王盟

【摘 要】本文基于对核电站现有高压容器水位测量系统的分析，分析了双参考管水位计的结构特点以及水位测量原理，并对实际工程中双参考管的布置提出了应用建议。

【关键词】高压容器;水位测量;双参量管;压差

中图分类号： TQ051.3文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）36-0320-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.36.153

1 双参考管水位计结构介绍

对于高温高压容器，例如核电站的稳压器、蒸汽发生器等，其液位测量是极为重要的。因此，不仅要求其测量仪表工作可靠，而且要求有足够的测量精度。现有高温高压容器中液位的连续测量通常是采用把液位转换成压差的方法来实现的[1]，如图1所示，文献[2]对核电蒸汽发生器水位测量系统的优化进行了分析。现有工程中广泛使用的水位测量方法，但是液体密度随其所处的温度而变化，因此在传统的水位测量系统中，安装了置于環境的水位测量参考管，以响应环境温度变化来实现水位测量中的密度补偿。

图1 传统水位测量系统

双参考管水位计则另辟蹊径，采用内补偿的方式，使得水位测量不再考虑测量系统外部所处的环境条件变化而进行密度补偿，其结构如图2所示。其中，A管为水位测量管、B管为高液位参考管、C管为低液位参考管，同时B管和C管顶部设置补水和溢流，时刻保持B管和C管处于满水状态，与压力容器内部的热工环境保持动态平衡。A管B管、A管C管、B管C管均设置压差传感器，提供水位的测量输入信号。

图2 双参考管水位测量系统

2 双参考管水位计测量原理

对于A管C管之间的压差，可以用式（1）进行表达，其中ΔH1为C管顶部高于容器液面的高度，ρc1为C管内液体密度，ρs为容器上部蒸汽密度。

ΔP1=ΔH1（ρc1-ρs）g（1）

对于A管B管之间的压差，可以用式（2）进行表达，其中ΔH2为B管顶部高于容器液面的高度，ρB1为B管内液体密度，ρs为容器上部蒸汽密度。

ΔP2=ΔH2（ρB1-ρs）g（2）

对于B管C管之间的压差，由于B管C管规格相同，都处于相同的容器内部环境，因此可以用式（3）进行表达，其中ΔHBC为B管和C管顶部高度差。

ΔP=ΔH■（ρB1-ρs）gΔH■（ρc1-ρs）g（3）

如果容器内的水位低于C管，则有：

■=■=■→H=■（4）

■=■=■→H=■（5）

■=■=■→H=■（6）

如果容器内的水位高于C管但低于B管，则ΔP■=0，（4）式将不再成立，采用（5）式进行水位的计算;如果容器内的水位高于B管，则ΔP■、ΔP2、ΔP均为0，则式（4）～（6）均失效。

3 双参考管水位计测量应用分析

通过合理布置B管和C管的位置，尤其是B管的布置，可以实现大范围内的水位测量，通过式（4）～（6）的进一步分析可以看出，水位测量的输出结果仅表征为压差传感器的测量结果以及B管和C管的高度参数，与被测压力容器内的热工参数无关。该水位测量系统及测量方法可应用于核电站稳压器、蒸汽发生器以及其它包含汽水介质的高压容器的水位测量中应用。

【参考文献】

[1]压水堆核电站堆芯水位测量原理[J].科技视界，2013（34）：373.

[2]CPR1000核电机组蒸汽发生器水位测量系统优化[J].仪器仪表用户，2016（23）：95-97.