摘要(yao)：通過對福(fu)清核電廠(chang)1,2#機組的在(zai)線流量儀(yi)表 應用情(qing)況進行學(xue)習和總結(jie)，分析核電(dian)廠在線流(liu)量儀表選(xuan)型設計的(de)注意事項(xiang)，給出了核(he)電廠中在(zai)線流量儀(yi)表🌈選型設(she)計的要點(dian)和難點。在(zai)現行的核(he)安全法規(gui)要求下對(dui)于後🔴續新(xin)建核電廠(chang)在線流量(liang)儀表選型(xing)設☎️計具有(you)一定的指(zhi)導意義。
0引(yin)言
　　流量測(ce)量在核電(dian)廠監控系(xi)統中具有(you)舉足輕重(zhong)的作用。與(yu)其它熱工(gong)檢測儀表(biao)相比，在線(xian)流量測量(liang)技術和儀(yi)表類型更(geng)多樣，選型(xing)設計更複(fu)雜。福清核(he)電廠1,2#機組(zu)（主輔系統(tong)）使用了421塊(kuai)在線流量(liang)計，包含了(le)節🌈流裝置(zhi)（ 孔闆流量(liang)計 和文丘(qiu)裏）、浮子、容(rong)積式、 電磁(ci)流量計 、 渦(wo)街流量計(ji) 和 超聲波(bo)流量計 六(liu)大類型，涉(she)及多種工(gong)況，各種類(lei)型所占比(bi)例分布如(ru)圖1所示。本(ben)文從在線(xian)流量計可(ke)測性和可(ke)靠性對流(liu)量🌈儀表🌍選(xuan)型設計注(zhu)意事項進(jin)行分析，并(bing)輔以實際(ji)案例💞分析(xi)。

1核電廠在(zai)線流量計(ji)可測性
　　各(ge)類在線流(liu)量計的可(ke)測性，主要(yao)考慮介質(zhi)參數、适用(yong)口徑和直(zhi)管段要求(qiu)。
1.1介質參數(shu)
　　介質參數(shu)主要包括(kuo)介質的類(lei)型、密度、粘(zhan)度、允許的(de)壓🥰損值以(yi)及💃各種工(gong)況下所測(ce)介質的溫(wen)度、壓力和(he)流量範圍(wei)（電磁🈲流量(liang)計還需要(yao)考慮介質(zhi)的電導率(lü)是否在可(ke)測範圍之(zhi)内）。
①單一介(jie)質的類型(xing)主要是指(zhi)氣體和液(ye)體，一般情(qing)況，容🌏積⁉️式(shi)💋流量計和(he)電磁流量(liang)計隻用來(lai)測量液體(ti)；其它流量(liang)計對于兩(liang)種單一介(jie)質均可測(ce)。
②密度在體(ti)積流量測(ce)量中至關(guan)重要，常溫(wen)常壓下的(de)介質🎯密度(du)是⛷️穩定的(de)，是可校準(zhun)的，密度不(bu)穩定的情(qing)況主要是(shi)指氣🥵體，比(bi)如蒸汽等(deng)，一般需要(yao)溫壓補償(chang)進行流量(liang)校正。
③粘度(du)主要是液(ye)體介質參(can)數，對于所(suo)有與介質(zhi)直接🌈接觸(chu)的流🤞量🥵計(ji)都有關系(xi)，主要是影(ying)響測量精(jing)度，尤其是(shi)對于容積(ji)式流量計(ji)這種機械(xie)接液部件(jian)直接測量(liang)的流量計(ji)影響較大(da)。
④一般情況(kuang)，流量測量(liang)産生壓損(sun)最大的是(shi)容積式流(liu)量計，其次(ci)是節流式(shi)差壓流量(liang)計，沒有壓(ya)損的是超(chao)聲波流量(liang)計和🔞電磁(ci)流量計。
⑤溫(wen)度和壓力(li)也是影響(xiang)流量計使(shi)用的重要(yao)指标，節流(liu)式差壓流(liu)㊙️量計、電磁(ci)流量計對(dui)于溫壓适(shi)用性最強(qiang)；浮子流量(liang)計⁉️中玻璃(li)管浮子流(liu)量計隻能(neng)用于低溫(wen)低壓工況(kuang)；容🤟積式流(liu)量計對壓(ya)力不敏感(gan)，但是在高(gao)溫下容🌈易(yi)熱膨脹變(bian)形，溫度太(tai)低又會導(dao)緻材質👄變(bian)脆，所以隻(zhi)适用于-30~160℃溫(wen)度範圍；超(chao)聲波流量(liang)計在測量(liang)氣體的時(shi)候要求P≥0.3MPa。
⑥流(liu)量範圍主(zhu)要是指最(zui)小流速和(he)量程比。一(yi)般情況下(xia)，流量測🔴量(liang)均爲滿管(guan)流，不同流(liu)量計能測(ce)量的最小(xiao)流速是有(you)限值的，比(bi)如渦街流(liu)量計常壓(ya)條件可測(ce)最小流速(su)爲0.4m/s，電磁流(liu)量計可測(ce)最小流速(su)0.1m/s等。量程比(bi)是流量計(ji)的重要參(can)數，一般🌂情(qing)況下，差壓(ya)變送器的(de)量程比一(yi)般爲3：1，最大(da)可達10：1；浮子(zi)流量計最(zui)大可達10：1；容(rong)積式、渦街(jie)、電磁和超(chao)聲波的量(liang)程比均可(ke)到30：1或者40：1。
1.2适(shi)用口徑
　　絕(jue)大部分的(de)流量計需(xu)要與工藝(yi)管道直接(jie)連接，對于(yu)😍工藝管道(dao)的口徑，不(bu)同的流量(liang)計有不同(tong)的适用範(fan)圍，非特殊(shu)情況一㊙️般(ban)不進行變(bian)徑處理。一(yi)般情況🚩下(xia)， 節流式差(cha)壓流量計(ji) 适用于DN≥50的(de)管徑； 浮子(zi)流量計 可(ke)以用于DN<50的(de)管徑，最大(da)不超過DN250；容(rong)積式流量(liang)計适用于(yu)DN15~DN500；渦街流🔞量(liang)🍉計适用于(yu)DN15~DN400；電磁流量(liang)計适用于(yu)DN2.5~DN3000；超聲波流(liu)量計原理(li)上對口徑(jing)無要求，尤(you)其擅用于(yu)大口徑流(liu)量測量。
1.3直(zhi)管段要求(qiu)
　　除了浮子(zi)流量計和(he)容積式流(liu)量計對直(zhi)管段基本(ben)沒㊙️要求以(yi)外，其它流(liu)量計對于(yu)直管段均(jun)有要求，而(er)且前📱後（上(shang)下遊）直管(guan)段越長越(yue)好，如表1所(suo)示。

　　不同流(liu)量計廠家(jia)對于直管(guan)段的最小(xiao)長度有不(bu)同的要求(qiu)，在很👣多工(gong)程中，普遍(bian)采用的最(zui)小直管段(duan)長度爲前(qian)10D後5D。
2核電廠(chang)在線流量(liang)計可靠性(xing)
　　在滿足可(ke)測性之後(hou)，需要考慮(lü)流量計的(de)可靠性。核(he)電産品首(shou)先要考慮(lü)滿足現行(hang)相關核安(an)全法規對(dui)設備等級(ji)🔴的要求，其(qi)次要考慮(lü)儀表的精(jing)度、響應時(shi)間、環境因(yin)素和校準(zhun)維護。
2.1設備(bei)等級
　　目前(qian)國内獲得(de)審批的核(he)電項目中(zhong)，核安全局(ju)要求🔱安🛀裝(zhuang)📧在安全級(ji)管道的流(liu)量儀表保(bao)持抗震完(wan)整性，即流(liu)量儀🐕表的(de)機械部件(jian)抗震等級(ji)與工藝管(guan)道抗✔️震等(deng)級保持一(yi)緻，并對儀(yi)表材料和(he)焊接增加(jia)了相關要(yao)求；對于流(liu)量儀表的(de)電氣部件(jian)，需要根據(ju)其執行的(de)功能來确(que)定是1E級或(huo)者NC級。
2.2精度(du)
　　不同的工(gong)況和監控(kong)聯鎖要求(qiu)對流量計(ji)的輸出信(xin)号有不🙇🏻同(tong)的精度要(yao)求（考慮線(xian)性度、遲滞(zhi)性與重複(fu)性因素在(zai)💞内的參考(kao)精度🥰）。常見(jian)的在線流(liu)量計中，精(jing)度最高的(de)是容積式(shi)流量計，次(ci)之是節流(liu)式差壓流(liu)量計和渦(wo)街流量計(ji)，再次之是(shi)電磁流量(liang)計，精度最(zui)🚶‍♀️差的是浮(fu)子流量計(ji)和超聲波(bo)流量計。
2.3響(xiang)應時間
　　響(xiang)應時間（量(liang)程中值附(fu)近，在10%的階(jie)躍輸入變(bian)化下，輸出(chu)上升或下(xia)降63.2%需要的(de)時間）在流(liu)量計參與(yu)聯鎖控制(zhi)的時候至(zhi)關🈚重要。平(ping)時說的響(xiang)應時間主(zhu)要是指㊙️變(bian)送器（包括(kuo)工作和功(gong)能類似于(yu)變送📱器的(de)二次儀表(biao)）輸出電信(xin)号的時間(jian)，需要靈敏(min)度特别高(gao)的聯鎖控(kong)制場合要(yao)求響應時(shi)間很短，比(bi)如ms級，普通(tong)的監控👄顯(xian)示則對響(xiang)應時間沒(mei)有特殊要(yao)求，幾秒鍾(zhong)甚至幾🏃🏻十(shi)秒鍾都可(ke)滿足要求(qiu)。一🌍般來說(shuo)，節流式差(cha)壓流量計(ji)和電磁流(liu)量計的變(bian)送單元響(xiang)應時間普(pu)遍可以💘達(da)到0.5S以内，渦(wo)街和容積(ji)式還有超(chao)聲波基本(ben)都可以控(kong)制在1s内。
2.4環(huan)境因素
　　環(huan)境因素是(shi)決定儀表(biao)是否可以(yi)長期穩定(ding)工作的重(zhong)要因♉素之(zhi)一，主要是(shi)輻照、振動(dong)和水塵。
　　輻(fu)照對于儀(yi)表的長期(qi)穩定工作(zuo)是一個挑(tiao)戰，對于安(an)💛裝布置在(zai)輻照區域(yu)（指紅、橙、黃(huang)區）的在線(xian)流量計，必(bi)須具備🌐抗(kang)輻照能♻️力(li)。比如XREA059MD在嶺(ling)澳二期選(xuan)用重慶川(chuan)儀一🌈體式(shi)電磁流量(liang)計，在方福(fu)項目中選(xuan)用上海光(guang)華電磁流(liu)量計，因⛱️光(guang)華所供電(dian)磁流量計(ji)轉換器部(bu)分不能滿(man)足黃區的(de)抗💞輻照能(neng)力，所以分(fen)體安裝，把(ba)轉換器安(an)裝布置到(dao)綠區房間(jian)，福清二期(qi)選用E-mag電磁(ci)流量計，因(yin)其滿足黃(huang)區的輻照(zhao)強度，又回(hui)歸一體式(shi)。
　　振動對渦(wo)街流量計(ji)和超聲波(bo)流量計的(de)工作有較(jiao)大影響，比(bi)如一般壓(ya)電式渦街(jie)流量計可(ke)耐受0.2g的振(zhen)動，電容式(shi)渦街流量(liang)♊計可耐受(shou)0.5~1g的振動。這(zhe)幾類流量(liang)🔞計都不能(neng)适用于強(qiang)振✨動場所(suo)，在弱振🐆動(dong)場合，可以(yi)💯采取相關(guan)減振措施(shi)，但是仍然(ran)會對這幾(ji)✊類儀表長(zhang)期穩定工(gong)作☀️帶來較(jiao)大影響。
　　水(shui)塵是任何(he)工況都必(bi)須考慮的(de)因素，我們(men)遵照IEC529-1976外殼(ke)防❓護等級(ji)，對現場儀(yi)表可能出(chu)現的環境(jing)影響進行(hang)分析，進而(er)規定此處(chu)的儀表所(suo)應具備的(de)防護等級(ji)IPXY（X代表防塵(chen)能力，Y代表(biao)防水能力(li)）。
2.5安裝、校準(zhun)和維護
　　儀(yi)表安裝是(shi)儀表選型(xing)設計必須(xu)要考慮的(de)問題，除了(le)⚽流量計本(ben)身安裝有(you)簡易和繁(fan)瑣之分，測(ce)點所在位(wei)置是否方(fang)便流量計(ji)進行安裝(zhuang)也必須要(yao)考慮。相⛱️對(dui)來說節流(liu)式差壓流(liu)量計是安(an)裝最繁瑣(suo)也是最容(rong)易發生洩(xie)漏的，而法(fa)蘭式安裝(zhuang)的其它一(yi)體型流♋量(liang)計安裝相(xiang)對方便，尤(you)其是純機(ji)械計量模(mo)式的儀表(biao)，在隻需就(jiu)💰地顯示的(de)時候尤其(qi)方便。
　　所有(you)的流量計(ji)都需要定(ding)期校準和(he)維護，某些(xie)工況不适(shi)合頻繁對(dui)儀表進行(hang)校準和維(wei)護，比如高(gao)輻照區等(deng)，需要儀表(biao)有較好的(de)重複性和(he)較長壽命(ming)。
3核電廠流(liu)量計選型(xing)設計案例(li)
　　本章選取(qu)福清核電(dian)廠1,2#機組中(zhong)的設備冷(leng)卻水系統(tong)主泵（001/003PO）入口(kou)流量選型(xing)設計案例(li)進行分析(xi)。
3.1可測性分(fen)析
該流量(liang)測點的介(jie)質參數、管(guan)道口徑和(he)前後直管(guan)段長度如(ru)下🍓：
介質類(lei)型：除鹽水(shui)流向：水平(ping)
密度：975kg/m3動力(li)粘度：0.378cP溫度(du)：75℃
壓力：1.2MPa.g
流量(liang)範圍：2136/2838/3718m3/h（近2m/s~3.65m/s，量(liang)程比近2：1）
最(zui)大允許壓(ya)損：13.6KPa
口徑：24”直(zhi)管段：11m（近18D）
對(dui)該流量測(ce)點的流量(liang)計選型進(jin)行可測性(xing)分析如下(xia)：
①介質類型(xing)是液體，六(liu)大類流量(liang)計均滿足(zu)測量要求(qiu)📧；
②除鹽水電(dian)導率太低(di)，不适合用(yong)電磁流量(liang)計；
③動力粘(zhan)度0.378cP情況下(xia)最大允許(xu)壓損13.6KPa，不适(shi)合用容積(ji)式流量計(ji)。國内最好(hao)的容積式(shi)流量計廠(chang)家合肥精(jing)大，在動力(li)粘度<30mpa.S（30cP）時🔅，流(liu)量計在最(zui)大流量下(xia)運行時的(de)壓🏃損也有(you)幾十KPa，最大(da)可達80KPa。
④密度(du)、溫度、壓力(li)和量程比(bi)都在常見(jian)流量計可(ke)測範圍内(nei)。
⑤24”的口徑，不(bu)适合用浮(fu)子流量計(ji)和渦街流(liu)量計。
⑥測點(dian)所在管道(dao)可提供18D直(zhi)管段，基本(ben)滿足前10D後(hou)5D的最短直(zhi)管段要求(qiu)。
經過可測(ce)性分析，可(ke)選用的流(liu)量計類型(xing)有節流式(shi)差壓流量(liang)計和超聲(sheng)波流量計(ji)。3.2
可靠性分(fen)析
①該流量(liang)測點所在(zai)工藝管道(dao)安全等級(ji)爲3級，抗震(zhen)等級爲1F，該(gai)流🌈量測點(dian)需要在KIC進(jin)行指示并(bing)在流量低(di)于500m3/h時報警(jing)，并作爲PAMS1信(xin)号❄️進BUP顯示(shi)。根據本文(wen)2.1的内容，要(yao)求在線流(liu)量計機械(xie)部件抗震(zhen)等⚽級爲1F，電(dian)氣部件（二(er)次儀表）爲(wei)1E級設備，目(mu)前🐇隻有核(he)級🔞變送器(qi)具備1E級電(dian)氣設備要(yao)求，所以排(pai)除超聲波(bo)流量計和(he)插入式流(liu)量計，該處(chu)隻能選用(yong)節流式差(cha)壓流量計(ji)。
②該處流量(liang)測點所選(xuan)流量計參(can)考精度要(yao)求≤0.5%，功能精(jing)度≤2%，節流🏃式(shi)差🏃‍♂️壓流量(liang)計可以滿(man)足要求。
③該(gai)處流量測(ce)點所選流(liu)量計響應(ying)時間要求(qiu)≤0.4s，可以從常(chang)見的變送(song)器廠家艾(ai)默生、羅斯(si)蒙特和霍(huo)尼韋爾中(zhong)選🐕擇合🐅适(shi)的型号。
④該(gai)測點所在(zai)區域是輻(fu)射分區中(zhong)的白區，對(dui)變送器外(wai)殼和本體(ti)👈沒有耐輻(fu)照要求，防(fang)護等級要(yao)求也較低(di)，隻有IP55。
綜上(shang)所述，該處(chu)流量測點(dian)隻适合選(xuan)用節流式(shi)差壓流量(liang)計，與🌐福清(qing)核電廠1,2#機(ji)組中該處(chu)的實際儀(yi)表選型相(xiang)同。
4結論
　　核(he)電廠在線(xian)流量儀表(biao)的選型設(she)計，要同時(shi)保證可測(ce)性和可靠(kao)性。本文通(tong)過對福清(qing)核電廠1,2#機(ji)組在線流(liu)量儀表應(ying)用情況進(jin)行學習，總(zong)結分析了(le)常見在線(xian)流量計的(de)選型設計(ji)注意事🔴項(xiang)，對後續核(he)電廠在線(xian)流量儀表(biao)選型設計(ji)具有一定(ding)的參考意(yi)義。

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