摘要：通(tong)過對福清核(hé)電廠1,2#機組的(de)在線流量儀(yi)表 應用情況(kuàng)進行學習和(hé)總結，分析核(he)電廠在線流(liú)量儀表選♋型(xing)設🍉計的注意(yì)事項，給出了(le)核電廠中在(zài)線流量💁儀表(biǎo)選型設計的(de)要🍓點和難點(diǎn)。在現行的核(hé)安全法規要(yào)求下對于後(hou)續新建核電(diàn)廠在線流量(liang)儀🏒表選型設(she)計具有一定(dìng)的指導意義(yì)。
0引言
　　流量測(ce)量在核電廠(chang)監控系統中(zhōng)具有舉足輕(qīng)重的🏃‍♀️作用🌏。與(yǔ)其它熱工檢(jian)測儀表相比(bǐ)，在線流量測(cè)量技術和📧儀(yi)表類型更多(duo)樣，選型設計(ji)更複雜。福清(qīng)核電廠1,2#機組(zǔ)🏃🏻‍♂️（主輔系統）使(shi)用了421塊在線(xiàn)流量計，包含(han)了節流裝置(zhì)（ 孔闆流量計(jì) 和文丘裏）、浮(fú)子、容積式、 電(diàn)磁流量計 、 渦(wō)街流量計 和(he) 超聲波流量(liàng)計 六大類型(xing)，涉及多種工(gong)況，各種類型(xing)所占比例分(fen)布如圖1所示(shi)。本文從在線(xiàn)流量計可測(ce)性和可靠性(xing)對流量儀表(biao)選型設計✍️注(zhù)意🔱事項進行(háng)分析，并輔以(yi)實際案例分(fen)析。

1核(hé)電廠在線流(liú)量計可測性(xìng)
　　各類在線流(liu)量計的可測(ce)性，主要考慮(lü)介質參數、适(shì)🍓用口徑和直(zhí)管段要求。
1.1介(jiè)質參數
　　介質(zhì)參數主要包(bao)括介質的類(lèi)型、密度、粘度(dù)、允許的壓損(sun)🍉值以及各種(zhong)工況下所測(ce)介質的溫度(dù)、壓力和流量(liang)範圍💃🏻（電磁🌈流(liú)量計還需要(yào)考慮介質的(de)電導率是否(fǒu)在可測範圍(wei)之内）。
①單一介(jiè)質的類型主(zhǔ)要是指氣體(tǐ)和液體，一般(ban)情況🐕，容積式(shì)流量計和電(diàn)磁流量計隻(zhi)用來測量液(yè)體；其它流量(liang)計對于🙇‍♀️兩種(zhong)單一介質均(jun)可測。
②密度在(zai)體積流量測(cè)量中至關重(zhong)要，常溫常壓(yā)下的介質密(mi)度是穩定的(de)，是可校準的(de)，密度不穩定(dìng)的情況主要(yao)是☎️指氣🌈體，比(bǐ)如蒸汽等，一(yi)般需要溫壓(yā)補償進行流(liu)量校正。
③粘度(du)主要是液體(ti)介質參數，對(dui)于所有與介(jiè)質直接接觸(chù)👈的⛷️流量🆚計都(dōu)有關系，主要(yào)是影響測量(liàng)精度，尤其是(shi)對于容積式(shi)流量計這種(zhong)機械接液部(bu)件直接測量(liang)的流量計影(yǐng)響較大。
④一般(bān)情況，流量測(cè)量産生壓損(sun)最大的是容(rong)積式流量計(ji)，其次是節流(liu)式差壓流量(liàng)計，沒有壓損(sǔn)的是超聲波(bo)流量計和💜電(dian)磁流量計。
⑤溫(wēn)度和壓力也(yě)是影響流量(liàng)計使用的重(zhòng)要指标，節流(liu)式差壓🐆流量(liàng)計、電磁流量(liang)計對于溫壓(ya)适用性最強(qiang)；浮子流量計(ji)中玻璃管浮(fu)子流量計隻(zhī)能用于低溫(wēn)低壓工況；容(róng)♻️積式流量計(ji)對壓力不敏(min)感，但是在高(gao)溫下容易熱(re)膨脹變形，溫(wēn)度🏃🏻太低又會(hui)導緻材質變(biàn)脆，所以隻适(shi)用于-30~160℃溫度範(fan)圍；超聲波流(liú)量計在測量(liàng)氣體的時候(hou)要求P≥0.3MPa。
⑥流量範(fan)圍主要是指(zhǐ)最小流速和(hé)量程比。一般(ban)情況下，流量(liàng)💋測量均爲滿(man)管流，不同流(liú)量計能測量(liàng)的最小流速(su)是❄️有限值的(de)，比如渦街流(liu)量計常壓條(tiáo)件可測最小(xiao)流速爲0.4m/s，電磁(cí)流量計可測(ce)最小流速0.1m/s等(děng)。量程📐比是流(liú)量計的重要(yao)參數，一般情(qíng)況下，差壓變(bian)送器💞的量程(chéng)比一般爲3：1，最(zui)大可達10：1；浮子(zǐ)流量❗計最大(da)可達10：1；容積式(shì)、渦街、電磁和(he)超聲波的量(liàng)程比均可到(dào)30：1或者40：1。
1.2适用口(kou)徑
　　絕大部分(fen)的流量計需(xu)要與工藝管(guan)道直接連接(jie)，對于工藝管(guǎn)🔴道的口徑，不(bu)同的流量計(ji)有不同的适(shi)用範圍，非特(te)殊情況一般(bān)不進行變徑(jing)處理。一般情(qing)況下， 節流式(shi)差壓流量計(ji) 适用于DN≥50的管(guǎn)徑； 浮子流量(liang)計 可以用于(yú)DN<50的管徑，最大(da)不超過DN250；容積(ji)式流量計适(shì)用🏃🏻‍♂️于DN15~DN500；渦🐕街流(liú)量計适用于(yu)DN15~DN400；電磁流量計(jì)适用于DN2.5~DN3000；超聲(sheng)波流量計原(yuan)理上對口徑(jìng)無要求，尤其(qí)擅用于大口(kǒu)徑流量測量(liàng)。
1.3直管段要求(qiu)
　　除了浮子流(liu)量計和容積(ji)式流量計對(duì)直管段基本(ben)沒要求以外(wài)，其它流量計(jì)對于直管段(duàn)均有要求，而(ér)且前後（上下(xia)遊）直管段越(yuè)長越好，如表(biao)1所示。

　　不同流(liú)量計廠家對(dui)于直管段的(de)最小長度有(yǒu)不同的要👨‍❤️‍👨求(qiú)，在很多工程(chéng)中，普遍采用(yong)的最小直管(guǎn)段長度爲前(qian)10D後5D。
2核電廠在(zài)線流量計可(kě)靠性
　　在滿足(zú)可測性之後(hou)，需要考慮流(liu)量計的可靠(kào)性。核電産品(pin)首⭐先💞要考慮(lü)滿足現行相(xiàng)關核安全法(fǎ)規對✨設備等(deng)級🈲的要求，其(qi)‼️次要考慮儀(yí)表的精度、響(xiang)應時間、環境(jing)因素和校準(zhun)維護。
2.1設備等(děng)級
　　目前國内(nei)獲得審批的(de)核電項目中(zhōng)，核安全局要(yao)求安裝在安(ān)⛹🏻‍♀️全🔞級管道的(de)流量儀表保(bǎo)持抗震完整(zhěng)性，即流量儀(yi)表的機械部(bù)件抗震等級(jí)與工藝管道(dao)抗震等級保(bǎo)持一緻，并對(duì)儀表材料和(he)焊🌈接增加了(le)相關要求；對(duì)于流量儀表(biǎo)的電氣部件(jiàn)，需要根據其(qi)執行的功能(neng)來确定是1E級(ji)或者NC級。
2.2精度(du)
　　不同的工況(kuang)和監控聯鎖(suǒ)要求對流量(liang)計的輸出信(xìn)号有不同的(de)精度要求（考(kǎo)慮線性度、遲(chí)滞性與重複(fu)性因素在内(nèi)的🔞參考精度(dù)）。常見的在線(xiàn)流量計中，精(jing)度最高的是(shì)容❌積式流量(liàng)計，次之是節(jiē)流式差壓流(liu)量計和渦🤟街(jie)流量計，再次(ci)之是電磁流(liú)量計，精度最(zuì)差的是浮子(zi)流量計和超(chāo)聲波流量計(ji)。
2.3響應時間
　　響(xiǎng)應時間（量程(cheng)中值附近，在(zai)10%的階躍輸入(ru)變化下，輸⭐出(chū)上🏃🏻‍♂️升👅或下💘降(jiang)63.2%需要的時間(jian)）在流量計參(can)與聯鎖控制(zhi)的時候至關(guan)㊙️重要。平時說(shuo)的響應時間(jiān)主要是指變(biàn)送器（包括工(gong)作和功♋能類(lèi)似于變送器(qi)的二次儀表(biǎo)）輸出電信号(hao)的時間，需要(yào)靈敏度特别(bie)高的聯鎖🌂控(kòng)制場合要求(qiú)響應時間很(hen)短，比如ms級，普(pǔ)通的監控顯(xiǎn)示則對響應(ying)🔞時間沒有特(te)殊要求，幾秒(miao)鍾甚至幾十(shí)秒鍾都可滿(mǎn)足要求。一般(bān)來說，節流式(shì)差壓流量計(jì)和電磁流量(liang)計的♈變送單(dān)元響應時間(jiān)普遍可以📐達(da)到0.5S以内，渦街(jie)和容積式還(hai)有超聲波基(jī)本都可以控(kòng)制在1s内。
2.4環境(jing)因素
　　環境因(yīn)素是決定儀(yi)表是否可以(yi)長期穩定工(gōng)作的重要因(yin)素🔴之一，主要(yao)是輻照、振動(dòng)和水塵。
　　輻照(zhào)對于儀表的(de)長期穩定工(gong)作是一個挑(tiāo)戰，對于安裝(zhuāng)🙇‍♀️布🤞置在輻照(zhào)區域（指紅、橙(cheng)、黃區）的在線(xiàn)流量計，必須(xū)具備抗輻🌈照(zhào)能力。比如XREA059MD在(zai)嶺澳二期選(xuǎn)用重慶川儀(yi)一體式電磁(ci)流量計，在方(fāng)🏃🏻福項目中選(xuan)用上海光華(huá)電磁流量計(jì)，因光華所供(gòng)電磁流量計(jì)轉換器部分(fen)不能滿足黃(huang)區的抗🔴輻照(zhao)能力，所以分(fen)體安裝，把轉(zhuan)換器安裝布(bu)置到綠區房(fáng)間，福清二期(qi)選用E-mag電✨磁流(liu)量計，因其滿(mǎn)足黃區的輻(fu)照強度，又回(huí)歸一體式。
　　振(zhèn)動對渦街流(liú)量計和超聲(shēng)波流量計的(de)工作有較大(da)影響，比如👉一(yī)般壓電式渦(wō)街流量計可(ke)耐受0.2g的振動(dong)，電📞容式渦街(jie)流量計可耐(nai)受0.5~1g的振動。這(zhe)幾類流量計(jì)都不能适用(yong)于強振動場(chǎng)所，在弱振動(dong)場合，可以采(cǎi)取相關減振(zhèn)措施💞，但是仍(réng)然會對這幾(jǐ)類儀表長🌈期(qi)穩定工作帶(dài)來較大影響(xiǎng)。
　　水塵是任何(hé)工況都必須(xū)考慮的因素(sù)，我們遵照IEC529-1976外(wai)殼🛀防護等級(jí)，對現場儀表(biǎo)可能出現的(de)環境影響進(jìn)🛀🏻行分析，進🏃🏻‍♂️而(ér)規定此處的(de)儀表所應具(jù)備的防護等(deng)級IPXY（X代表防塵(chen)能力，Y代表防(fang)水能力）。
2.5安裝(zhuang)、校準和維護(hu)
　　儀表安裝是(shi)儀表選型設(shè)計必須要考(kǎo)慮的問題，除(chú)了流💛量計本(běn)🏒身安裝有簡(jian)易和繁瑣之(zhī)分，測點所在(zài)位置是否方(fāng)便流量計進(jìn)行安裝也必(bi)須要考慮。相(xiàng)對來說節流(liu)式差壓流🌈量(liang)計是安裝最(zuì)繁瑣也是最(zui)⛹🏻‍♀️容易發生🌍洩(xie)漏的，而法蘭(lan)式安裝的其(qi)它🚶一體型流(liu)量計安裝相(xiang)對方便，尤其(qí)是純機械計(jì)👉量模式的儀(yi)表，在隻需就(jiù)地顯示的時(shi)候尤其方便(bian)。
　　所有的流量(liang)計都需要定(dìng)期校準和維(wéi)護，某些工況(kuang)不♈适合頻繁(fan)對儀表進行(háng)校準和維護(hu)，比如高輻照(zhao)區等，需要儀(yí)表有較好的(de)重複性和較(jiào)長壽命。
3核電(dian)廠流量計選(xuǎn)型設計案例(li)
　　本章選取福(fú)清核電廠1,2#機(ji)組中的設備(bei)冷卻水系統(tǒng)主泵（001/003PO）入口流(liu)💋量選型設計(ji)案例進行分(fèn)析。
3.1可測性分(fen)析
該流量測(cè)點的介質參(cān)數、管道口徑(jing)和前後直管(guǎn)段長度⭐如下(xia)：
介質類型：除(chu)鹽水流向：水(shuǐ)平
密度：975kg/m3動力(lì)粘度：0.378cP溫度：75℃
壓(yā)力：1.2MPa.g
流量範圍(wei)：2136/2838/3718m3/h（近2m/s~3.65m/s，量程比近(jìn)2：1）
最大允許壓(ya)損：13.6KPa
口徑：24”直管(guǎn)段：11m（近18D）
對該流(liu)量測點的流(liu)量計選型進(jìn)行可測性分(fèn)析如下💞：
①介質(zhi)類型是液體(ti)，六大類流量(liang)計均滿足測(cè)量要求；
②除鹽(yan)水電導率太(tai)低，不适合用(yong)電磁流量計(jì)；
③動力粘度0.378cP情(qíng)況下最大允(yǔn)許壓損13.6KPa，不适(shi)合用容積式(shi)流量計。國内(nei)🔆最好的容積(jī)式流量計廠(chǎng)家合肥精大(dà)，在動力粘🎯度(du)<30mpa.S（30cP）時，流量🥰計在(zài)最大流量下(xia)運行時的壓(ya)損也有幾十(shí)KPa，最大可達80KPa。
④密(mì)度、溫度、壓力(lì)和量程比都(dou)在常見流量(liang)計可測範圍(wei)内。
⑤24”的口徑，不(bu)适合用浮子(zi)流量計和渦(wō)街流量計。
⑥測(ce)點所在管道(dao)可提供18D直管(guǎn)段，基本滿足(zú)前10D後5D的最短(duǎn)直管段要求(qiú)。
經過可測性(xing)分析，可選用(yòng)的流量計類(lèi)型有節流式(shì)差壓⭐流🍉量計(jì)和超聲波流(liu)量計。3.2
可靠性(xing)分析
①該流量(liàng)測點所在工(gōng)藝管道安全(quan)等級爲3級，抗(kang)震等級爲👄1F，該(gai)流量測點需(xū)要在KIC進行指(zhi)示并在流量(liàng)低于500m3/h時報警(jǐng)，并💰作爲PAMS1信号(hào)進BUP顯示。根據(jù)本文2.1的内容(rong)，要求在線流(liu)量計機械部(bu)件🥵抗震等級(ji)爲1F，電氣部件(jian)（二次儀表）爲(wei)1E級設備，目前(qian)⭐隻有核級變(bian)送器具🐪備1E級(ji)電氣設備要(yào)求，所⭐以排除(chú)超聲👈波流量(liàng)計和插入式(shì)流量✊計，該處(chu)隻能選✂️用節(jie)流式差壓流(liú)量計。
②該處流(liú)量測點所選(xuan)流量計參考(kao)精度要求≤0.5%，功(gong)能精度≤2%，節🚩流(liu)式差壓流量(liàng)計可以滿足(zú)要求。
③該處流(liú)量測點所選(xuan)流量計響應(ying)時間要求≤0.4s，可(ke)以從常見的(de)💋變送⭐器廠家(jiā)艾默生、羅斯(sī)蒙特和霍尼(ni)韋爾中選♍擇(ze)合适的🌐型号(hào)。
④該測點所在(zài)區域是輻射(she)分區中的白(bái)區，對變送器(qi)外殼和本體(ti)沒有耐輻照(zhào)要求，防護等(děng)級要求也較(jiào)💋低，隻有IP55。
綜上(shàng)所述，該處流(liú)量測點隻适(shi)合選用節流(liu)式差壓流量(liàng)🔴計，與‼️福清核(he)電廠1,2#機組中(zhōng)該處的實際(ji)儀表選型相(xiang)同。
4結論
　　核電(dian)廠在線流量(liàng)儀表的選型(xing)設計，要同時(shí)保證可測性(xing)和可靠性。本(ben)文通過對福(fú)清核電廠1,2#機(jī)組在線🧡流量(liang)儀表💞應用情(qing)況進行學習(xí)，總結分析了(le)常見在線流(liú)量計的選型(xíng)設計注意事(shi)項，對後💯續核(he)電廠在線流(liu)量儀表選型(xíng)設⛷️計具有一(yi)定的參考意(yi)義。

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