摘要(yào)：通過(guò)對福清核電廠(chǎng)1,2#機組的在線流(liú)量儀(yí)表 應用情況進(jìn)行學(xué)習和(hé)總結(jié)，分析核電(diàn)廠在線流(liú)量儀表選型(xíng)設計的(de)注意事項(xiàng)，給出了核電廠中在(zài)線流量儀表選(xuǎn)型設計的要點和難(nán)點。在(zài)現行(háng)的核(hé)安全法規(guī)要求下對(duì)于後(hòu)續新建核電(diàn)廠(chǎng)在線流量(liàng)儀表選型設計具有(yǒu)一定的指導意義。
0引言(yán)
　　流量測(cè)量在核電廠(chǎng)監控系(xì)統(tǒng)中具有(yǒu)舉足(zú)輕(qīng)重的作用。與其(qí)它熱工檢測(cè)儀表(biǎo)相比(bǐ)，在線流量測量(liàng)技術(shù)和儀表類型更(gèng)多(duō)樣，選型設計更複雜。福(fú)清核電廠1,2#機組(zǔ)（主輔系統(tǒng)）使用(yòng)了421塊(kuài)在(zài)線(xiàn)流量(liàng)計，包含(hán)了(le)節流(liú)裝置(zhì)（ 孔闆流量(liàng)計(jì) 和文(wén)丘裏）、浮(fú)子、容(róng)積式(shì)、 電磁(cí)流量計 、 渦(wō)街流(liú)量計(jì) 和 超聲波(bō)流量(liàng)計(jì) 六大類(lèi)型(xíng)，涉(shè)及多(duō)種工(gōng)況，各種(zhǒng)類型所占比(bǐ)例分布如圖1所示。本文從在線流量計可(kě)測(cè)性和可(kě)靠性(xìng)對流(liú)量儀(yí)表(biǎo)選(xuǎn)型設計注(zhù)意事(shì)項進行分(fèn)析，并輔以實際案例分析(xī)。

1核(hé)電(diàn)廠在(zài)線(xiàn)流(liú)量計(jì)可測(cè)性(xìng)
　　各(gè)類在線流量計的可(kě)測性(xìng)，主要考慮(lǜ)介質(zhì)參數、适用(yòng)口徑和直(zhí)管段(duàn)要求。
1.1介(jiè)質(zhì)參數(shù)
　　介質參(cān)數主要包(bāo)括介質(zhì)的類(lèi)型、密度、粘度、允(yǔn)許的壓(yā)損值以(yǐ)及各(gè)種(zhǒng)工(gōng)況下(xià)所測介(jiè)質的溫(wēn)度、壓力和(hé)流量(liàng)範圍（電磁(cí)流量(liàng)計還需要(yào)考慮介質(zhì)的(de)電導率(lǜ)是否(fǒu)在可測範(fàn)圍之内）。
①單一介(jiè)質的類型主要是指氣體和液(yè)體，一般(bān)情(qíng)況，容(róng)積式(shì)流量計和電磁流(liú)量(liàng)計隻(zhī)用來測量液體(tǐ)；其它流(liú)量(liàng)計對(duì)于兩(liǎng)種(zhǒng)單一介質均可測。
②密度在體積(jī)流量測(cè)量中(zhōng)至關重要，常溫常壓下的介質密(mì)度(dù)是穩(wěn)定的(de)，是可校準(zhǔn)的，密度不穩定的情況主要是(shì)指氣體(tǐ)，比(bǐ)如蒸汽等(děng)，一般(bān)需要(yào)溫壓(yā)補償(cháng)進行(háng)流量(liàng)校正。
③粘度(dù)主要是液(yè)體介質參(cān)數，對(duì)于所(suǒ)有與介質直接接觸的流量計都有關(guān)系(xì)，主要是影響測量精(jīng)度，尤其(qí)是(shì)對于(yú)容積式(shì)流量計(jì)這種機械(xiè)接液(yè)部件直接(jiē)測量(liàng)的流量計(jì)影響(xiǎng)較大(dà)。
④一般(bān)情況(kuàng)，流量測量産生(shēng)壓損(sǔn)最大的是容積式流量計(jì)，其次(cì)是節流式(shì)差壓流量計，沒(méi)有壓損(sǔn)的(de)是超(chāo)聲波(bō)流量計和電磁流量計。
⑤溫(wēn)度和壓力也是影響流量(liàng)計使用的重要指标，節流式差壓流(liú)量計(jì)、電磁流量(liàng)計對(duì)于溫(wēn)壓适(shì)用性最強(qiáng)；浮子(zǐ)流量計中玻璃(lí)管浮子流量計隻(zhī)能用于低溫(wēn)低壓工況；容積(jī)式流(liú)量(liàng)計對壓(yā)力不敏感(gǎn)，但是(shì)在高溫下容易(yì)熱膨脹(zhàng)變形，溫度太(tài)低又會導(dǎo)緻材質(zhì)變脆，所(suǒ)以隻适用于-30~160℃溫度範圍；超聲波(bō)流量計在測量(liàng)氣體的時(shí)候要(yào)求p≥0.3mpa。
⑥流(liú)量範圍主要是指最小流速和量程比。一般情(qíng)況下(xià)，流量(liàng)測量均爲滿管(guǎn)流，不同流(liú)量計能測(cè)量(liàng)的(de)最小(xiǎo)流速(sù)是有(yǒu)限值(zhí)的(de)，比如渦街流(liú)量計常壓條件(jiàn)可測最(zuì)小(xiǎo)流速(sù)爲0.4m/s，電磁(cí)流量計可測(cè)最(zuì)小流速(sù)0.1m/s等(děng)。量(liàng)程(chéng)比是流(liú)量計(jì)的重要參數，一般(bān)情況下(xià)，差壓變送器的量程比一(yī)般爲(wèi)3：1，最大可達10：1；浮子(zǐ)流量計(jì)最(zuì)大可達10：1；容(róng)積式(shì)、渦街(jiē)、電磁和超(chāo)聲波(bō)的量(liàng)程比均可(kě)到30：1或(huò)者40：1。
1.2适用口徑
　　絕大部分的流量計(jì)需(xū)要與工藝管(guǎn)道直接(jiē)連接(jiē)，對于工藝管(guǎn)道的口徑，不(bú)同的流量計(jì)有(yǒu)不同的适(shì)用範(fàn)圍，非特(tè)殊情況一般(bān)不進(jìn)行變(biàn)徑(jìng)處理。一般情況下(xià)， 節(jiē)流式差(chà)壓流量(liàng)計(jì) 适用(yòng)于dn≥50的(de)管徑； 浮子(zǐ)流量(liàng)計(jì) 可以用(yòng)于dn<50的(de)管徑，最大(dà)不超(chāo)過dn250；容(róng)積式流量計(jì)适用于(yú)dn15~dn500；渦街流量(liàng)計适(shì)用于dn15~dn400；電磁流量(liàng)計适用于(yú)dn2.5~dn3000；超聲(shēng)波流(liú)量計原(yuán)理(lǐ)上對口徑(jìng)無要(yào)求，尤其擅用于(yú)大口徑(jìng)流(liú)量測量。
1.3直(zhí)管段(duàn)要求(qiú)
　　除了浮子(zǐ)流量(liàng)計和容積式流(liú)量計對(duì)直管段基本(běn)沒要求以(yǐ)外，其它流(liú)量計(jì)對于(yú)直管段均(jun1)有要求，而(ér)且前後（上下遊）直管(guǎn)段越長越好，如(rú)表1所示。

　　不同流(liú)量計(jì)廠家對于(yú)直管段的最小長度有不同的要求(qiú)，在很多工(gōng)程中，普(pǔ)遍(biàn)采用(yòng)的最(zuì)小(xiǎo)直管段(duàn)長度爲前(qián)10d後5d。
2核(hé)電廠在(zài)線流量(liàng)計可(kě)靠性(xìng)
　　在滿(mǎn)足可(kě)測性之後(hòu)，需要考(kǎo)慮流(liú)量計的可靠(kào)性。核(hé)電産品首先要(yào)考慮(lǜ)滿足現行(háng)相(xiàng)關核安(ān)全法(fǎ)規對(duì)設備等級(jí)的要求，其(qí)次要(yào)考慮儀(yí)表的精(jīng)度、響(xiǎng)應時間、環境因素和校準(zhǔn)維護。
2.1設備(bèi)等級(jí)
　　目前國内獲得審批的核(hé)電項(xiàng)目中(zhōng)，核安全局要求(qiú)安裝(zhuāng)在安(ān)全級管(guǎn)道的流(liú)量儀(yí)表保(bǎo)持抗(kàng)震完(wán)整性，即流(liú)量儀表的機械部件(jiàn)抗震等級(jí)與工(gōng)藝管道抗(kàng)震等(děng)級保持一(yī)緻，并對(duì)儀(yí)表材(cái)料和(hé)焊(hàn)接(jiē)增加(jiā)了(le)相關要求；對于流量儀表(biǎo)的(de)電氣部件，需要(yào)根據(jù)其執行的(de)功能來确定是(shì)1e級或者nc級(jí)。
2.2精度(dù)
　　不同的工況和監控(kòng)聯(lián)鎖要求(qiú)對流量計的輸出信(xìn)号有不同(tóng)的精度要(yào)求（考(kǎo)慮線性度、遲(chí)滞(zhì)性與重複(fú)性因(yīn)素在内的參考(kǎo)精度(dù)）。常(cháng)見的在(zài)線流(liú)量計中，精(jīng)度最高的是容(róng)積式(shì)流量計，次之是節流式差壓流量計和渦(wō)街流量計，再次(cì)之是電磁流量(liàng)計，精(jīng)度最(zuì)差的(de)是浮子流量計(jì)和超聲(shēng)波流量(liàng)計。
2.3響應(yīng)時間
　　響(xiǎng)應時間（量程中值附近，在(zài)10%的階(jiē)躍輸入變化下(xià)，輸出(chū)上升或下降63.2%需要的時間(jiān)）在流量計參與(yǔ)聯鎖控制(zhì)的時(shí)候至關(guān)重要。平時說的(de)響應時間主要是指變(biàn)送器（包(bāo)括(kuò)工作(zuò)和功能類似于(yú)變送器的(de)二次儀表(biǎo)）輸出(chū)電信号的時間，需要(yào)靈敏度特别高(gāo)的聯鎖(suǒ)控制場(chǎng)合要求響應時(shí)間很短，比(bǐ)如ms級，普(pǔ)通(tōng)的(de)監控顯(xiǎn)示則對響(xiǎng)應時(shí)間沒(méi)有(yǒu)特殊要(yào)求，幾秒鍾甚至(zhì)幾十秒鍾都可(kě)滿足(zú)要求。一般來說，節(jiē)流(liú)式差(chà)壓流量(liàng)計和電(diàn)磁流量計(jì)的變送單元響應時(shí)間(jiān)普遍可以達(dá)到0.5s以内，渦街和容積(jī)式還(hái)有超聲波基(jī)本都可以控制在(zài)1s内。
2.4環(huán)境因素
　　環境因(yīn)素是(shì)決定儀表(biǎo)是否可以(yǐ)長期(qī)穩定工作的重(zhòng)要因素(sù)之(zhī)一，主(zhǔ)要是輻(fú)照、振動(dòng)和水(shuǐ)塵(chén)。
　　輻(fú)照(zhào)對于儀表(biǎo)的長期(qī)穩定(dìng)工作(zuò)是一個挑(tiāo)戰，對于安(ān)裝布置在輻照(zhào)區域(yù)（指紅(hóng)、橙、黃(huáng)區）的在線流量計，必(bì)須具(jù)備抗(kàng)輻照(zhào)能力。比如(rú)xrea059md在嶺澳二(èr)期選(xuǎn)用重慶川儀一(yī)體式(shì)電磁流量(liàng)計，在方(fāng)福(fú)項目(mù)中選用上海光(guāng)華電(diàn)磁流量計(jì)，因光(guāng)華所供電(diàn)磁流量計(jì)轉換(huàn)器部分不能滿(mǎn)足黃區的抗輻照(zhào)能力，所以分(fèn)體安裝，把轉(zhuǎn)換器安裝(zhuāng)布(bù)置到綠區房(fáng)間，福清二期(qī)選(xuǎn)用(yòng)e-mag電磁(cí)流(liú)量(liàng)計，因(yīn)其滿(mǎn)足黃區的輻照強度，又回(huí)歸一(yī)體式。
　　振動(dòng)對渦街流量(liàng)計(jì)和超聲(shēng)波(bō)流量計的(de)工作有較大(dà)影響，比如一般壓(yā)電式渦(wō)街流量(liàng)計可(kě)耐受0.2g的振(zhèn)動，電容式(shì)渦街(jiē)流量計可耐受(shòu)0.5~1g的振動(dòng)。這(zhè)幾類(lèi)流量計都不能适用(yòng)于(yú)強(qiáng)振動(dòng)場所，在弱振動(dòng)場合，可(kě)以采(cǎi)取(qǔ)相關(guān)減振(zhèn)措施(shī)，但是仍(réng)然會對(duì)這幾(jǐ)類儀表長(zhǎng)期穩定工作帶(dài)來較(jiào)大影響。
　　水(shuǐ)塵是任何工況(kuàng)都必須考(kǎo)慮的(de)因素(sù)，我們(men)遵照(zhào)iec529-1976外殼(ké)防護(hù)等級(jí)，對現場儀表(biǎo)可能出現的環境(jìng)影響進行分析(xī)，進而(ér)規定(dìng)此處(chù)的儀表所(suǒ)應具(jù)備的防護等級ipxy（x代表防塵(chén)能力，y代表防水能力(lì)）。
2.5安裝(zhuāng)、校準和維護
　　儀表(biǎo)安裝是(shì)儀表選型(xíng)設計(jì)必須(xū)要考(kǎo)慮的(de)問題，除(chú)了(le)流量(liàng)計本(běn)身(shēn)安裝有(yǒu)簡(jiǎn)易和(hé)繁瑣之(zhī)分，測點所在位(wèi)置是否方(fāng)便流(liú)量計進(jìn)行安裝(zhuāng)也必(bì)須要考慮(lǜ)。相對來說節流(liú)式差壓(yā)流(liú)量(liàng)計(jì)是安裝最繁瑣(suǒ)也是最容易發(fā)生洩漏(lòu)的，而法(fǎ)蘭式安裝的其(qí)它一體型流量(liàng)計安裝相對方(fāng)便，尤其(qí)是純機(jī)械計量(liàng)模式的儀表，在隻需就(jiù)地顯示的時候尤其方便(biàn)。
　　所有(yǒu)的流(liú)量計都需要定期校準和(hé)維護，某些工況(kuàng)不适合頻繁對儀表進行(háng)校準和維護(hù)，比如高(gāo)輻照(zhào)區等，需要(yào)儀表有(yǒu)較好的(de)重複性和較(jiào)長壽命。
3核電(diàn)廠流(liú)量計選(xuǎn)型設計(jì)案例(lì)
　　本章選取(qǔ)福清核電廠1,2#機組中(zhōng)的設備冷(lěng)卻水系統主泵（001/003po）入口流(liú)量選型(xíng)設計(jì)案例進行(háng)分(fèn)析。
3.1可測性分(fèn)析
該(gāi)流量(liàng)測點(diǎn)的介(jiè)質參數、管(guǎn)道口徑和前後(hòu)直管段長(zhǎng)度如(rú)下：
介質類型：除(chú)鹽水流向：水(shuǐ)平(píng)
密度：975kg/m3動力粘度(dù)：0.378cp溫度(dù)：75℃
壓(yā)力：1.2mpa.g
流量範圍：2136/2838/3718m3/h（近2m/s~3.65m/s，量程比(bǐ)近2：1）
最大允許壓(yā)損：13.6kpa
口徑：24”直(zhí)管段(duàn)：11m（近18d）
對(duì)該流量測(cè)點的流(liú)量計選(xuǎn)型進(jìn)行可(kě)測性分析如下：
①介質(zhì)類型是(shì)液體，六(liù)大類流(liú)量(liàng)計均(jun1)滿足(zú)測(cè)量要求；
②除鹽(yán)水電(diàn)導率(lǜ)太低(dī)，不适合用(yòng)電磁流(liú)量計；
③動(dòng)力粘度0.378cp情況下(xià)最大允(yǔn)許(xǔ)壓損13.6kpa，不适(shì)合(hé)用(yòng)容積(jī)式流量計。國内(nèi)最好(hǎo)的容積(jī)式(shì)流量計(jì)廠(chǎng)家合(hé)肥精大，在動力(lì)粘度<30mpa.s（30cp）時(shí)，流量計(jì)在最大流量下(xià)運行時的(de)壓損(sǔn)也有幾十kpa，最大(dà)可達80kpa。
④密度、溫度、壓力(lì)和量(liàng)程比(bǐ)都在常見流量(liàng)計可測範圍内(nèi)。
⑤24”的口徑，不适合(hé)用浮(fú)子(zǐ)流量計(jì)和渦(wō)街(jiē)流(liú)量計(jì)。
⑥測點(diǎn)所在管道(dào)可提供18d直管(guǎn)段(duàn)，基本(běn)滿足前10d後(hòu)5d的最短直管段(duàn)要求(qiú)。
經(jīng)過可測(cè)性分析，可(kě)選用(yòng)的流量計(jì)類型(xíng)有節流式差壓流量(liàng)計和超聲波流(liú)量計(jì)。3.2
可靠性分析(xī)
①該流量(liàng)測點所在(zài)工藝(yì)管道(dào)安全等級(jí)爲3級，抗震等級爲1f，該(gāi)流量測點(diǎn)需要在kic進(jìn)行指(zhǐ)示并在流量低于500m3/h時(shí)報警(jǐng)，并作爲pams1信号進bup顯示。根據本文(wén)2.1的内容，要(yào)求在(zài)線流(liú)量計機械部件(jiàn)抗震(zhèn)等級(jí)爲1f，電氣部件(jiàn)（二次儀(yí)表）爲(wèi)1e級設備，目(mù)前隻(zhī)有核級變(biàn)送器(qì)具備1e級(jí)電(diàn)氣設(shè)備要求，所以排除超聲波流量(liàng)計(jì)和插入(rù)式流量計(jì)，該處(chù)隻能選用(yòng)節流式差(chà)壓流量計(jì)。
②該處流量測點所選(xuǎn)流量計參(cān)考精度要(yào)求≤0.5%，功(gōng)能精(jīng)度≤2%，節流式(shì)差壓流量計可(kě)以滿足要求。
③該(gāi)處流量(liàng)測點所選流量計響應(yīng)時間要(yào)求(qiú)≤0.4s，可以從常(cháng)見的(de)變送(sòng)器廠(chǎng)家(jiā)艾默生、羅斯(sī)蒙特和霍尼韋爾中(zhōng)選擇(zé)合适(shì)的型号。
④該測點所(suǒ)在(zài)區域(yù)是輻射分區中的白(bái)區，對(duì)變送器外殼(ké)和本體(tǐ)沒有耐(nài)輻(fú)照要(yào)求，防護等(děng)級要(yào)求也較低(dī)，隻有ip55。
綜上所述，該處(chù)流量測點隻适合選(xuǎn)用(yòng)節流(liú)式(shì)差壓流量(liàng)計，與福清核電廠1,2#機(jī)組中該處的實(shí)際儀表選型相(xiàng)同。
4結論
　　核電廠在線流(liú)量儀表(biǎo)的選型設(shè)計，要(yào)同時(shí)保證(zhèng)可測(cè)性和(hé)可(kě)靠性。本(běn)文通(tōng)過對福(fú)清(qīng)核電(diàn)廠1,2#機(jī)組在線流量(liàng)儀表應(yīng)用情況進行學習，總(zǒng)結分析了(le)常見在線流(liú)量計的選型設計(jì)注意事項(xiàng)，對後(hòu)續核電廠在線(xiàn)流量儀表選型(xíng)設計具有一定(dìng)的參考意(yì)義。

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