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压力/差压变送器是一种将压力转换成气动信号或电动信号进行控制和远传的设备,具有性能稳定、精度高、性价比高等特点,在研究堆放射性工艺回路系统(放射性回路)和非放射性工艺回路系统(非放射性回路)中被广泛应用,可用于各设备本体或工艺管道的液位、流量、压力和压差等测量。对研究堆而言,压力/差压变送器测量与转换的质量直接关系到研究堆工艺参数采集的准确度、灵敏度和稳定性,测量信号的不准确或故障失效甚至会给研究堆带来严重的安全事故和经济损失。因此,在满足研究堆设计标准、考虑多种影响因素、克服恶劣测量环境的背景下,如何保证压力/差压变送器测量满足系统使用要求,需要深入研究,从而保障压力/差压变送器的运行和维护满足研究堆安全运行和有效利用的要求。
1.安全因素
(1)工艺系统安全。在研究堆上应用压力/差压变送器需要严格遵守核反应堆相关法律法规要求,尤其是应用在研究堆保护系统以及放射性工艺回路系统上的变送器,更需要在设计之初便考虑周全,防止在应用中因自身问题对系统安全造成影响。一方面,应用在研究堆保护系统安全重要参数(出/入口压力和入口流量)测量的压力/差压变送器,是属于保护系统的一部分。根据HAF102—20165.4章节要求安全重要物项的设计,必须保证设备具有足够的可靠性和有效性,以及HAF201—19954.6章节要求保护系统的测量设备应采用独立性原则,以提高系统的可靠性,尤其是发生共因故障时的可靠性。另一方面,根据GBT13632.0—20066.2章节要求,差压变送器的布置应考虑最优化的原则。通过合理设计与安装压力/差压变送器(包括安全重要参数和非安全重要参数设备),避免系统之间通过变送器环节交叉污染,降低压力/差压变送器相关的放射性废物产出,并将辐射照射保持在合理尽可能低的水平。
(2)人员与设备的安全。就研究堆而言,压力测点分散在不同楼层的工艺房间内,工艺间内设备繁多、管线复杂,且大部分工艺房间为放射性环境。因此,压力变送器应相对集中布置,避免人员逐一到各工艺现场维护,降低人员的受照剂量和安全风险。在强放射性环境中,压力/差压变送器内部元器件将被加速老化,可能导致设备过早失效。因此,压力/差压变送器应布置在非放射性或低放射性场所,降低放射性对变送器安全的影响。
2.测量误差因素
(1)变送器位置对测量的影响。通常在研究堆建设之初,由于总体设计的需要或因强放射性环境、高温、狭小空间等的制约,压力/差压变送器往往不能安装在工艺现场的测点附近,而是通过引压管将管道或设备上的介质引压到适当的位置再安装压力/差压变送器,因此测点与变送器之间可能会形成标高差。当变送器位置低于测点标高,引压管中的传压介质因高度差产生附加压力,从而影响压力变送器测量的准确性;当变送器位置高于测点标高,变送器腔室压力会受引压管气体影响而形成测量误差;当变送器与测点标高一致时,标高不会对测量产生影响。
(2)研究堆工况对测量的影响。研究堆根据任务需要及自身特点,堆本体和工艺系统每个月都将经历一次运行和维护,在运行期间也可能需要对部分系统管道或设备进行切除及投入,变化的工况使导压管内或差压变送器表腔内存在气体,变送器的腔室压力发生变化,进而使用于液位或流量等测量的差压变送器指示不稳定[1];同时若导压管内或变送器表腔内充满放射性水将可能会沾污仪表,影响仪表的校验和维修。
(3)变送器校验对测量的影响。一般在校验压力/差压变送器时,需要拆卸引压管与变送器之间的接头,将便携式压力校验仪与变送器本体连接,在校表结束后再恢复引压管与变送器之间的连接。尽管压力仪表校验周期为1~2a,但多次的拆卸可能会引起引压管接头丝扣处滑丝而渗漏液体;此外,部分引压管与变送器的连接比较紧凑,拆卸和安装引起的变形会产生应力[2],可能会对变送器测量准确度产生影响。
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