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優化球罐液位計的液位監測系統
〔摘要〕描述了某核電廠球罐液位計漏液監測系統的現狀，分析了單一的外部漏液監測系統存在的不足，提出了采用球罐液位計內外部漏液分別獨立監測的技術改進方案。該方案在核電廠的成功應用保證了勵磁機的安全穩定運行，提高了核電機組的可用率。
引言
大型核電機組的勵磁機一般采用循環空氣冷卻，冷卻空氣在冷卻器和勵磁機之間進行強迫循環，在經過勵磁機和冷卻器時發生熱交換，將勵磁機正常運行過程中產生的熱量*終傳遞給冷卻器內部銅管里的冷卻水。
在機組運行過程中，若球罐液位計內部銅管發生泄漏，漏液會隨著冷卻空氣一起進入勵磁機內部，造成勵磁機內的電氣元件短路。當球罐液位計外部管道發生泄漏時，會造成冷卻器的冷卻能力下降。
因此，對球罐液位計內外部管道的泄漏情況進行實時監測，是保障核電機組的安全穩定運行的重要前提。
1 系統介紹
某核電廠的勵磁機采用ALSTOM生產的TKJ167-45 型無刷勵磁機，該型號的勵磁機采用循環空氣冷卻，兩臺空氣冷卻器并排安裝在勵磁機的正上方，冷卻空氣在冷卻器、風管以及勵磁機外罩連接形成的閉合風路中進行強迫循環，具體情況如圖 1 所示。
兩臺空氣冷卻器配套的漏液監測裝置實時監測冷卻器外部管道泄漏情況，當外部管道泄漏時，漏液通過收集管引入一臺磁翻板式液位計，液位計中收集的漏液液位超過 200 mm 時觸發報警信號；若運行、維修人員未及時采取干預措施消除故障，液位超過 800 mm 時，將觸發跳機信號。這種方式存在不合理之處，需要改進。
2 漏液監測系統問題分析
2.1 缺少內部銅管泄漏監測裝置
實際運行經驗表明，球罐液位計內部銅管發生泄漏的概率較低，但一旦發生泄漏，漏液會隨著冷卻空氣沿閉合風路進入勵磁機內部，造成勵磁機短路損壞的嚴重后果。為了保證機組安全，應有冷卻器內部銅管泄漏監測裝置，然而現場沒有配置此類裝置。
2.2 外部管道漏液監測裝置的問題
球罐液位計外部管道的接頭或法蘭處經常由于維修質量或密封圈老化破損等原因而發生泄漏。當外部管道泄漏時，若無法進行有效監測并采取必要的干預措施，將導致泄漏持續，進而造成冷卻器的冷卻能力下降，泄漏嚴重時還可能導致勵磁機過熱，影響發電機組的穩定運行。
運行經驗表明，若冷卻器外部管道發生泄漏，通過運行和維修人員在線干預即可修復故障。然而現場配置的外部管道漏液監測裝置在漏液液位超過800 mm 時，就會觸發跳機。在此過程中，存在球罐液位計外部管道泄漏導致機組跳機的風險。
3 技術改進方案
針對該核電廠所采用的 TKJ167-45 型無刷球罐液位計外部管道監測裝置存在問題及對內部管道泄漏無法監測的問題，對球罐液位計的漏液監測系統進行技術改進。改進后的系統包括內部漏液監測和外部漏液監測兩部分，二者相互獨立。當監測到冷卻器內部管道泄漏時，能夠及時觸發報警和跳機信號，避免勵磁機燒毀；當監測到冷卻器外部管道泄漏時，僅觸發報警信號，提醒運行和維修人員及時處理故障，從而保證發電機組的正常運行。
3.1 內部漏液監測改進方案
在冷卻器底部兩側各安裝一塊擋板，形成一個內部漏液收集池。在內部漏液收集池底部開孔，并在小孔的下方安裝 U 型槽，U 型槽的一端封堵，另一端與漏液收集管相連，通過漏液收集管將冷卻器內部漏液送入內部漏液監測裝置，如圖 2 所示。
內部漏液監測裝置包括 1 臺磁翻板式液位計及配套的 4 個液位開關。當液位計中收集的漏液液位超過 200 mm 時，液位開關①會觸發漏液高一段報警信號。當磁翻板式液位計中收集的漏液液位超過800 mm 時，液位開關②、③、④根據“三取二”邏輯運算結果發出漏液高二段報警和跳機信號。
3.2 外部漏液監測改進方案
在勵磁機外部管道的接水盤上開兩個小孔，并通過外部漏液收集管將接水盤上收集的冷卻器外部漏液送入外部漏液監測裝置，如圖 3 所示。外部漏液監測裝置包括 1 臺磁翻板式液位計及配套的 1 個液位開關。當液位計中收集的漏液液位超過200 mm 時，液位開關⑤會觸發報警信號。
4 總結
改進后的球罐液位計漏液監測功能通過相互獨立的內部漏液監測裝置和外部漏液監測裝置來實現。當球罐液位計的內部管道泄漏時，內部漏液監測裝置將觸發報警或跳機信號；當球罐液位計的外部管道泄漏時，外部漏液監測裝置僅觸發報警信號，提醒運行和維修人員及時采取干預措施。球罐液位計內外部漏液分別獨立監測方案在核電廠的成功應用，保證了勵磁機的安全運行，提高了核電機組的可用率。這項改造也為相關電廠的設備改造提供參考。
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