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　　引 言

　　壓力/差壓變送器是一種將壓力轉換成氣動(dòng) 信號或電動(dòng)信號進(jìn)行控制和遠傳的設備，具有性能穩定、精度高、性?xún)r(jià)比高等特點(diǎn)，在研究堆放射性工藝回路系統（放射性回路）和非放射性工藝回路系統（非放射性回路）中被廣泛應用，可用于各設備本體或工藝管道的液位、流量、壓力和壓差等測量。對研究堆而言，壓力/差壓變送器測量與轉換的質(zhì)量直接關(guān)系到研究堆工藝參數采集的準確度、靈敏度和穩定性，測量信號的不準確或故障失效甚至會(huì )給研究堆帶來(lái)嚴重的安全事故和經(jīng)濟損失。因此，在滿(mǎn)足研究堆設計標準、考慮多種影響因素、克服惡劣測量環(huán)境的背景下，如何保證壓力/差壓變送器測量滿(mǎn)足系統使用要求，需要深入研究，從而保障壓力/差壓變送器的運行和維護滿(mǎn)足研究堆安全運行和有效利用的要求。

　　1 壓力/差壓變送器在研究堆應用中應考慮的因素

　　1.1 安全因素

　?。?）工藝系統安全。在研究堆上應用壓力/差壓變送器需要嚴格遵守核反應堆相關(guān)法律法規要求，尤其是應用在研究堆保護系統以及放射性工藝回路系統上的變送器，更需要在設計之初便考慮周全，防止在應用中因自身問(wèn)題對系統安全造成影響。一方面，應用在研究堆保護系統安全重要參數（出/入口壓力和入口流量）測量的壓力/差壓變送器，是屬于保護系統的一部分。根據HAF1022016 5.4 章節要求安全重要物項的設計，必須保證設備具有足夠的可靠性和有效性，以及 HAF2011995 4.6 章節要求保護系統的測量設備應采用好立性原則，以提高系統的可靠性，尤其是發(fā)生共因故障時(shí)的可靠性。另一方面，根據 GBT13632.02006 6.2 章節要求，差壓變送器的布置應考慮非常優(yōu)化的原則。通過(guò)合理設計與安裝壓力/差壓變送器（包括安全重要參數和非安全重要參數設備），避免系統之間通過(guò)變送器環(huán)節交叉污染，降低壓力/差壓變送器相關(guān)的放射性廢物產(chǎn)出，并將輻射照射保持在合理盡可能低的水平。

　?。?）人員與設備的安全。就研究堆而言，壓力測點(diǎn)分散在不同樓層的工藝房間內，工藝間內設備繁多、管線(xiàn)復雜，且大部分工藝房間為放射性環(huán)境。因此，壓力變送器應相對集中布置，避免人員逐一到各工藝現場(chǎng)維護，降低人員的受照劑量和安全風(fēng)險。在強放射性環(huán)境中，壓力/差壓變送器內部元器件將被加速老化，可能導致設備過(guò)早失效。因此，壓力/差壓變送器應布置在非放射性或低放射性場(chǎng)所，降低放射性對變送器安全的影響。

　　1.2 測量誤差因素

　?。?）變送器位置對測量的影響。通常在研究堆建設之初，由于總體設計的需要或因強放射性環(huán)境、高溫、狹小空間等的制約，壓力/差壓變送器往往不能安裝在工藝現場(chǎng)的測點(diǎn)附近，而是通過(guò)引壓管將管道或設備上的介質(zhì)引壓到適當的位置再安裝壓力/差壓變送器，因此測點(diǎn)與變送器之間可能會(huì )形成標高差。當變送器位置低于測點(diǎn)標高，引壓管中的傳壓介質(zhì)因高度差產(chǎn)生附加壓力，從而影響壓力變送器測量的準確性；當變送器位置高于測點(diǎn)標高，變送器腔室壓力會(huì )受引壓管氣體影響而形成測量誤差；當變送器與測點(diǎn)標高一致時(shí)，標高不會(huì )對測量產(chǎn)生影響。

　?。?）研究堆工況對測量的影響。研究堆根據任務(wù)需要及自身特點(diǎn)，堆本體和工藝系統每個(gè)月都將經(jīng)歷一次運行和維護，在運行期間也可能需要對部分系統管道或設備進(jìn)行切除及投入，變化的工況使導壓管內或差壓變送器表腔內存在氣體，變送器的腔室壓力發(fā)生變化，進(jìn)而使用于液位或流量等測量的差壓變送器指示不穩定 [1] ；同時(shí)若導壓管內或變送器表腔內充滿(mǎn)放射性水將可能會(huì )沾污儀表，影響儀表的校驗和維修。

　?。?）變送器校驗對測量的影響。一般在校驗壓力/差壓變送器時(shí)，需要拆卸引壓管與變送器之間的接頭，將便攜式壓力校驗儀與變送器本體連接，在校表結束后再恢復引壓管與變送器之間的連接。盡管壓力儀表校驗周期為 1~2 a，但多次的拆卸可能會(huì )引起引壓管接頭絲扣處滑絲而滲漏液體；此外，部分引壓管與變送器的連接比較緊湊，拆卸和安裝引起的變形會(huì )產(chǎn)生應力 [2] ，可能會(huì )對變送器測量準確度產(chǎn)生影響。

　　2 壓力/差壓變送器在研究堆應用中的相關(guān)對策

　　針對壓力/差壓變送器在研究堆應用中的安全與測量誤差的問(wèn)題，本文在滿(mǎn)足國家相關(guān)法規標準的基礎上，結合研究堆的實(shí)際情況提出了相關(guān)技術(shù)和管理對策。

　　2.1 技術(shù)對策

　　為了滿(mǎn)足研究堆的測量要求和各方面安全，同時(shí)為了降低壓力/差壓變送器的維護難度，應在非放射性或低放射性房間將壓力/差壓變送器集中布置，設計一個(gè)壓力/差壓變送器一次儀表間；同時(shí)還應設計一套儀表反沖水系統以及免拆校驗方法以降低或消除測量誤差。

　?。?）設計一次儀表間。壓力/差壓變送器一次儀表間可簡(jiǎn)稱(chēng)為一次儀表間。一次儀表間的位置選定應綜合考慮房間內各變送器對應的測點(diǎn)標高情況。就研究堆而言，壓力變送器的測點(diǎn)基本分布在一次水和二次水回路管道或設備上，各測點(diǎn)通過(guò)引壓管將管道或設備上的介質(zhì)引壓匯集到一次儀表間的變送器，通過(guò)校準儀表零點(diǎn)或遷移量程可以消除或降低標高差帶來(lái)的測量誤差 [3] 。依據研究堆保護系統設計法規標準等要求，設計的一次儀表間分為 4 個(gè)區，1、2、3 區布置保護系統相互物理隔離的 A、B、C 三通道（研究堆一般為三重冗余結構），同時(shí)一次水回路相應的變送器也布置在該區域；4 區布置二次水回路相應的變送器。因此，通過(guò)一次儀表間的布置不僅使設計滿(mǎn)足法規要求而且利于引壓管和反沖水管線(xiàn)的布置，同時(shí)也防止了一次水（具放射性）與二次水（不具放射性）在變送器環(huán)節的交叉污染。

　　此外，由于從一回路工藝管道或設備上取壓的壓力變送器，在對其進(jìn)行校驗或維修過(guò)程中，可能會(huì )從儀表腔室或引壓管末端泄漏一定量的放射性水，因此需要在一次儀表間設計放射性地漏，將產(chǎn)生的廢液匯集引出處理。

　?。?）設計反沖水系統。針對研究堆工況的變化導致導壓管內或變送器表腔內產(chǎn)生氣體，以及導壓管內或變送器表腔內若充滿(mǎn)放射性水將影響儀表的校驗和維修等問(wèn)題，一次儀表間應設計一套壓力/差壓變送器反沖水系統。反沖水系統對所有壓力/差壓變送器進(jìn)行沖水排氣，提高測量可靠性，同時(shí)與具有放射性的一次水之間建立水墊，防止變送器污染。反沖水系統水源為去離子水，壓力應與研究堆水壓匹配，防止反沖水水壓過(guò)高對工藝系統設備造成破壞。壓力、差壓變送器的反沖水系統設計見(jiàn)圖 1 和圖 2，可以實(shí)現壓力/差壓變送器表腔和相應引壓管的沖水排氣。

　?。?）應用儀表校驗免拆卸方法。鑒于研究堆的傳壓介質(zhì)為不黏稠的液體，一次儀表間在設計時(shí)直接在變送器與引壓管之間用閥組替代單個(gè)的截止閥，在校表時(shí)無(wú)需拆卸引壓管與變送器之間的接頭，只需通過(guò)借用閥組的排污口作為校表口，即可實(shí)現儀表的免拆校驗 [4] 。

　　壓力變送器的免拆校驗設計為：在引壓管和壓力變送器之間安裝一個(gè)二閥組（即圖 1 中虛線(xiàn)框中的閥 2 和閥 3），并在二閥組排污管末端加裝校表專(zhuān)用接頭。在校表時(shí)，便攜式壓力校驗儀通過(guò)二閥組排污管與變送器連接，即可實(shí)現該壓力變送器的免拆卸校驗。

　　差壓變送器的免拆校驗設計：在引壓管與變送器之間安裝五閥組（即圖 2 中虛線(xiàn)框中的閥 1、閥 2、閥 3、閥 4、閥 5），并將五閥組組件 2 個(gè)排污絲堵拆除，加裝校表專(zhuān)用接頭。在校表時(shí)，便攜式壓力校驗儀分別與五閥組的正負腔室排污處接頭連接，即可實(shí)現該差壓變送器的免拆卸校驗。

　　2.2 管理與制度對策

　?。?）管理對策。為保障研究堆壓力/差壓變送器的正常運行與維護，需要采取一定的保障措施：①儀表維護人員需要取得壓力、差壓變送器校驗或檢定證書(shū)，具備相應的操作資格；②編制專(zhuān)用的儀表反沖水操作程序，撰寫(xiě)儀表免拆卸的校驗方法；③始終貫徹一人操作、一人監督的原則，保證設備安全，保護人員安全；④加強維護人員的培訓和對外交流，提升壓力儀表維護綜合能力。

　?。?）制度對策。在符合國家現行有關(guān)標準的基礎上，應基于研究堆工況以及壓力/差壓變送器的特點(diǎn)撰寫(xiě)研究堆壓力/差壓變送器設計準則、設計規定（可參考本文的技術(shù)對策），為新建研究堆壓力/差壓變送器設計提供制度保障，讓設計更規范、更符合研究堆應用實(shí)際。

　　3 結束語(yǔ)

　　本文研究了壓力/差壓變送器在研究堆應用中需要考慮的幾個(gè)因素，并基于研究堆特點(diǎn)提出了一次儀表間、反沖水系統和儀表免拆卸校驗設計的技術(shù)對策和相應的管理、制度對策，對新建研究堆壓力/差壓變送器的設計與維護有借鑒意義。

　　儀器儀表是工業(yè)化進(jìn)程的基石，只有選用工業(yè)現場(chǎng)選用合適的儀表，才能夠事半功倍，自動(dòng)化流程才能夠更加自動(dòng)化。