錢 敏，張連強，陶 滔

（中核核電運行管理有限公司，浙江 海鹽 314300）

汽水分離再熱器系統(tǒng)是核電廠重要系統(tǒng)之一，對高壓缸排汽進行除濕和再熱，降低進入低壓缸蒸汽濕度，使其具有一定過熱度，提高進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(nèi)重要熱力設(shè)備[1]，系統(tǒng)由兩臺汽水分離再熱器（MSR）、6 臺疏水箱及相應(yīng)的蒸汽和疏水管道組成，整個系統(tǒng)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(yīng)的管道和閥門組成，分別為一級、二級、殼側(cè)疏水箱，每臺疏水箱的液位由3 支導(dǎo)波雷達液位計進行控制。

1 事件概述

方家山MSR 共有6 個疏水箱，分別為左右一級、左右二級、左右殼側(cè)疏水箱。其中一級、二級疏水箱位于MX廠房3.5m 位置標(biāo)高處，每臺箱體上各以直插的安裝方式安裝了3 支導(dǎo)波雷達液位計（共18 支）。其中，殼側(cè)疏水箱液位信號參與停機保護（現(xiàn)場布置見圖1 液位計安裝圖）。

圖1 液位計安裝圖 Fig.1 Level gauge installation diagram

1.1 導(dǎo)波雷達液位計原理

導(dǎo)波雷達液位計主要利用時域反射原理（TDR），發(fā)射——反射——接收。雷達波以光速運行，運行時間可以通過電子部件被轉(zhuǎn)換成物位信號。探頭發(fā)射高頻脈沖并沿探桿傳播，當(dāng)脈沖遇到物料表面時，反射回來被儀表內(nèi)的接收器接受，并將距離信號轉(zhuǎn)化為物位信號。信號經(jīng)智能處理器進行顯示、報警、操作等。導(dǎo)波雷達液位計可用于易燃、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[2]。

1.2 當(dāng)前問題

方家山核電機組自商運以來，MSR 疏水箱內(nèi)多次發(fā)生液位高漂的問題，并且還存在表計之間偏差較大的問題，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（見圖2 液位趨勢圖），主要問題存在于探桿和表頭。

圖2 液位趨勢圖Fig.2 Liquid level trend chart

1.2.1 探桿問題

在歷次大修執(zhí)行GSS 系統(tǒng)MSR 疏水箱液位計預(yù)防性維修檢查時發(fā)現(xiàn)，部分導(dǎo)波桿支撐件破碎并丟失，同時存在探桿根部焊縫有裂痕的問題，見圖3 焊縫裂痕和支撐件丟失。

1.2.2 表頭問題

在大修期間拆下表頭，發(fā)現(xiàn)表頭與探桿連接處的探針附近存在水漬的情況。在做通道檢查時候發(fā)現(xiàn)，稍有觸碰表頭電子板卡，數(shù)值有較大變化。

以上缺陷問題，勢必導(dǎo)致導(dǎo)波雷達液位計功能喪失、測量不準確，特別是殼側(cè)疏水箱液位信號涉及停機保護，長期的重復(fù)缺陷問題將帶來不可預(yù)測的停機風(fēng)險。

2 原因分析

圖3 焊縫裂痕和支撐件丟失Fig.3 Weld cracks and support loss

在歷次大修機組升功率期間，同一疏水箱內(nèi)的3 支導(dǎo)波雷達液位計間的液位顯示值偏差逐漸變大。根據(jù)102 大修拆下的導(dǎo)波雷達液位計導(dǎo)波桿的支撐件破碎以及焊縫開裂的情況，可以推斷出以下幾點：

1）測量環(huán)境惡劣

疏水箱內(nèi)水位持續(xù)擾動對導(dǎo)波桿形成沖擊，壓力高、振動大，導(dǎo)波桿晃動可能造成測量不準。

發(fā)生概率級別：I。

2）變送器表頭溫度過高

現(xiàn)場表頭的溫度長期處于高溫環(huán)境（溫度最高的二級疏水箱可達到50℃），長期的高溫勢必會影響電子器件的穩(wěn)定性。

發(fā)生概率級別：II。

3）導(dǎo)波桿支撐件破碎

目前頂裝式的安裝方式極易導(dǎo)致導(dǎo)波桿支架損壞，導(dǎo)波傳導(dǎo)部分與外壁碰撞影響測量。

發(fā)生概率級別：I。

4）汽水環(huán)境過于復(fù)雜

導(dǎo)波桿采用的蒸汽補償技術(shù)，僅以導(dǎo)波桿下6 英寸處電磁波的速率作為參考，若整個罐體內(nèi)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。

圖4 左側(cè)一級水箱布置圖（側(cè)視圖）Fig.4 Left-level first tank layout (side view)

5）工況發(fā)生變化

現(xiàn)場工況發(fā)生變化比如甩負荷時，會發(fā)生短時間的低溫高壓環(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(dǎo)致跳變情況。

發(fā)生概率級別：III。

6）設(shè)備本身質(zhì)量問題

拆裝表頭發(fā)現(xiàn)插針附近存在水漬情況表明：表頭密封填料問題導(dǎo)致高溫蒸汽滲透，降低設(shè)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(jié)合以上趨勢和分析結(jié)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最高），其次是一級、最后是殼側(cè)（偏差較小）。由此可見，復(fù)雜的工況環(huán)境對設(shè)備功能影響較大，液位計直插的安裝方式勢必會帶來箱體內(nèi)復(fù)雜環(huán)境所造成的設(shè)備缺陷問題，加之當(dāng)前直插式安裝方式無法滿足功率運行期間日常在線隔離檢修的要求。因此，將所有導(dǎo)波雷達液位計移出，以外置浮筒式安裝是目前主要的解決方案。此方案可以最大限度地降低容器內(nèi)高溫、高壓和復(fù)雜工況帶來的問題，此外在二級水箱試用分體式導(dǎo)波雷達液位計，降低高溫給表頭帶來的電子板卡老化現(xiàn)象導(dǎo)致的設(shè)備性能下降的風(fēng)險[3]。

3.1 移位方案的必要性

1）自調(diào)試以來，多次發(fā)生漂表、表頭故障、支撐件破碎等問題；2）無法在運行期間進行在線隔離檢修工作；3）殼側(cè)疏水箱有液位高高三取二跳機信號，液位計漂表情況極易導(dǎo)致機組誤停機。

3.2 方案實施過程

3.2.1 移位方案

1）在每個疏水箱外部靠近水側(cè)取壓口處，安裝3 個測量筒用于導(dǎo)波雷達液位計的安置以及液位測量；每個測量筒的汽側(cè)取壓口仍然選用原導(dǎo)波雷達液位計接口，而水側(cè)取壓口引用原水汽取樣口、磁翻板液位計取壓口，以左側(cè)一級水箱布置圖為例，見圖4 左側(cè)一級水箱布置圖（側(cè)視圖）。

2）采用原導(dǎo)波雷達液位計配套用浮筒，浮筒接口管線應(yīng)避免直角、彎管盡量不產(chǎn)生較大坡度，防止汽側(cè)發(fā)生汽封現(xiàn)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(nèi)溫度壓力最高，將左、右兩側(cè)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(dǎo)波雷達液位計，以減少高溫給表頭電子元器件帶來的損害。

4 結(jié)論及建議

1）運行期間

目前，機組已按照以上方案進行了改造，改造后的首次大修檢查中探桿內(nèi)支撐件大部分完好，并且滿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(jù)改造后現(xiàn)場情況來看，液位計的移位很大程度上解決了支撐件破碎的情況，并且滿足了在線隔離檢修的要求，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題，由于啟停階段復(fù)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(yīng)實際工況等諸多因素疊加，都會導(dǎo)致目前的偏差情況。如何解決此類問題，還需要結(jié)合液位計產(chǎn)品本身以及現(xiàn)場實際工況等諸多因素進行深度分析。