摘要(yào)：通過對福清核電(diàn)廠1,2#機組的在線流(liú)量儀表 應用情況(kuàng)進行學習和總結(jie)，分析核電廠在線(xiàn)流量儀表選型設(she)計的注意事項，給(gei)出了核電廠中在(zài)線流量儀表選型(xing)設計的要🤞點和難(nán)點。在現行的核安(ān)全法規👈要求下對(duì)于後🈲續新建核電(diàn)廠在線流量儀🧑🏾‍🤝‍🧑🏼表(biao)選型設計具有一(yi)定的指導意義。
0引(yin)言
　　流量測量在核(hé)電廠監控系統中(zhong)具有舉足輕重的(de)作用。與其它熱工(gong)檢測儀表相比，在(zai)線流量測量技術(shù)和儀表⭐類型更多(duo)樣，選👌型設計更複(fu)雜。福清核電廠1,2#機(jī)組（主輔系❓統）使用(yòng)了421塊在線流量🔴計(ji)，包含了節流裝置(zhì)（ 孔闆流量計 和文(wén)丘裏）、浮子、容積式(shi)、 電磁流量計 、 渦街(jiē)流量計 和 超聲波(bo)流量計 六大類型(xíng)，涉及多種工況，各(ge)種類型所占比例(lì)分布如圖1所示。本(ben)文從在線流量計(ji)可測性和可靠性(xìng)對流量儀表選型(xing)設計注意事項進(jìn)行分析，并輔以實(shi)際案例分析。

1核(he)電廠在線流量計(jì)可測性
　　各類在線(xiàn)流量計的可測性(xìng)，主要考慮介質參(cān)數、适用口徑和直(zhí)管段要求。
1.1介質參(cān)數
　　介質參數主要(yao)包括介質的類型(xíng)、密度、粘度、允許的(de)壓💃損值🏃🏻‍♂️以㊙️及各種(zhong)工況下所測介質(zhì)的溫度、壓力和流(liu)量❗範圍（電磁流量(liang)計還🌈需要考慮介(jie)質的電導率是否(fou)在可測範☀️圍之内(nèi)）。
①單一介質的類型(xing)主要是指氣體和(hé)液體，一般情況♈，容(róng)積式流🈚量計和電(diàn)磁流量計隻用來(lai)測量液體；其它流(liu)量計對于兩種單(dān)一介質均可測。
②密(mì)度在體積流量測(ce)量中至關重要，常(cháng)溫常壓下的介質(zhi)🔞密度是🌈穩定的，是(shì)可校準的，密度不(bú)穩定的情✔️況主要(yao)是🈲指氣體，比如蒸(zheng)汽等，一般需要溫(wen)壓補償進行流量(liang)校正。
③粘度主要是(shi)液體介質參數，對(duì)于所有與介質直(zhí)接🤞接觸的流量計(ji)都有關系，主要是(shi)影響測量精度，尤(yóu)其是對于👉容積式(shi)流量計這種機械(xie)接液部件直接測(ce)量的流量計影響(xiǎng)較大。
④一般情況，流(liú)量測量産生壓損(sun)最大的是容積式(shi)流量計，其次㊙️是節(jiē)流式差壓流量計(ji)，沒有壓損的是超(chao)聲波流量✔️計和電(dian)磁流量計。
⑤溫度和(hé)壓力也是影響流(liu)量計使用的重要(yào)指标，節♊流式差壓(ya)㊙️流量計、電磁流量(liàng)計對于溫壓适用(yong)性最強；浮子流量(liang)計‼️中玻🆚璃管✍️浮子(zǐ)流量計隻能用于(yú)低溫低壓工況；容(róng)積式流量計對壓(ya)力不敏感，但是在(zài)高溫下容易熱膨(peng)脹變形，溫度🚶‍♀️太低(dī)又會導緻材質變(biàn)脆，所以隻适用于(yú)-30~160℃溫度範圍；超聲波(bo)㊙️流量計在測量氣(qì)體的時候要求P≥0.3MPa。
⑥流(liu)量範圍主要是指(zhǐ)最小流速和量程(cheng)比。一般情況下，流(liu)量測量均爲滿管(guan)流，不同流量計能(neng)測量的最小流速(sù)是有限值的，比如(rú)渦街流量計常壓(ya)條件可測最小☁️流(liú)速爲0.4m/s，電磁流量計(jì)可測最小流速0.1m/s等(deng)。量程比是流量計(jì)的重要參數，一般(ban)情況下，差壓變送(sòng)器💃的量程比一般(ban)爲3：1，最大可達10：1；浮子(zǐ)流量計最大可達(dá)10：1；容積式、渦街、電磁(ci)和超聲波的量程(cheng)比均可到30：1或者40：1。
1.2适(shi)用口徑
　　絕大部分(fen)的流量計需要與(yu)工藝管道直接連(lián)接，對于工藝管道(dao)🆚的口徑，不同的流(liú)量計有不同的适(shi)用範圍，非特殊情(qing)況一般不進行變(biàn)徑處理。一般情況(kuàng)下， 節流式差壓流(liú)量計 适用于DN≥50的管(guan)徑； 浮子流量計 可(ke)以用于DN<50的管徑，最(zuì)大不超過DN250；容積式(shì)流量計适用于DN15~DN500；渦(wō)街流量計适用于(yu)DN15~DN400；電磁流量計适用(yòng)于DN2.5~DN3000；超聲波流量計(ji)原理上⭐對口徑無(wú)要求，尤其擅用于(yu)大口徑流量測量(liang)。
1.3直管段要求
　　除了(le)浮子流量計和容(róng)積式流量計對直(zhi)管段基本沒要㊙️求(qiu)以外♉，其它流量計(jì)對于直管段均有(you)要求，而且前後（上(shàng)下遊）直管段越✉️長(zhang)越好，如表1所示。

　　不(bú)同流量計廠家對(dui)于直管段的最小(xiǎo)長度有不同🔞的要(yào)求，在很多工程中(zhōng)，普遍采用的最小(xiǎo)直管段長度爲☀️前(qian)10D後🥵5D。
2核電廠在線流(liú)量計可靠性
　　在滿(mǎn)足可測性之後，需(xū)要考慮流量計的(de)可靠性。核電㊙️産品(pin)首先要考慮滿足(zú)現行相關核安全(quán)法規對設備等級(jí)的要求，其次要考(kǎo)慮儀表的精度、響(xiang)應時👉間、環境因素(sù)和校準維護。
2.1設備(bèi)等級
　　目前國内獲(huo)得審批的核電項(xiàng)目中，核安全局要(yao)求安裝在安全級(ji)管道的流量儀表(biǎo)保持抗震完整性(xìng)，即流量儀表的🌈機(ji)械部件抗震等級(jí)與工藝管道抗震(zhen)等級保持一❌緻，并(bing)對💔儀表材料和焊(hàn)接增加了相♊關要(yào)求；對于流量儀表(biao)的電氣部件，需要(yao)根據其執行的功(gong)能來确定是1E級或(huo)者NC級。
2.2精度
　　不同的(de)工況和監控聯鎖(suǒ)要求對流量計的(de)輸出信号有✊不同(tong)👨‍❤️‍👨的精度要求（考慮(lǜ)線性度、遲滞性與(yǔ)重複性因素在⛹🏻‍♀️内(nèi)的🥰參考精度）。常見(jiàn)的在線流量計中(zhong)，精度最高的是容(róng)⚽積式流量計，次之(zhi)是節🔴流式差壓流(liu)量計和渦🌂街流量(liàng)計，再次之是電磁(cí)流量💃🏻計，精度最🚶‍♀️差(cha)的是浮子流量計(ji)和超聲波流量計(jì)。
2.3響應時間
　　響應時(shí)間（量程中值附近(jìn)，在10%的階躍輸入變(bian)化下，輸♋出上升📧或(huò)下降63.2%需要的時間(jian)）在流量計參與聯(lián)鎖控🏃‍♂️制的時候至(zhì)關重要。平時說的(de)響應時間主要是(shì)指變送器（包括工(gōng)作和功能類似🐆于(yu)變送器的二次儀(yi)表）輸出電信号的(de)時間，需要靈敏度(dù)特别高的聯鎖❄️控(kong)制場合要求響應(yīng)時間很短，比如ms級(ji)，普通的監控⚽顯示(shi)則對響應時間沒(méi)有特殊要求，幾秒(miao)鍾甚至幾十秒鍾(zhong)都可滿足💯要求。一(yi)❌般來說，節流式差(cha)壓流量計和電磁(ci)流量計的變送單(dān)元響應時間🎯普遍(bian)可以達到0.5S以内，渦(wō)街和容積式還有(you)超聲波基本都可(ke)以控制在1s内。
2.4環境(jing)因素
　　環境因素是(shi)決定儀表是否可(ke)以長期穩定工作(zuo)的重👄要㊙️因素之一(yī)，主要是輻照、振動(dòng)和水塵。
　　輻照對于(yu)儀表的長期穩定(dìng)工作是一個挑戰(zhan)，對于安裝🚶布🔞置在(zai)輻照區域（指紅、橙(chéng)、黃區）的在線流量(liàng)計，必須具備🏃🏻‍♂️抗輻(fu)照能力。比如XREA059MD在嶺(lǐng)澳二期選用重慶(qing)川儀一🌈體式電磁(cí)流量計，在方👉福項(xiàng)目㊙️中選用上海光(guang)華電磁流量計，因(yin)光華所供電磁流(liú)量計轉換器部分(fèn)不能滿足黃區的(de)抗輻照能力，所🍓以(yǐ)分體安裝，把轉換(huan)器安裝布置到綠(lǜ)區房間，福清二期(qi)選用E-mag電磁流量計(jì)，因其滿⛱️足黃區的(de)輻照強度，又回歸(guī)一體式🔞。
　　振動對渦(wo)街流量計和超聲(sheng)波流量計的工作(zuò)有較大影🐪響，比如(ru)一般壓電式渦街(jie)流量計可耐受0.2g的(de)振動，電容式☀️渦街(jiē)❓流量計可耐受0.5~1g的(de)振動。這幾類流量(liàng)計都不👄能适用于(yu)強振動場所，在弱(ruo)振🛀🏻動場合，可以采(cai)取相關減振措施(shī)，但是仍然會對這(zhe)幾🏃類儀表長期穩(wěn)定工作帶來較大(da)影響。
　　水塵是任何(hé)工況都必須考慮(lǜ)的因素，我們遵照(zhao)IEC529-1976外殼防🐕護等😍級，對(duì)現場儀表可能出(chū)現的環境影響進(jin)行分析，進而規定(ding)此處的⛷️儀表所應(ying)具備的防護等💞級(jí)IPXY（X代表防塵能力，Y代(dai)表防水能力）。
2.5安裝(zhuāng)、校準和維護
　　儀表(biao)安裝是儀表選型(xíng)設計必須要考慮(lü)的問題，除了流量(liàng)計本身安裝有簡(jian)易和繁瑣之分，測(ce)點所在位置是否(fou)⭐方便流量🈲計進行(hang)安裝也必須要考(kao)慮。相對來說節流(liú)式💘差壓流量計是(shi)安裝最♌繁瑣也是(shi)最☔容易發生洩漏(lòu)的，而法蘭式安裝(zhuang)的其它一體型流(liu)量計安裝相對方(fāng)便，尤其是純機械(xiè)計量模式的儀🈲表(biao)，在隻需就地顯示(shi)的時候尤其方便(bian)。
　　所有的流量計都(dou)需要定期校準和(he)維護，某些工況不(bu)适合頻繁對儀表(biǎo)進行校準和維護(hu)，比如高輻照區等(deng)，需要儀表有較好(hao)的👄重複性和較長(zhǎng)壽命。
3核電廠流量(liang)計選型設計案例(lì)
　　本章選取福清核(he)電廠1,2#機組中的設(she)備冷卻水系統主(zhǔ)泵（001/003PO）入🤟口流量選型(xíng)設計案例進行分(fen)析。
3.1可測性分析
該(gāi)流量測點的介質(zhì)參數、管道口徑和(he)前後直管段長度(dù)如下🍓：
介質類型：除(chu)鹽水流向：水平
密(mì)度：975kg/m3動力粘度：0.378cP溫度(dù)：75℃
壓力：1.2MPa.g
流量範圍：2136/2838/3718m3/h（近(jìn)2m/s~3.65m/s，量程比近2：1）
最大允(yǔn)許壓損：13.6KPa
口徑：24”直管(guan)段：11m（近18D）
對該流量測(cè)點的流量計選型(xíng)進行可測性分析(xī)如下：
①介質類型是(shì)液體，六大類流量(liàng)計均滿足測量要(yao)求；
②除鹽水電導率(lǜ)太低，不适合用電(dian)磁流量計；
③動力粘(zhān)度0.378cP情況下最大允(yun)許壓損13.6KPa，不适合用(yòng)容積式流量計🐇。國(guo)内最好的容積式(shì)流量計廠家合肥(féi)精大，在動力粘度(dù)<30mpa.S（30cP）時，流量計在最大(da)流量下運行時的(de)壓損也有幾十KPa，最(zuì)大可達80KPa。
④密度、溫度(du)、壓力和量程比都(dōu)在常見流量計可(ke)測範圍内。
⑤24”的口徑(jing)，不适合用浮子流(liú)量計和渦街流量(liàng)計。
⑥測點所在管道(dào)可提供18D直管段，基(jī)本滿足前10D後5D的最(zui)短直管段要求。
經(jing)過可測性分析，可(ke)選用的流量計類(lèi)型有節流式差壓(ya)流🈲量計和超聲波(bo)流量計。3.2
可靠性分(fen)析
①該流量測點所(suo)在工藝管道安全(quán)等級爲3級，抗震等(deng)級爲1F，該流量測點(diǎn)需要在KIC進行指示(shì)并在流量低于500m3/h時(shi)報警，并作爲PAMS1信号(hào)♉進BUP顯示。根據本文(wen)2.1的内容，要求🔆在線(xian)流🥰量計機械部件(jian)抗震等級爲1F，電氣(qì)部件（二次❓儀表）爲(wei)1E級🐅設備，目前隻有(yǒu)核級變送器具備(bèi)1E級電氣設備要求(qiú)，所🔞以排除超聲波(bo)流量計和插入式(shi)流量📧計，該處隻能(néng)選用節流式差壓(yā)流量計。
②該處流量(liang)測點所選流量計(jì)參考精度要求≤0.5%，功(gōng)能精度≤2%，節☔流✨式差(chà)壓流量計可以滿(mǎn)足要求。
③該處流量(liàng)測點所選流量計(jì)響應時間要求≤0.4s，可(ke)以從📞常見的變送(sòng)器廠家艾默生、羅(luo)斯蒙特和霍尼韋(wéi)爾🌈中選擇合适的(de)型号。
④該測點所在(zai)區域是輻射分區(qū)中的白區，對變送(sòng)器外殼和本體🌂沒(méi)有耐輻照要求，防(fáng)護等級要求也較(jiào)低，隻有IP55。
綜上所述(shù)，該處流量測點隻(zhi)适合選用節流式(shì)差壓流☎️量計，與🔴福(fu)清核電廠1,2#機組中(zhong)該處的實際儀表(biao)選🈲型相🈚同。
4結論
　　核(he)電廠在線流量儀(yí)表的選型設計，要(yào)同時保證可測性(xìng)和可靠性。本文通(tōng)過對福清核電廠(chang)1,2#機組在線🌈流量儀(yí)表應用🛀情況進行(háng)🌏學習，總結分析了(le)常見在線流量計(jì)的選型設計注意(yì)事項，對後續核電(dian)廠在🌍線流量儀表(biao)選型設計具有一(yi)🐅定的參考意義。

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