核反應(yīng)堆穩(wěn)壓器壓力反饋式水位測量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬核反應(yīng)堆測量領(lǐng)域，涉及一種輕水型核反應(yīng)堆穩(wěn)壓器的水位測量系統(tǒng)， 具體地說，涉及依靠核反應(yīng)堆穩(wěn)壓器壓力控制的差壓式水位測量系統(tǒng)中平衡器液位恒定的 一種水位測量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 穩(wěn)壓器是輕水型核反應(yīng)堆四大主設(shè)備之一，其功能是穩(wěn)定一回路的工作壓力，使 核反應(yīng)堆處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)。穩(wěn)壓器是一個(gè)具有一定蒸汽空間的水壓力容器，水和蒸汽 均處于高壓飽和狀態(tài)，其水位是核反應(yīng)堆運(yùn)行的重要監(jiān)控參數(shù)，水位測量系統(tǒng)需要滿足以 下3個(gè)要求：
[0003] (1)正確指示穩(wěn)壓器中的水位，尤其是在事故狀態(tài)下能指示正確水位；
[0004] (2)測量系統(tǒng)具有長期可靠性，至少在核反應(yīng)堆設(shè)計(jì)壽命內(nèi)不會(huì)發(fā)生機(jī)械性故 障；
[0005] (3)維修方便，至少不需要工作人員經(jīng)常進(jìn)入核反應(yīng)堆大廳進(jìn)行維修。
[0006] 至今，測量核反應(yīng)堆壓力容器水位技術(shù)有差壓式水位測量系統(tǒng)（李西安，原子能 科學(xué)技術(shù)，2013,47 (4)，634-636)，電接點(diǎn)水位計(jì)（鄧天勇，船電技術(shù)，2005,（1)，57-59)，物 性水位計(jì)（何鵬等，中國發(fā)明專利申請，2013, 201210441471. 7)，熱電偶水位計(jì)（王文然等， 核電子學(xué)與探測技術(shù)，1997,17(3)，168-171)等等。差壓式水位測量在運(yùn)行和維修兩方面 同時(shí)具有強(qiáng)烈優(yōu)勢，仍是目前不可替代的水位測量方法。然而，這種測量方法也存在缺陷， 當(dāng)核反應(yīng)堆壓力下降時(shí)，可導(dǎo)致差壓式水位測量系統(tǒng)中平衡器內(nèi)水的汽化而使參考水位下 降。這樣，水位指示完全可以向相反的方向指示。這種情況可以在失水事故（如美國三里 島2號機(jī)組事故），余熱排出（如冷停堆）（熊國華，核動(dòng)力工程，33 (6)，96-100)等狀態(tài)下 發(fā)生，嚴(yán)重時(shí)可以導(dǎo)致核反應(yīng)堆堆芯熔化的嚴(yán)重事故。
[0007] 差壓式水位測量系統(tǒng)的改進(jìn)方法主要有：
[0008] (1)測量系統(tǒng)的改進(jìn)：在壓力殼2套回路中，每套水位測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)3臺差壓變送 器，分別用于主循環(huán)泵不運(yùn)行、自然循環(huán)和一回路3臺主循環(huán)泵任何一種組合狀態(tài)下的水 位測量，提供壓力殼內(nèi)兩相流的空泡份額數(shù)；
[0009] (2)飽和水和飽和蒸汽的密度補(bǔ)償：對壓力容器中水的密度P w和水蒸汽的密度 P v實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償；
[0010] (3)參考端水密度補(bǔ)償：平衡器到差壓變送器正壓室有較大的溫度梯度，用電阻 溫度計(jì)測量參考端各點(diǎn)溫度，以補(bǔ)償參考端水密度P ;
[0011] (4)平衡器結(jié)構(gòu)：在事故狀態(tài)下，平衡器內(nèi)的水會(huì)汽化，差壓變送器正壓室壓力下 降出現(xiàn)假水位。在引壓管線上安裝隔離器、冷凝器、冷卻平衡器或雙平衡器來克服平衡器汽 化。
[0012] 本發(fā)明了一種由冷凝器和壓力閥所組成的壓力反饋方法控制平衡器參考水位的 恒定，以防止當(dāng)穩(wěn)壓器工作壓力低于水飽和壓力時(shí)，平衡器內(nèi)的水發(fā)生汽化而使水位指示 不正確，使這種水位測量系統(tǒng)在正常和事故狀態(tài)下都能正確指示水位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明的目的是提供一種核反應(yīng)堆穩(wěn)壓器的水位測量系統(tǒng)，它由平衡器2、導(dǎo)流管 3、冷凝器4、引壓管5.壓力閥6、回流管7、引壓管8、差壓變送器9、引壓管10等組成。在 穩(wěn)壓器1內(nèi)設(shè)置一個(gè)平衡器2,平衡器2通過引壓管8與差壓變送器9的正壓腔連接，穩(wěn)壓 器1底部通過引壓管10與差壓變送器9的負(fù)壓腔連接。穩(wěn)壓器1頂部通過導(dǎo)流管3與冷 凝器4頂部入口連接，冷凝器4底部出口通過回流管7與壓力閥6入口連接，壓力閥6出口 通過回流管7回入到穩(wěn)壓器1內(nèi)，并且回流管7的出口位于平衡器2上方。因平衡器2在 穩(wěn)壓器1內(nèi)，則平衡器2的工作溫度與穩(wěn)壓器1 一致。因冷凝器4在穩(wěn)壓器1外，則冷凝器 4的工作溫度要低于穩(wěn)壓器1工作溫度。一般地，當(dāng)穩(wěn)壓器1工作溫度200-350°C時(shí)，冷凝 器4的工作溫度比穩(wěn)壓器1要低20-40°C。
[0014] 壓力閥6是由閥體11、閥瓣12、彈簧13、導(dǎo)桿14、導(dǎo)桿螺紋15、進(jìn)壓口 16、壓力室 17、壓力板18、閥頭19組成。閥瓣12插入閥體11，對閥體11中的流體起開閉作用，閥瓣12 連接著導(dǎo)桿14,導(dǎo)桿14末端有導(dǎo)桿螺紋15,壓力板18下壓彈簧13,彈簧13、導(dǎo)桿14、導(dǎo)桿 螺紋15、壓力板18等被裝在閥頭19內(nèi)的壓力室17,閥頭19頂端有一進(jìn)壓口 16,可以將壓 力導(dǎo)入到壓力室17內(nèi)。來自于引壓管5的壓力通過進(jìn)壓口 16進(jìn)入壓力室17,壓力室17的 壓力與穩(wěn)壓器1工作壓力相等。導(dǎo)桿螺紋15可以調(diào)節(jié)壓力閥6的壓力設(shè)定值，該設(shè)定值在 1. 55-16. 6MPa 可選。
[0015] 本發(fā)明的有益之處在于：
[0016] 由冷凝器4和壓力閥6所組成的壓力反饋方法控制平衡器2參考水位的恒定，以 防止當(dāng)穩(wěn)壓器1工作壓力低于水飽和壓力時(shí)，平衡器2內(nèi)的水發(fā)生汽化而使水位指示不正 確。
【附圖說明】
[0017] 圖1是核反應(yīng)堆穩(wěn)壓器壓力反饋式水位測量系統(tǒng)圖。
[0018] 圖2是壓力閥6結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明加以詳細(xì)說明。 實(shí)施例1 :
[0020] 參見圖1，核反應(yīng)堆穩(wěn)壓器壓力反饋式水位測量系統(tǒng)，由平衡器2、導(dǎo)流管3、冷凝 器4、引壓管5、壓力閥6、回流管7、引壓管8、差壓變送器9、引壓管10等組成。在穩(wěn)壓器1 內(nèi)設(shè)置一個(gè)平衡器2,平衡器2通過引壓管8與差壓變送器9的正壓腔連接，穩(wěn)壓器1底部 通過引壓管10與差壓變送器9的負(fù)壓腔連接。穩(wěn)壓器1頂部通過導(dǎo)流管3與冷凝器4頂 部入口連接，冷凝器4底部出口通過回流管7與壓力閥6入口連接，壓力閥6出口通過回流 管7回入到穩(wěn)壓器1內(nèi)，并且回流管7的出口位置于平衡器2上方。因平衡器2在穩(wěn)壓器 1內(nèi)，則平衡器2的工作溫度與穩(wěn)壓器1 一致。因冷凝器4在穩(wěn)壓器1外，則冷凝器4的工 作溫度要低于穩(wěn)壓器1工作溫度。一般地，當(dāng)穩(wěn)壓器1工作溫度200-350°C時(shí)，冷凝器4的 工作溫度比穩(wěn)壓器1要低20-40°C。當(dāng)穩(wěn)壓器1的工作壓力高于壓力閥6的壓力設(shè)定值時(shí)， 壓力閥6處于關(guān)閉狀態(tài)，反之，壓力閥6處于開啟狀態(tài)。
[0021] 上述水位測量系統(tǒng)的測量原理是：
[0022] 平衡器2中的水位作為參考水位保持恒定，穩(wěn)壓器1中的水位作為可變水位，這兩 個(gè)水位分別通過引壓管8和引壓管10引入差壓變送器9的正壓腔室和負(fù)壓腔室。差壓變 送器9正壓腔室的壓力為：
[0023] P+ = P+ P refg Η (1)
[0024] 這里：Ρ為穩(wěn)壓器1內(nèi)壓力，P ref為平衡器水密度，g為重力加速度，Η為平衡器2 水位高度。差壓變送器9的負(fù)壓腔室連接在壓力容器的底部，其壓力為：
[0025] P