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凝结水精处理系统除盐水罐液位频繁波动问题分析与研究

发表时间：2021/5/7 来源：《基层建设》2021年第1期作者：颜盼想1 吴海涛2

[导读] 摘要：本文简要介绍了某核电项目凝结水精处理系统（简称ATE系统）除盐水罐液位频繁波动问题，并详细介绍了为解决该问题提出的解决方案，将为后续核电工程项目的设计提供参考。

        1核工业工程研究设计有限公司工程设计所北京市；
        2深圳中广核工程设计有限公司广东省深圳市
        摘要：本文简要介绍了某核电项目凝结水精处理系统（简称ATE系统）除盐水罐液位频繁波动问题，并详细介绍了为解决该问题提出的解决方案，将为后续核电工程项目的设计提供参考。
        关键词：除盐水罐；液位波动
        引言
        凝结水精处理系统（简称ATE系统）中除盐水罐的功能是接收、储存核岛除盐水分配系统（简称SED系统）提供的除盐水，为除盐水泵提供足够的除盐水，进而为树脂输送及再生、混床、阳床冲洗等工艺全过程提供足够的除盐水。除盐水罐液位测量数据频繁波动，且波动大，将影响其下游除盐水泵的控制，甚至会导致整个凝结水精处理系统退出运行。
        1.系统介绍
        1.1系统功能
        凝结水精处理系统的功能是去除凝结水中的悬浮杂质和离子性杂质，保证二回路水质达到要求，从而达到减少热力系统设备腐蚀和结垢，延长设备使用寿命的目的。
        凝结水精处理系统（ATE）主要设备包括凝结水精处理装置、树脂再生装置、废水中和排放装置、化学药品贮存装置等。其中，树脂输送和再生所用的除盐水储存在除盐水罐中。除盐水罐后除盐水泵的出力及扬程需满足树脂再生及输送、混床、阳床冲洗等工艺全过程的要求。

        图1 凝结水精处理除盐水泵输送除盐水流程图
        除盐水罐及除盐水泵的主要功能见下：
        a）为再生系统内部树脂输送提供除盐水；
        b）为树脂再生提供除盐水；
        c）为树脂冲洗提供除盐水；
        d）为再生系统向凝结水精处理单元输送树脂提供除盐水；
        e）为凝结水精处理单元向再生系统输送树脂提供除盐水。
        除盐水罐为除盐水泵和的唯一直接供水来源，当除盐水罐液位过低时需连锁停泵作为保护。
        2.问题分析与研究
        2.1 原选型方案
        除盐水罐液位传感器的选型为超声波物位计FMU42，是非接触式物位测量的一体化变送器，物位计上的传感器用于发送和接超声波，测量液位。物位计上的变送器则用于传感器测得的信号转换成4~20mA 信号送至控制室。
        该超声波物位计由发送/接受器件组合而成，发射30~40kHZ的窄角束的脉冲是超声波。窄角束波的方向性较强，可定向测量容器内物位，超声波以声速速率在容器气相介质中传播，当声波波束传播到气液两相的界面时，波束传播路线发生变化，波束一分为二，一部分波束从界面反射回来，另一部分波束穿过液相介质被吸收。分界面离超声波发射源的距离越远，声波从发射源发射出去至发射波束从液面返回声波接受部件所需的时间就越长。物位监测器是根据脉冲周期，从声波发射到接收到反射波之间的时间来确定发射源至液面之间的距离。

        图2 超声波物位计及其安装
        2.2存在的问题
        该超声波液位传感器有一定回波干扰抑制功能，可在一定程度上保证由边缘、焊点和安装部件等引起的干扰不被误认为物料回波。但现场实际运行发现 ATE系统除盐水罐在液位平静状态下，测量的出的液位经常发生波动，且波动振幅较大，波动频繁，见下图。

        图3 除盐水罐液位波动趋势
        除盐水罐液位测量数据波动大，当下降到低低报警液位时，将触发除盐水泵跳泵逻辑，严重将会导致整个凝结水精处理系统退出运行。
        2.3 原因分析
        该超声波液位传感器的回波干扰抑制功能存在局限，且探头具有瞬态特性，当除盐水罐内集聚大量水汽或水汽在超声波探头上凝结水珠时，则可能会对液位测量造成大的干扰，即使实际液位没有变化，也可能出现信号频繁波动的情况。
        现场事实表明，当前仪表选型不甚合理，需采取措施来取代该超声波液位传感器，进而规避凝结水精处理系统除盐水罐液位测量数据频繁波动问题。
        3 可行性方案研究
        根据核电项目的项目经验和实际情况，制定出以下解决方案来规避凝结水精处理系统除盐水罐液位测量数据频繁波动的问题。
        方案1：在现有的两段磁翻板液位计LN1和LN2上加装变送器，分二段显示；
        方案2：加装压力式液位传感器；
        方案3：顶部加装插入式液位传感器。

        图4 方案示意图
        上述方案都能规避凝结水精处理系统除盐水罐液位测量数据频繁波动问题，且都是切实可行的，但还需考虑核电厂的实际情况，从设计、施工、调试、运行等角度对三种方案进行对比分析和综合考虑，详细说明见表1：
        表1 方案分析

        对于方案1，虽然改动对工期影响小，但是增加了PLC侧的一个AI通道，需要在运行文件中增加相关内容，给运行人员带来的影响较大，运行人员不建议采用该方案。对于方案2和方案3，均属于仪表换型，不影响原来的控制逻辑，但是方案3中仪表的安装给业主的长期维护带来不便，综上，最终选择按照方案二执行，在罐子底部加装了压力式液位变送器。最终所选用仪表型号为罗斯蒙特3051CG压力式液位变送器。
        该方案目前已在核电厂的某个项目中实施，经现场反馈，凝结水精处理系统除盐水罐液位测量数据频繁波动的问题已经有效解决。
        4 结束语
        综上，本文通过对某核电项目凝结水精处理系统除盐水罐液位频繁波动问题进行详细介绍，对解决该问题提出了三种方案，并通过方案对比，确定了便于业主维护的最优方案。为后续核电工程项目的ATE系统的设计以及工程项目类似问题提供了参考依据。
        参考文献：
        [1]广东核电培训中心。900MW压水堆核电站系统与设备【M】.北京：原子能出版社，2007.
        [2]叶江祺。热工测量和控制仪表的安装【M】.北京：中国电力出版社，1998
        [3]自动化仪表选型设计规定HG/T 20507-2000