核电站凝汽器水位测量与调节方法的分析与研究

尹刚

摘 要：简单介绍了核电站凝汽器水位调节的方法，常用的主要有差压式和导波雷达式两种。其中，差压式有三种安装方式：外置平衡容器式、内置平衡容器式和干腿式。岭澳二期核电站采用导波雷达式，该方法克服了真空导致液位测量不准确的问题，且运行、维护方便。

关键词：核电站；凝汽器；水位测量；水位调节

中图分类号：TK264.1+1 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）14-0007-02

凝汽器水位测量和调节对机组安全、经济运行至关重要，因为凝汽器水位过高，会使凝结水过冷度增加、真空下降，严重时可能导致汽轮机低压缸安全门爆破；凝汽器水位过低，会引起凝泵汽化，可能导致设备损坏。因此，选择适合核电厂凝汽器水位测量和调节的方法尤为重要。

1 差压式凝汽器水位测量方法

在发电厂，凝汽器水位测量一直是一个难题。在早期，电厂普遍采用平衡筒差压式的方法，但由于凝汽器为负压系统，如果取样管和平衡筒稍有泄漏，水位测量准确性就会受到影响。差压式测量常用的安装方式有三种：外置平衡容器式、内置平衡容器式和干腿式。

1.1 外置平衡容器式

外置平衡容器式安装原理如图1所示，它要求平衡容器尽量靠近凝汽器，且平衡容器至凝汽器的连接管直径较粗，连接管内壁下沿标高略高于凝汽器的最高水位。同时，确保测量系统安装无泄漏，平衡容器内水位始终不低于凝汽器最高水位，此水位恒定作为变送器的正压侧，水位变化值通过负压侧压力反映。根据测量差压值反函数，计算出水位测量值。

1.2 内置平衡容器式

内置平衡容器式是指平衡容器装在凝汽器内部，安装原理如图2所示。平衡容器装在能被凝结水淋到的位置，容器口标高略高于凝汽器的最高水位。平衡容器为喇叭形、开口可溢水容器，并保持满水恒定液位作为测量的正压侧。如果平衡容器难以接收到凝结水，可增加虚线连接管，从凝泵出口引一根小管至平衡容器补水，以保证平衡容器满水。

1.3 干腿式

干腿式是指水位变送器的负压侧取样管干燥无水，水位变化通过正压侧反映，水位与差压值成正比，安装原理如图3所示。汽侧取样点高于凝汽器最高水位，管子向上抬高2.5 m以上，以减少凝结水流入干腿。变送器及两侧管子与凝汽器底部在同一水平线，在干腿出口设置蓄水罐，用于收集凝结水。为保证负压侧干燥无水状态，需定期对蓄水罐进行疏水操作。疏水时，先关闭A阀，再打开B，C阀排水。

2 导波雷达凝汽器水位测量方法

由于凝汽器处在负压环境中，采用差压变送器测量凝汽器水位时，如果测量管路稍有泄漏，测量筒内的凝结水就会被吸入凝汽器，从而导致液位测量不准确。随着仪表技术的发展，导波雷达变送器逐渐被广泛应用于密闭容器液位测量中，岭澳二期核电站凝汽器液位测量采用的就是该技术，测量原理如图4所示。磁翻板液位计用于就地液位指示，导波雷达用于液位远传，液位变送器脉冲发射装置安装在外置平衡容器上部，变送器不断发射电磁脉冲，当遇到被测介质表面时，部分脉冲被反射回脉冲接收装置，根据发射、接收的时间差计算得出液位测量值。

3 两种方法的比较

差压式液位变送器和导波雷达变送器都被广泛应用，但由于各自特点不同，应用的场合稍有不同：差压式液位测量由于成本低廉、安装方便，被广泛应用在正压环境的水位测量中；而导波雷达变送器测量精度高，测量不受负压环境影响，且维护工作量和成本较小，被广泛应用于负压环境的水位测量中。

4 凝汽器水位调节方法

在核电站中，冷凝器水位控制普遍采用PI调节，冷凝器水位随负荷线性增长，控制简单、灵活。

5 结束语

大亚湾核电站凝汽器水位变送器采用干腿式液位安装，测量准确，运行效果良好，但安装过程复杂，占用空间大，运行和维护成本较高。岭澳二期核电站凝汽器液位测量采用导波雷达液位变送器，有效克服了真空环境测量不准确的问题，且运行、维护方便，被广泛应用于负压环境的液位测量中。

凝汽器水位调节采用单回路控制系统，控制系统采用常规PI调节，调节系统稳定，可以满足电站各种运行工况的要求。

参考文献

[1]郑少鹏.凝汽器水位变送器的安装形式及比较[J].电力建设，2002（01）.

[2]苏林森.900 MW压水堆核电站系统与设备[M].北京：原子能出版社，2005.

[3]潘先伟，蒋道钟，穆斌.除氧器和凝汽器水位只能均衡控制系统的应用[J].上海电力学院学报，2005（03）.

〔编辑：李珏〕

Abstract： Put forward the condenser regulation of the China improved 3rd Ring Rd PWR（CPR1000）. This article detailed two ways of condenser level measurement including differential pressure and guided wave radar. For the installation of differential pressure transmitter on condenser，there are normally three methods including external balance container， internal balance container and try legs container. Guided wave radar was used in condenser level measurement of Lingao phase 2 nuclear power plant， in which inaccurate measurement results caucused by vacuum environment was overcame and operation and maintenance was convenient.

Key words： nuclear power plants； condenser； level measurement； level adjustment

摘 要：简单介绍了核电站凝汽器水位调节的方法，常用的主要有差压式和导波雷达式两种。其中，差压式有三种安装方式：外置平衡容器式、内置平衡容器式和干腿式。岭澳二期核电站采用导波雷达式，该方法克服了真空导致液位测量不准确的问题，且运行、维护方便。

关键词：核电站；凝汽器；水位测量；水位调节

中图分类号：TK264.1+1 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）14-0007-02

凝汽器水位测量和调节对机组安全、经济运行至关重要，因为凝汽器水位过高，会使凝结水过冷度增加、真空下降，严重时可能导致汽轮机低压缸安全门爆破；凝汽器水位过低，会引起凝泵汽化，可能导致设备损坏。因此，选择适合核电厂凝汽器水位测量和调节的方法尤为重要。

1 差压式凝汽器水位测量方法

在发电厂，凝汽器水位测量一直是一个难题。在早期，电厂普遍采用平衡筒差压式的方法，但由于凝汽器为负压系统，如果取样管和平衡筒稍有泄漏，水位测量准确性就会受到影响。差压式测量常用的安装方式有三种：外置平衡容器式、内置平衡容器式和干腿式。

1.1 外置平衡容器式

外置平衡容器式安装原理如图1所示，它要求平衡容器尽量靠近凝汽器，且平衡容器至凝汽器的连接管直径较粗，连接管内壁下沿标高略高于凝汽器的最高水位。同时，确保测量系统安装无泄漏，平衡容器内水位始终不低于凝汽器最高水位，此水位恒定作为变送器的正压侧，水位变化值通过负压侧压力反映。根据测量差压值反函数，计算出水位测量值。

1.2 内置平衡容器式

内置平衡容器式是指平衡容器装在凝汽器内部，安装原理如图2所示。平衡容器装在能被凝结水淋到的位置，容器口标高略高于凝汽器的最高水位。平衡容器为喇叭形、开口可溢水容器，并保持满水恒定液位作为测量的正压侧。如果平衡容器难以接收到凝结水，可增加虚线连接管，从凝泵出口引一根小管至平衡容器补水，以保证平衡容器满水。

1.3 干腿式

干腿式是指水位变送器的负压侧取样管干燥无水，水位变化通过正压侧反映，水位与差压值成正比，安装原理如图3所示。汽侧取样点高于凝汽器最高水位，管子向上抬高2.5 m以上，以减少凝结水流入干腿。变送器及两侧管子与凝汽器底部在同一水平线，在干腿出口设置蓄水罐，用于收集凝结水。为保证负压侧干燥无水状态，需定期对蓄水罐进行疏水操作。疏水时，先关闭A阀，再打开B，C阀排水。

2 导波雷达凝汽器水位测量方法

由于凝汽器处在负压环境中，采用差压变送器测量凝汽器水位时，如果测量管路稍有泄漏，测量筒内的凝结水就会被吸入凝汽器，从而导致液位测量不准确。随着仪表技术的发展，导波雷达变送器逐渐被广泛应用于密闭容器液位测量中，岭澳二期核电站凝汽器液位测量采用的就是该技术，测量原理如图4所示。磁翻板液位计用于就地液位指示，导波雷达用于液位远传，液位变送器脉冲发射装置安装在外置平衡容器上部，变送器不断发射电磁脉冲，当遇到被测介质表面时，部分脉冲被反射回脉冲接收装置，根据发射、接收的时间差计算得出液位测量值。

3 两种方法的比较

差压式液位变送器和导波雷达变送器都被广泛应用，但由于各自特点不同，应用的场合稍有不同：差压式液位测量由于成本低廉、安装方便，被广泛应用在正压环境的水位测量中；而导波雷达变送器测量精度高，测量不受负压环境影响，且维护工作量和成本较小，被广泛应用于负压环境的水位测量中。

4 凝汽器水位调节方法

在核电站中，冷凝器水位控制普遍采用PI调节，冷凝器水位随负荷线性增长，控制简单、灵活。

5 结束语

大亚湾核电站凝汽器水位变送器采用干腿式液位安装，测量准确，运行效果良好，但安装过程复杂，占用空间大，运行和维护成本较高。岭澳二期核电站凝汽器液位测量采用导波雷达液位变送器，有效克服了真空环境测量不准确的问题，且运行、维护方便，被广泛应用于负压环境的液位测量中。

凝汽器水位调节采用单回路控制系统，控制系统采用常规PI调节，调节系统稳定，可以满足电站各种运行工况的要求。

参考文献

[1]郑少鹏.凝汽器水位变送器的安装形式及比较[J].电力建设，2002（01）.

[2]苏林森.900 MW压水堆核电站系统与设备[M].北京：原子能出版社，2005.

[3]潘先伟，蒋道钟，穆斌.除氧器和凝汽器水位只能均衡控制系统的应用[J].上海电力学院学报，2005（03）.

〔编辑：李珏〕

Abstract： Put forward the condenser regulation of the China improved 3rd Ring Rd PWR（CPR1000）. This article detailed two ways of condenser level measurement including differential pressure and guided wave radar. For the installation of differential pressure transmitter on condenser，there are normally three methods including external balance container， internal balance container and try legs container. Guided wave radar was used in condenser level measurement of Lingao phase 2 nuclear power plant， in which inaccurate measurement results caucused by vacuum environment was overcame and operation and maintenance was convenient.

Key words： nuclear power plants； condenser； level measurement； level adjustment

摘 要：简单介绍了核电站凝汽器水位调节的方法，常用的主要有差压式和导波雷达式两种。其中，差压式有三种安装方式：外置平衡容器式、内置平衡容器式和干腿式。岭澳二期核电站采用导波雷达式，该方法克服了真空导致液位测量不准确的问题，且运行、维护方便。

关键词：核电站；凝汽器；水位测量；水位调节

中图分类号：TK264.1+1 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）14-0007-02

凝汽器水位测量和调节对机组安全、经济运行至关重要，因为凝汽器水位过高，会使凝结水过冷度增加、真空下降，严重时可能导致汽轮机低压缸安全门爆破；凝汽器水位过低，会引起凝泵汽化，可能导致设备损坏。因此，选择适合核电厂凝汽器水位测量和调节的方法尤为重要。

1 差压式凝汽器水位测量方法

在发电厂，凝汽器水位测量一直是一个难题。在早期，电厂普遍采用平衡筒差压式的方法，但由于凝汽器为负压系统，如果取样管和平衡筒稍有泄漏，水位测量准确性就会受到影响。差压式测量常用的安装方式有三种：外置平衡容器式、内置平衡容器式和干腿式。

1.1 外置平衡容器式

外置平衡容器式安装原理如图1所示，它要求平衡容器尽量靠近凝汽器，且平衡容器至凝汽器的连接管直径较粗，连接管内壁下沿标高略高于凝汽器的最高水位。同时，确保测量系统安装无泄漏，平衡容器内水位始终不低于凝汽器最高水位，此水位恒定作为变送器的正压侧，水位变化值通过负压侧压力反映。根据测量差压值反函数，计算出水位测量值。

1.2 内置平衡容器式

内置平衡容器式是指平衡容器装在凝汽器内部，安装原理如图2所示。平衡容器装在能被凝结水淋到的位置，容器口标高略高于凝汽器的最高水位。平衡容器为喇叭形、开口可溢水容器，并保持满水恒定液位作为测量的正压侧。如果平衡容器难以接收到凝结水，可增加虚线连接管，从凝泵出口引一根小管至平衡容器补水，以保证平衡容器满水。

1.3 干腿式

干腿式是指水位变送器的负压侧取样管干燥无水，水位变化通过正压侧反映，水位与差压值成正比，安装原理如图3所示。汽侧取样点高于凝汽器最高水位，管子向上抬高2.5 m以上，以减少凝结水流入干腿。变送器及两侧管子与凝汽器底部在同一水平线，在干腿出口设置蓄水罐，用于收集凝结水。为保证负压侧干燥无水状态，需定期对蓄水罐进行疏水操作。疏水时，先关闭A阀，再打开B，C阀排水。

2 导波雷达凝汽器水位测量方法

由于凝汽器处在负压环境中，采用差压变送器测量凝汽器水位时，如果测量管路稍有泄漏，测量筒内的凝结水就会被吸入凝汽器，从而导致液位测量不准确。随着仪表技术的发展，导波雷达变送器逐渐被广泛应用于密闭容器液位测量中，岭澳二期核电站凝汽器液位测量采用的就是该技术，测量原理如图4所示。磁翻板液位计用于就地液位指示，导波雷达用于液位远传，液位变送器脉冲发射装置安装在外置平衡容器上部，变送器不断发射电磁脉冲，当遇到被测介质表面时，部分脉冲被反射回脉冲接收装置，根据发射、接收的时间差计算得出液位测量值。

3 两种方法的比较

差压式液位变送器和导波雷达变送器都被广泛应用，但由于各自特点不同，应用的场合稍有不同：差压式液位测量由于成本低廉、安装方便，被广泛应用在正压环境的水位测量中；而导波雷达变送器测量精度高，测量不受负压环境影响，且维护工作量和成本较小，被广泛应用于负压环境的水位测量中。

4 凝汽器水位调节方法

在核电站中，冷凝器水位控制普遍采用PI调节，冷凝器水位随负荷线性增长，控制简单、灵活。

5 结束语

大亚湾核电站凝汽器水位变送器采用干腿式液位安装，测量准确，运行效果良好，但安装过程复杂，占用空间大，运行和维护成本较高。岭澳二期核电站凝汽器液位测量采用导波雷达液位变送器，有效克服了真空环境测量不准确的问题，且运行、维护方便，被广泛应用于负压环境的液位测量中。

凝汽器水位调节采用单回路控制系统，控制系统采用常规PI调节，调节系统稳定，可以满足电站各种运行工况的要求。

参考文献

[1]郑少鹏.凝汽器水位变送器的安装形式及比较[J].电力建设，2002（01）.

[2]苏林森.900 MW压水堆核电站系统与设备[M].北京：原子能出版社，2005.

[3]潘先伟，蒋道钟，穆斌.除氧器和凝汽器水位只能均衡控制系统的应用[J].上海电力学院学报，2005（03）.

〔编辑：李珏〕

Abstract： Put forward the condenser regulation of the China improved 3rd Ring Rd PWR（CPR1000）. This article detailed two ways of condenser level measurement including differential pressure and guided wave radar. For the installation of differential pressure transmitter on condenser，there are normally three methods including external balance container， internal balance container and try legs container. Guided wave radar was used in condenser level measurement of Lingao phase 2 nuclear power plant， in which inaccurate measurement results caucused by vacuum environment was overcame and operation and maintenance was convenient.

Key words： nuclear power plants； condenser； level measurement； level adjustment