xiàn)應避免直角、彎管盡量不產(chǎn)生較大坡度,防止汽側發(fā)生汽封現象。
3)由于部分疏水箱安裝位置懸于半空,平臺有限,需要土建外延支撐平臺。
3.2.2 分體式方案
由于二級疏水箱內溫度壓力*高,將左、右兩側疏水箱上的 6 支液位計全部更換為法蘭連接方式的分體式導波純水處理液位計,以減少高溫給表頭電子元器件帶來(lái)的損害。
4 結論及建議
1)運行期間
目前,機組已按照以上方案進(jìn)行了改造,改造后的*次大修檢查中探桿內支撐件大部分完好,并且滿(mǎn)功率運行期間基本未發(fā)生 3 支液位計較大偏差的情況。
2)升降功率期間
但是在機組啟、停機階段,仍然發(fā)生 3 支液位計間存在偏差較大情況。根據改造后現場(chǎng)情況來(lái)看,液位計的移位很大程度上解決了支撐件破碎的情況,并且滿(mǎn)足了在線(xiàn)隔離檢修的要求,降低了停機、停堆的風(fēng)險。但是對于啟停機階段存在的偏差問(wèn)題,由于啟停階段復雜的工況,例如壓力溫度的劇烈變化、移位后的滯后情況、產(chǎn)品的溫度補償功能是否適應實(shí)際工況等諸多因素疊加,都會(huì )導致目前的偏差情況。如何解決此類(lèi)問(wèn)題,還需要結合液位計產(chǎn)品本身以及現場(chǎng)實(shí)際工況等諸多因素進(jìn)行深度分析。