摘要(yao)：通過對(duì)福清核(he)電廠1,2#機(ji)組的在(zài)線流量(liang)儀表
應(ying)用情況(kuang)進行學(xué)習和總(zong)結，分析(xī)核電廠(chǎng)在線流(liú)量儀📧表(biao)選型♌設(shè)計的注(zhù)意事項(xiàng)，給出了(le)核電廠(chǎng)中在線(xian)流量儀(yí)表選型(xíng)設計的(de)要點和(hé)難點。在(zài)現行的(de)核安全(quán)法規要(yào)求下對(duì)于後續(xù)新建核(he)電廠🔞在(zai)線流量(liang)儀表選(xuǎn)型設計(jì)具有一(yi)定的指(zhǐ)導意義(yi)。
0引言
流(liú)量測量(liàng)在核電(dian)廠監控(kong)系統中(zhōng)具有舉(jǔ)足輕重(zhong)的🏒作用(yong)。與其它(tā)熱工檢(jiǎn)測儀表(biǎo)相比，在(zài)線流量(liàng)測量技(ji)術和儀(yí)表類型(xíng)更多🔴樣(yàng)，選🈲型設(shè)計更複(fú)雜。福清(qīng)核電廠(chang)1,2#機組（主(zhǔ)輔系統(tǒng)）使用了(le)421塊在線(xian)流量計(jì)，包含了(le)節流裝(zhuāng)置（
孔闆(pǎn)流量計(jì)
和文丘(qiū)裏）、浮子(zi)、容積式(shi)、
電磁流(liu)量計
、
渦(wo)街流量(liàng)計
和
超(chao)聲波流(liú)量計
六(liu)大類型(xíng)，涉及多(duo)種工況(kuang)，各種類(lei)型所占(zhan)比例分(fen)布🌐如圖(tu)1所示。本(ben)文從在(zai)線流量(liàng)計可測(ce)性和可(ke)靠性對(duì)流量✌️儀(yi)表選型(xing)設計注(zhù)意💰事項(xiang)進行分(fèn)析，并輔(fu)以實際(jì)案例分(fèn)析。
1核電廠(chang)在線流(liu)量計可(kě)測性
各(gè)類在線(xian)流量計(ji)的可測(ce)性，主要(yao)考慮介(jie)質參數(shu)、适用口(kǒu)徑💘和直(zhi)管段要(yào)求。
1.1介質(zhì)參數
介(jiè)質參數(shù)主要包(bāo)括介質(zhì)的類型(xing)、密度、粘(zhān)度、允許(xǔ)的壓損(sun)值以及(jí)各種工(gong)況下所(suǒ)測介質(zhi)的溫度(du)、壓力和(he)流量範(fàn)圍（電磁(ci)流量計(ji)還需要(yao)考慮介(jiè)質的電(diàn)導率是(shi)否在可(ke)測範⭐圍(wei)之内）。
①單(dan)一介質(zhi)的類型(xíng)主要是(shi)指氣體(tǐ)和液體(ti)，一般情(qíng)況🆚，容積(jī)式流量(liang)計和電(diàn)磁流量(liang)計隻用(yong)來測量(liàng)液體；其(qí)它流量(liang)計對于(yú)兩種單(dān)一介質(zhi)均可測(cè)。
②密度在(zai)體積流(liu)量測量(liang)中至關(guān)重要，常(cháng)溫常壓(ya)下的🈲介(jie)質密度(dù)是穩定(dìng)的，是可(ke)校準的(de)，密度不(bú)穩定的(de)情況主(zhu)要是指(zhi)氣體，比(bi)如蒸汽(qi)等，一般(ban)需要溫(wen)壓補償(cháng)進行流(liú)🌐量校正(zhèng)🚶。
③粘度主(zhu)要是液(yè)體介質(zhi)參數，對(duì)于所有(yǒu)與介質(zhi)直接接(jiē)觸的流(liu)量計都(dou)有關系(xi)，主要是(shì)影響測(ce)量精度(dù)，尤其是(shi)對于容(rong)積式流(liu)☎️量計這(zhe)種機械(xie)接液部(bù)件直接(jie)測量的(de)流量計(jì)影響較(jiao)大。
④一般(ban)情況，流(liu)量測量(liang)産生壓(ya)損最大(dà)的是容(róng)積式流(liu)🏒量計，其(qí)次是節(jiē)流式差(cha)壓流量(liàng)計，沒有(you)壓損的(de)是超聲(sheng)波流量(liang)❓計和電(diàn)磁流量(liàng)計。
⑤溫度(du)和壓力(lì)也是影(yǐng)響流量(liàng)計使用(yòng)的重要(yào)指标，節(jiē)流式🈲差(chà)壓流量(liàng)計、電磁(cí)流量計(jì)對于溫(wēn)壓适用(yòng)性最強(qiáng)；浮子流(liu)量計中(zhōng)玻璃管(guǎn)浮子流(liú)量計隻(zhi)能用于(yu)低溫低(dī)壓🌈工況(kuàng)；容積式(shì)流量計(ji)對壓力(li)不🔴敏感(gan)，但是在(zài)高溫下(xià)容易熱(re)膨脹變(bian)形，溫度(dù)太低又(yòu)會導緻(zhì)材質變(biàn)脆，所以(yi)隻适用(yòng)于-30~160℃溫度(du)範圍；超(chāo)聲波流(liú)量計在(zài)測🌈量氣(qì)體的時(shi)候要求(qiu)P≥0.3MPa。
⑥流量範(fan)圍主要(yào)是指最(zuì)小流速(su)和量程(cheng)比。一般(bān)情況下(xià)♍，流量測(cè)✊量均爲(wèi)滿管流(liú)，不同流(liú)量計能(neng)測量的(de)最小流(liu)速是有(yǒu)限❌值的(de)，比如渦(wō)街流量(liang)計常壓(ya)條件可(ke)測最小(xiao)流速爲(wèi)0.4m/s，電磁流(liú)量計可(ke)♉測最小(xiao)流速0.1m/s等(děng)。量程比(bǐ)是流量(liàng)計的重(zhong)要☂️參數(shù)，一般情(qing)況下，差(chà)壓變送(song)器的量(liang)程比一(yī)🔞般爲3：1，最(zui)大可⭐達(da)10：1；浮子流(liú)量🧡計最(zui)大可達(da)10：1；容積式(shi)、渦街、電(diàn)磁和超(chao)聲波的(de)🌈量程比(bi)均可到(dào)30：1或者40：1。
1.2适(shi)用口徑(jing)
絕大部(bù)分的流(liu)量計需(xū)要與工(gong)藝管道(dao)直接連(lian)接，對🔞于(yu)工藝管(guan)道的口(kou)徑，不同(tong)的流量(liàng)計有不(bu)同的适(shì)用👨❤️👨範圍(wéi)🌈，非特殊(shū)情況一(yī)般不進(jìn)行變徑(jìng)處理。一(yī)般情況(kuàng)下，
節流(liu)式差壓(yā)流量計(jì)
适用于(yu)DN≥50的管徑(jing)；
浮子流(liú)量計
可(kě)以用于(yú)DN<50的管徑(jing)，最大不(bú)超過DN250；容(rong)積式流(liú)量計适(shi)用于DN15~DN500；渦(wō)街👨❤️👨流量(liang)計适用(yong)于DN15~DN400；電磁(ci)流量計(jì)适用于(yu)DN2.5~DN3000；超聲波(bō)流量計(ji)原理上(shang)對口徑(jing)無要求(qiu)，尤其擅(shan)用于大(da)口徑流(liu)量測量(liang)。
1.3直管段(duàn)要求
除(chú)了浮子(zǐ)流量計(ji)和容積(jī)式流量(liang)計對直(zhí)管段基(jī)本沒要(yao)求以外(wài)，其它流(liu)量計對(duì)于直管(guǎn)段均有(you)要求，而(ér)且前🍉後(hou)（上下遊(yóu)🏃🏻）直管段(duàn)越長越(yuè)好，如表(biǎo)1所示。
不(bu)同流量(liàng)計廠家(jia)對于直(zhi)管段的(de)最小長(zhǎng)度有不(bu)同的要(yao)求，在很(hen)👣多工程(cheng)中，普遍(biàn)采用的(de)最小直(zhí)管段長(zhang)度爲前(qian)10D後5D。
2核電(dian)廠在線(xiàn)流量計(jì)可靠性(xing)
在滿足(zú)可測性(xing)之後，需(xu)要考慮(lǜ)流量計(ji)的可靠(kào)性。核電(diàn)産品🌈首(shǒu)先🏃♀️要考(kǎo)慮滿足(zú)現行相(xiang)關核安(an)全法規(guī)對設備(bei)🔞等級的(de)要求，其(qi)次要考(kǎo)慮儀表(biǎo)的精度(dù)、響應時(shi)間、環境(jing)因素和(he)校準維(wéi)護。
2.1設備(bei)等級
目(mù)前國内(nei)獲得審(shen)批的核(hé)電項目(mu)中，核安(an)全局要(yào)求安裝(zhuang)在🈲安全(quán)級管道(dào)的流量(liàng)儀表保(bao)持抗震(zhèn)完整性(xìng)，即流❤️量(liàng)儀表的(de)機械部(bù)件抗震(zhen)等級與(yǔ)工藝管(guan)道抗震(zhèn)等級保(bǎo)持一緻(zhi)，并對儀(yí)表材料(liao)和焊接(jiē)增加了(le)相關要(yao)求；對于(yú)流量儀(yi)表的電(dian)氣🧑🏽🤝🧑🏻部件(jiàn)，需要根(gēn)據其執(zhí)行的功(gong)能來📱确(què)定是1E級(jí)或者NC級(jí)。
2.2精度
不(bú)同的工(gōng)況和監(jiān)控聯鎖(suo)要求對(duì)流量計(ji)的輸出(chu)信号💋有(yǒu)不同的(de)精度要(yào)求（考慮(lǜ)線性度(dù)、遲滞性(xing)與重複(fu)性因素(sù)在内的(de)參考精(jing)度💛）。常見(jiàn)的在線(xiàn)流量計(jì)中，精度(du)最高的(de)是容積(jī)式流量(liàng)計，次之(zhi)是節流(liu)式差壓(yā)流量計(jì)和渦街(jiē)流量計(jì)，再次之(zhī)是電磁(cí)流量計(jì)，精度最(zuì)🔞差的是(shì)浮子流(liú)量計和(hé)超聲波(bō)流量計(ji)。
2.3響應時(shí)間
響應(yīng)時間（量(liàng)程中值(zhí)附近，在(zai)10%的階躍(yuè)輸入變(biàn)化下，輸(shu)出上升(shēng)🏃🏻或🔱下降(jiang)63.2%需要的(de)時間）在(zài)流量計(ji)參與聯(lian)鎖控制(zhì)的時候(hòu)至關重(zhòng)要。平時(shi)說的響(xiǎng)應時間(jiān)主要是(shi)指變送(song)器（包括(kuo)工作和(hé)功能類(lèi)似㊙️于變(bian)送器的(de)二次儀(yí)表）輸出(chu)電💋信号(hào)的時間(jian)，需要靈(líng)敏度特(tè)别高的(de)聯鎖控(kòng)制場合(hé)要求響(xiang)應時間(jiān)很短，比(bi)如ms級，普(pu)通的監(jiān)控顯示(shì)則對響(xiǎng)應時間(jian)沒有特(te)殊要求(qiú)，幾秒鍾(zhōng)甚至幾(jǐ)👣十秒鍾(zhong)都可滿(mǎn)足要求(qiu)。一般來(lái)說，節流(liú)式差壓(yā)流量計(ji)和電磁(ci)流量計(ji)的變送(sòng)單元響(xiǎng)應時間(jiān)普遍可(kě)以達到(dào)0.5S以内，渦(wō)街和容(róng)積🐆式還(hái)有超聲(shēng)波基本(ben)都可以(yi)🚩控制在(zai)1s内。
2.4環境(jìng)因素
環(huán)境因素(sù)是決定(ding)儀表是(shì)否可以(yi)長期穩(wen)定工作(zuo)的🈚重要(yào)因素之(zhi)一，主要(yao)是輻照(zhao)、振動和(hé)水塵。
輻(fú)照對于(yu)儀表的(de)長期穩(wen)定工作(zuò)是一個(ge)挑戰，對(dui)于安裝(zhuāng)布置在(zai)輻照區(qū)域（指紅(hóng)、橙、黃區(qū)）的在線(xiàn)流量計(ji)，必須🍉具(jù)備抗輻(fu)照能💜力(lì)。比如XREA059MD在(zài)嶺澳二(èr)期選用(yòng)重慶川(chuan)儀一體(ti)式電📧磁(cí)流量計(ji)，在方福(fú)項目中(zhōng)選用上(shàng)海光華(hua)電磁流(liu)量計，因(yīn)光華所(suǒ)供電磁(cí)流量計(ji)轉換器(qì)部分不(bu)能滿足(zu)黃區的(de)抗輻照(zhao)能力，所(suǒ)☔以分體(ti)安裝，把(bǎ)轉換器(qi)安裝布(bù)置到綠(lü)區房間(jian)，福清二(èr)期選用(yong)E-mag電磁流(liú)量計，因(yīn)其滿足(zu)黃區的(de)輻照強(qiáng)度，又回(hui)歸一體(tǐ)式。
振動(dòng)對渦街(jie)流量計(ji)和超聲(shēng)波流量(liàng)計的工(gong)作有較(jiao)大影響(xiǎng)✏️，比如一(yī)般壓電(dian)式渦街(jie)流量計(jì)可耐受(shòu)0.2g的振動(dòng)，電容式(shi)渦街流(liu)量計可(kě)耐受0.5~1g的(de)振動。這(zhè)幾類流(liu)量計都(dou)不能适(shi)用于強(qiang)振🧡動場(chang)所，在弱(ruo)振⛱️動場(chang)合，可以(yi)采取相(xiang)關❤️減振(zhèn)措施，但(dàn)是仍然(ran)會對這(zhè)幾類儀(yi)表長期(qī)穩定工(gong)作帶來(lái)較大影(yǐng)🍓響。
水塵(chen)是任何(he)工況都(dōu)必須考(kao)慮的因(yīn)素，我們(men)遵照IEC529-1976外(wài)⭐殼防護(hù)等級，對(dui)現場儀(yí)表可能(néng)出現的(de)環境影(ying)響進行(hang)分析，進(jìn)而規定(dìng)此處的(de)儀表所(suǒ)應具備(bèi)的防護(hu)等級IPXY（X代(dai)表㊙️防塵(chen)能力，Y代(dài)表🥵防水(shui)能力）。
2.5安(an)裝、校準(zhǔn)和維護(hu)
儀表安(an)裝是儀(yi)表選型(xing)設計必(bi)須要考(kao)慮的問(wèn)題，除了(le)流量計(ji)本身安(ān)裝有簡(jiǎn)易和繁(fan)瑣之分(fen)，測點所(suo)在位置(zhi)是否方(fang)便流量(liàng)計進行(háng)安裝也(ye)必須要(yao)考慮。相(xiàng)對來說(shuo)節流式(shì)差壓流(liu)量計是(shì)安裝最(zuì)繁瑣也(yě)是最容(róng)易發生(sheng)洩漏的(de)，而法蘭(lán)式安💋裝(zhuāng)的其它(ta)一體型(xing)流量計(ji)安裝相(xiàng)對方便(bian)，尤其是(shì)純機械(xie)計量模(mo)式的儀(yi)表，在隻(zhī)需就地(di)顯示的(de)時候尤(yóu)其方便(biàn)。
所有的(de)流量計(ji)都需要(yào)定期校(xiao)準和維(wei)護，某些(xiē)工況不(bu)适合頻(pín)繁㊙️對儀(yi)表進行(háng)校準和(he)維護，比(bi)如高輻(fú)照🈲區等(děng)，需要儀(yí)表🔆有較(jiào)好的重(zhong)複性和(hé)較長壽(shòu)命。
3核電(dian)廠流量(liàng)計選型(xing)設計案(àn)例
本章(zhang)選取福(fu)清核電(dian)廠1,2#機組(zǔ)中的設(she)備冷卻(què)水系統(tǒng)主泵（001/003PO）入(rù)🌈口流量(liang)選型設(she)計案例(lì)進行分(fen)析。
3.1可測(cè)性分析(xi)
該流量(liàng)測點的(de)介質參(can)數、管道(dào)口徑和(he)前後直(zhi)管段❤️長(zhǎng)度如🛀🏻下(xià)：
介質類(lèi)型：除鹽(yán)水流向(xiang)：水平
密(mi)度：975kg/m3動力(li)粘度：0.378cP溫(wēn)度：75℃
壓力(li)：1.2MPa.g
流量範(fan)圍：2136/2838/3718m3/h（近2m/s~3.65m/s，量(liang)程比近(jìn)2：1）
最大允(yǔn)許壓損(sun)：13.6KPa
口徑：24”直(zhí)管段：11m（近(jìn)18D）
對該流(liú)量測點(diǎn)的流量(liang)計選型(xing)進行可(ke)測性分(fèn)析如下(xia)⛱️：
①介質類(lèi)型是液(yè)體，六大(da)類流量(liang)計均滿(man)足測量(liàng)要求；
②除(chú)鹽水電(dian)導率太(tài)低，不适(shi)合用電(dian)磁流量(liang)計；
③動力(lì)粘度0.378cP情(qing)況下最(zui)大允許(xǔ)壓損13.6KPa，不(bú)适合用(yong)容積式(shì)流量計(jì)。國💃内最(zui)好的容(rong)積式流(liu)量計廠(chǎng)家合肥(fei)精大，在(zai)動🤞力粘(zhan)度<30mpa.S（30cP）時，流(liu)量計在(zài)最大流(liu)量下運(yun)行時的(de)壓損也(ye)有🌈幾十(shi)KPa，最大可(kě)達80KPa。
④密度(du)、溫度、壓(yā)力和量(liang)程比都(dōu)在常見(jiàn)流量計(ji)可測範(fan)圍内。
⑤24”的(de)口徑，不(bú)适合用(yòng)浮子流(liu)量計和(he)渦街流(liú)量計。
⑥測(cè)點所在(zai)管道可(kě)提供18D直(zhi)管段，基(jī)本滿足(zu)前10D後5D的(de)最短直(zhi)管段要(yao)求。
經過(guo)可測性(xing)分析，可(kě)選用的(de)流量計(ji)類型有(you)節流式(shi)差壓流(liú)量計和(he)超聲波(bo)流量計(ji)。3.2
可靠性(xìng)分析
①該(gai)流量測(cè)點所在(zai)工藝管(guǎn)道安全(quán)等級爲(wèi)3級，抗震(zhen)等🌈級爲(wèi)1F，該流量(liang)測點需(xū)要在KIC進(jìn)行指示(shì)并在流(liú)量低于(yú)500m3/h時報警(jǐng)，并作爲(wèi)PAMS1信号💔進(jìn)BUP顯示。根(gen)據本文(wén)2.1的内容(rong)，要求在(zai)線流量(liàng)計機械(xie)部件抗(kàng)震等😄級(jí)爲1F，電氣(qi)部件（二(èr)次儀表(biǎo)）爲1E級設(she)備，目前(qián)隻有核(hé)級變送(sòng)器具備(bei)1E級電氣(qi)設備要(yao)求，所🏃🏻以(yi)排除超(chāo)聲波流(liú)量計和(hé)插入式(shi)流量計(jì)，該處隻(zhi)能選用(yòng)節流式(shi)差壓流(liú)量計。
②該(gāi)處流量(liang)測點所(suǒ)選流量(liang)計參考(kao)精度要(yao)求≤0.5%，功能(neng)精度≤2%，節(jie)🙇♀️流式差(chà)壓流量(liang)計可以(yǐ)滿足要(yào)求。
③該處(chu)流量測(ce)點所選(xuan)流量計(jì)響應時(shi)間要求(qiu)≤0.4s，可以從(cong)常☂️見的(de)變‼️送器(qì)廠家艾(ài)默生、羅(luo)斯蒙特(tè)和霍尼(ní)韋爾🛀🏻中(zhōng)選擇合(hé)适的㊙️型(xíng)号。
④該測(ce)點所在(zài)區域是(shi)輻射分(fen)區中的(de)白區，對(duì)變送器(qi)外殼和(hé)本體沒(mei)有耐輻(fú)照要求(qiú)，防護等(děng)級要求(qiu)也較低(dī)，隻有IP55。
綜(zong)上所述(shù)，該處流(liu)量測點(dian)隻适合(he)選用節(jiē)流式差(cha)壓流量(liang)計，與福(fú)清核電(diàn)廠1,2#機組(zu)中該處(chu)的實際(jì)儀表選(xuan)型相同(tóng)。
4結論
核(hé)電廠在(zài)線流量(liàng)儀表的(de)選型設(she)計，要同(tóng)時保證(zheng)可測性(xìng)和可靠(kao)性。本文(wén)通過對(dui)福清核(he)電廠1,2#機(jī)組在線(xiàn)流量儀(yi)表應用(yòng)情況進(jìn)行🌍學習(xi)，總結分(fen)析了常(cháng)見在線(xian)流量計(jì)的選型(xing)設計注(zhu)意事💔項(xiàng)，對後續(xu)核電廠(chǎng)在線流(liú)量儀表(biǎo)選型設(shè)計具有(yǒu)一定的(de)參考意(yi)義。
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