1 引言

        核電壓力容器和穩壓器液位測量，用于工況監控和事故分析，對核電運行安全極其重要。變送器由隔離模塊、傳感單元和變送單元組成，其中隔離模塊直接與過(guò)程工藝管道連接。變送器的隔離模塊、毛細管、傳感單元安裝在核島中，變送單元安裝在電氣廠(chǎng)房，并通過(guò)接線(xiàn)盒和電纜連接。分體結構避免變送單元工作在 Local 工況高輻照、高溫、高壓工作環(huán)境，保證變送器的壽命、可維護性、穩定性及可靠性。變送器以散件形式發(fā)到現場(chǎng)在現場(chǎng)安裝，涉及抽真空、充液、無(wú)氣泡驗證試驗、靜壓試驗等特殊工藝�，F場(chǎng)施工環(huán)境惡劣，抽真空工藝要求非常高，如 HP 真空度為 0.02 mBar。在核島高溫、高濕的環(huán)境下，要達到如此高的真空度要求，須對工藝的各個(gè)環(huán)節進(jìn)行嚴格控制，否則直接影響變送器的測量精度和使用壽命。

 

2 RCP 液位測量和分體式 K1 差壓變送器

2.1 RCP 液位測量

        反應堆冷卻劑系統（RCP）的液位測量分為承壓階段的測量和卸壓階段的測量。RCP 承壓階段液位由供貨的分體式 K1 差壓變送器測量，分為正常熱態(tài)運行工況下的液位測量和一回路發(fā)生失水事故情況下的液位測量。

 

        正常熱態(tài)運行工況下，反應堆壓力容器充滿(mǎn)水，平均溫度 314℃，壓力 15.5 MPa，整個(gè) RCP 系統只有穩壓器上部存在汽空間，RCP 的水位等同于穩壓器水位。穩壓器水位傳感器 RCP007、008、011MN 測量，信號精度高，用于反應堆保護系統和穩壓器水位調節系統。

 

        一回路失水事故工況下，RCP 液位可能直接下降到堆芯以下，利用四個(gè)壓力容器水位測量計RCP090、091、092、093MN 監測堆芯淹沒(méi)情況，總共 6 臺差壓變送器，分 A、B 系列，每列 3 臺，如圖1 所示。

 

2.2 分體式 K1 差壓變送器

        變送器屬于分體式差壓電感式，由高壓隔離模塊、低壓隔離模塊、變送單元、信號處理抽屜等部分組成 [2] ，如圖 2，分體式 K1 差壓變送器工作原理。

2.3 JUV 抽真空組件

        變送器通過(guò)專(zhuān)用工器具 JUV 實(shí)現抽真空和充液。抽真空指將變送器和 A 類(lèi)水中的真空度抽到要求值，以避免變送器和隔離模塊之間由氣泡而影響壓力傳遞、液位測量精度和響應時(shí)間。充液指在真空度達到要求之后，將 A 類(lèi)水按規定的操作流程和填充容器注入變送器中。JUV 結構如圖 3。

 

3 分體式 K1 壓力變送器的安裝

        分體式 K1 壓力變送器安裝工作主要包括先決條件檢查、變送模塊標定、傳感器抽真空和充液、傳感器無(wú)氣泡驗證試驗和靜態(tài)壓力驗證試驗等。

 

3.1 先決條件檢查

        地衣項工作是對現場(chǎng)安裝條件進(jìn)行檢查，檢查主要工作順序。

        （1）參照圖紙，對變送器毛細管的敷設路徑、毛細管橋架搭設及變送器支架的安裝位置進(jìn)行檢查和測量。

        （2）安裝房間的隔離區搭設、空調和除濕機設置、腳手架搭設、臨時(shí)電源、臨時(shí)照明等進(jìn)行檢查。

        （3）申領(lǐng)變送器組件和專(zhuān)業(yè)工器具：抽真空泵組件（以下簡(jiǎn)稱(chēng) JUV）和仿真實(shí)驗儀（以下簡(jiǎn)稱(chēng)JUS）。

        （4）準備 A 類(lèi)除鹽水、壓縮空氣、溫濕度計、毛細管密封膠、螺栓防咬劑、無(wú)水酒精等易耗品。

3.2 隔離膜塊檢查和變送器校準

        依照計量法規，在變送器安裝之前進(jìn)行校準。分體式 K1 變送器在安裝之前，必須進(jìn)行標定，流程如下。

        （1）隔離模塊檢查：檢查隔離膜片是否變形、腔室是否有異物。

        （2）變送器校準：進(jìn)行零點(diǎn)和滿(mǎn)量程校準。

        （3）線(xiàn)性度檢驗：對線(xiàn)性度進(jìn)行檢驗，線(xiàn)性度高于 98.5% 為合格。

 

3.3 抽真空和充液

抽真空和充液是變送器安裝中#核心的工藝，直接關(guān)系到變送器的測量精度和使用壽命，工作流程如下。

        （1）變送器低壓隔離模塊 LP 和高壓隔離模塊HP，經(jīng)毛細管連接到傳感器 Sensor 低壓“-”端和高壓“+”端。

        （2）LP 抽真空和充液：適度松開(kāi) LP 上的球形螺栓，將充液軟管連接在 LP 充液接頭和 JUV充液接頭上，同時(shí)在 Sensor 的低壓側連接真空表

（Gauge）。LP 持續不間斷抽真空的時(shí)間為：穩壓器 LP 4 小時(shí)、壓力容器 LP 24 小時(shí)。

        （3）JUV 連接 Sensor，真空表（Gauge）連接JUV。HP 持續抽真空時(shí)間為 36 小時(shí)。

 

3.4 驗證試驗

        抽真空過(guò)程中，JUV Tank1 內的 A 類(lèi)水和變送器不可能完全被抽真空，同時(shí)隔離模塊、毛細管、傳感器之間的密封可能存在泄漏，為保證分體式 K1變送器的高精que、靈敏度和可靠性，必須對變送器內的氣泡容積和密封性能進(jìn)行驗證。

 

        在充液完成后專(zhuān)門(mén)設置無(wú)氣泡驗證試驗和靜壓試驗來(lái)驗證充液結果。無(wú)氣泡驗證試驗用于判定抽真空和充液是否合格。

 

3.4.1 無(wú)氣泡驗證試驗

        無(wú)氣泡驗證試驗是通過(guò)注射器在變送器低壓側加壓，測量注射器至 LP 處的容器改變 V1 和變送器輸出值反映的其實(shí)際容積變化 V2，#后計算、分析和比較 V1 和 V2 關(guān)系，確認變送器 LP/HP 與傳感器之間的總氣泡大小。圖 4，無(wú)氣泡驗證試驗示意圖。某核電機組所有分體式 K1 壓力變送器通過(guò)無(wú)氣泡驗證試驗確定的氣泡值都小于 0.1 mL，全部合格通過(guò) [3] 。

3.4.2 靜壓試驗

        分體式 K1 差壓變送器直接與一回路相連，為保證一回路密封邊界完整性和變送器工作可靠，必須對變送器進(jìn)行水壓試驗。水壓試驗示意圖 5。某核電機組所有分體式 K1 壓力變送器在靜壓試驗全部合格 [3] 。

 

3.4.3 調試校驗結果

        在變送器安裝好之后，調試隊進(jìn)行現場(chǎng)校驗。分體式 K1 差壓變送器全部校驗合格，并在熱試過(guò)程工作穩定可靠。校驗記錄如表 1 分體式 K1 差壓變送器校驗記錄 [4] 。

4 安裝中遇到的問(wèn)題和優(yōu)化方案

4.1 安裝遇到的問(wèn)題

        某核電機組壓力容器和穩壓器液位測量用分體式 K1 差壓變送器在安裝過(guò)程中遇到的問(wèn)題如下：

 

        （1）核島廠(chǎng)房通風(fēng)系統常不可用，現場(chǎng)工作環(huán)境惡劣，溫度常常在 40 ℃、濕度 80% 以上。真空泵持續不間斷在溫度 25 ℃、濕度 50% 以下才能達到目標值（如 HP 0.02 mbar）�，F場(chǎng)環(huán)境難以控制導致抽真空多次失敗，真空泵工作效能下降，進(jìn)度滯后影響現場(chǎng)工期。

 

        （2）變送器機架安裝在 KCS801-804AR 核級小三箱中，機架和機柜分開(kāi)采購。規格書(shū)沒(méi)有考慮邊界接口，沒(méi)有配套的特殊接線(xiàn)端子。

 

        （3）NNSA 對分體式 K1 差壓變送器安裝選點(diǎn)見(jiàn)證，并對安裝過(guò)程的工藝流程、質(zhì)量控制等提出問(wèn)題。設備廠(chǎng)家營(yíng)運范圍沒(méi)有現場(chǎng)服務(wù)資質(zhì)。

        （4）變送器隔離模塊的膜片上有污物，必須返修。同時(shí) RCP091MN 抽真空和充液后，進(jìn)行無(wú)氣泡驗證試驗和靜壓試驗時(shí)發(fā)現線(xiàn)性偏移超標，不可使用。

 

        （5）變送器毛細管橋架沒(méi)有按照施工圖紙敷設，部分墻壁貫穿件沒(méi)有安裝，造成毛細管長(cháng)度不夠和毛細管與水泥直接接觸。

 

4.2 優(yōu)化方案

4.2.1 先決準備工作的優(yōu)化

 

        （1）在安裝分體式 K1 差壓變送器之前，參照施工圖紙同施工單位對毛細管橋架、貫穿件的安裝位置和質(zhì)量進(jìn)行檢查，必要時(shí)進(jìn)行整改。

        （2）在供貨商來(lái)現場(chǎng)之前，保證變送器內包裝完好。由供貨商來(lái)開(kāi)箱和檢查變送器是否合格。

        （3）設置分體式 K1 差壓變送器現場(chǎng)安裝質(zhì)量計劃，將施工單位、總承包商、供貨商納入其中，以確保供貨商在現場(chǎng)充液工作能滿(mǎn)足 HAF604 監管的要求。

 

4.2.2 隔離區的優(yōu)化

        后續機組建立密封嚴密的隔離區，同時(shí)隔離區配備 1 臺制冷效果好的空調和 2 臺工作除濕效果好的除濕機。嚴格控制環(huán)境溫濕度，必要時(shí)及時(shí)增加空調和除濕機。盡可能將充液服務(wù)時(shí)間安排在冬天或春天。

 

4.2.3 抽真空和抽樣優(yōu)化工藝的優(yōu)化。

        （1）改變 JUV 抽真空泵組件，將其橡膠接管改為金屬密封接管，提高 JUV 的密封性能，提高抽真空效率。改變 JUV 的結構，同時(shí)對一個(gè)房間內的多臺變送器進(jìn)行抽真空，縮短工期。

        （2）每周進(jìn)行 JUV 再生，除去泵內水汽。JUV再生由在核島實(shí)施改為到辦公室實(shí)施，辦公室溫濕度控制在 20 ℃、45% 以下，以提高真空泵的性能。

        （3）在抽真空泵的吸氣口設置干燥包，空氣經(jīng)過(guò)干燥包初級除濕之后再吸入泵內。同時(shí)泵殼體外纏繞絕緣電阻絲，必要時(shí)加熱除濕。

        （4）某核電機組的抽真空順序為 RCP007MN、008MN、011MN、090MN 至 094MN。鑒于現場(chǎng)一回路進(jìn)水和水壓試驗只需要使用 RCP090、RCP091MN窄 量 程 監 測 一 回 路 液 位 ， 先 完 成 R C P 0 9 0 、RCP091MN 充液之后，再完成剩余分體式 K1 變送器充液。

 

工作安排的優(yōu)化。

        （1）分體式 K1 差壓變送器的抽真空時(shí)間比較長(cháng)，HP 需要持續不間斷抽真空 36 小時(shí)。合理安排抽真空計劃，充分利用周末的時(shí)間段進(jìn)行抽真空。

        （2）優(yōu)化廠(chǎng)家分體式 K1 差壓變送器抽真空團隊，由 2 人小組改為 3 人小組。3 人團隊的抽真空效率相當于 2 個(gè) 2 人小組，節省人工，提高工作效率。

 

5 結語(yǔ)

        由于分體式 K1 變送器現場(chǎng)安裝遇到較大困難，一度停滯不前。在作者的協(xié)調下，通過(guò)各環(huán)節的努力和改進(jìn)，克服了環(huán)境溫濕度無(wú)法控制、變送器部件不可用、進(jìn)度緊張等困難，#終通過(guò)了無(wú)氣泡驗證試驗、靜壓試驗及調試校驗，保證了設備的質(zhì)量和進(jìn)度，滿(mǎn)足水壓試驗節點(diǎn)需求。

 

        本文總結和優(yōu)化某核電機組的安裝經(jīng)驗，對某核電項目后續機組和其他核電項目有重要參考意義。

 

 

相關(guān)產(chǎn)品tuijian：智能變送器、耐高溫壓力傳感器、