核电厂缆式浮球液位开关选型及安装方式的改进

魏祖荣　刘建忠

【摘 要】福清核电1、2、9号机组核岛排气和疏水系统（以下简称RPE系统）绝大部分疏水地坑采用缆式浮球液位开关来实现液位的自动控制。在日常运行期间曾多次发生过浮球液位开关因微动开关锈蚀或与其他设备干涉导致液位开关无法正常动作的情况。当疏水地坑的液位达到疏水泵启停设定值时，若液位开关无法动作，疏水泵将无法正常启停，会导致疏水泵空吸或地坑中放射性废水满溢的情况。本文介绍了一种新型缆式浮球液位开关及新的安装方式，以解决浮球微动开关老化锈蚀及浮球与其他设备干涉问题。

【关键词】疏水地坑;缆式浮球液位开关;316L不锈钢;立体式安装

中图分类号： TH816文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）26-0032-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.26.015

【Abstract】Most of the drainage pits in the nuclear island exhaust and drainage system（RPE）of Units 1，2 and 9 of Fuqing Nuclear Power Station install cable float level switch to realize the automatic control of liquid level. During the daily operation，there have been many times that the float level switch can not operate normally because of the rust of the micro switch or interference with other equipment.When the level of the drainage pit reaches the set value of the start-stop of the drainage pump， if the level switch can not operate，the drainage pump will not be able to start and stop normally，which will lead to the drainage pump empty suction or the overflow of radioactive waste water in the pit. This paper introduces a new type of cable float level switch and a new installation method to solve the aging corrosion of float level switch and interference between float and other equipment.

【Key words】Drainage pit;Cable float level switch;316L stainless steel;Stereoscopic installation

1 背景介绍

2018年12月，福清核电1号机组1RPE015PS（地坑编码）发生放射性废水溢流到非放射性区域事件。经调查发现由于地坑上游管道逆止阀故障导致1RPE015PS来水量急剧增加，当到达自动排水水位时，由于1RPE015SN（浮球液位开关编码）与疏水泵出口软管干涉，1RPE015SN无法正常触发启泵信号，地坑来水不断增加导致放射性废水满溢，污染了厂房其他非放射性区域。后续对1、2、9号机组RPE系统的43个地坑的122个缆式浮球液位开关的动作性能及干涉情况进行检查，发现普遍存在浮球存在干涉和微动开关氧化锈蚀问题，极大地影响了RPE系统的正常稳定运行。

2 浮球开关的基本介绍

2.1 组成结构

缆式浮球液位开关包含四个部分：信号电缆、配重块、浮球及微动开关。三线制信号电缆线标分别为NC、NO、COM，一般高液位浮球开关选择接常开触点，低液位浮球开关选择接常闭触点;配重块一般安装在浮球上方约200mm处，可以实现浮球的稳定翻转，动作性能最佳;浮球外形酷似球體，内部固定一个微动开关与信号电缆连接，浮球内充以惰性气体，浮球内外有密封要求 [1]，防止微动开关锈蚀老化。

2.2 安装方式

缆式浮球液位开关一般垂直挂在疏水地坑中，如图1在安装时需注意浮球动作长度l不得大于信号电缆与坑壁的水平距离L，一般要求距离L需大于2倍的动作长度l，防止浮球动作时与坑壁干涉;信号电缆与疏水泵吸水口的水平距离M需大于600mm，避免疏水泵吸水口的吸力影响液位开关动作;浮球液位开关与坑底的距离D需大于疏水泵吸水口与坑底的距离d，防止疏水泵空吸导致电机损坏。通常每个疏水坑至少会配置3个浮球液位开关：低报开关、高报开关、高高报开关，且这些浮球开关并排分散安装。目前福清核电RPE系统的所有缆式浮球液位开关均采用“分散式安装”方式[2]。

2.3 工作原理

浮球液位开关内部固定高灵敏的微动开关，与信号电缆连接。当液位上升到一定高度，由于浮球被固定在配重块上，不再随液位上浮，开始改变浮球的上扬角度，当浮球上扬角度大于30°时，浮球内微动开关触点闭合，触发高报信号，疏水泵开始排水;反之当液位下降到一定高度，浮球上扬角度小于10°时（受回差影响，消报角度一般会小点），浮球内微动开关触点断开，触发低报信号，疏水泵停止排水。因此，通过设置不同液位高度的浮球液位开关，实现疏水地坑液位的自动控制和报警功能。

3 开关卡涩及干涉问题分析

目前，福清核电1、2、9号机组RPE系统缆式浮球液位开关出现多次疏水泵无法正常启停的情况，直接原因是浮球微动开关卡涩、浮球与其他设备干涉。针对浮球开关卡涩问题，现场对浮球开关进行解体检查，发现浮球为塑料材质（聚丙烯），长期浸泡在高温放射性废水中，浮球容易老化脆化，导致密封失效，水汽侵入浮球内，导致微动开关触点氧化锈蚀;针对浮球干涉问题，对浮球开关的安装方式进行检查，发现大部分疏水坑空间狭小，不能满足“分散式安装”方式的要求，导致浮球开关容易与疏水泵、坑壁及出口软管等设备发生干涉。

4 开关选型及安装方式的改进

4.1 开关选型的改进

原缆式浮球液位开关的浮球材质为P.P聚丙烯，是由两个半球压制而成，经过长时间的高温浸泡和辐照，可能导致密封失效。将原浮球材质替代为316L不锈钢，两半球采用激光焊接而成，可以很好地解决高温辐照脆化、密封失效问题。同时，升级后的液位开关耐温性能提高，从原先的80℃提高到100℃，更适合在高温介质中工作。同等工作环境下，不锈钢浮球液位开关的性能比塑料浮球液位开关更佳。

4.2 安装方式的改进

福清1、2、9号机组RPE系统的缆式浮球开关采用“分散式安装”方式，这种安装方式独立性较好，在开关检修更换过程中，不会影响到其他开关的运行，但是这种安装方式要求每个浮球开关之间留有一定距离防止互相缠绕，对空间大小要求较高。本文提出另一种“立体式安装”方式如图2，同一个疏水地坑中不同动作定值的浮球液位开关可以安装在一根绳缆上（绳缆下方系上重锤），不同定值的液位开关固定在绳缆上的不同高度，从而在同一立体空间上实现液位的多点控制功能。这种安装方式空间利用率高，干涉的几率大大降低，可以很好地解决浮球与其他设备干涉的问题，且开关与开关之间的干扰也几乎可以忽略，极大地提高了缆式浮球开关运行的穩定性。

5 结束语

本文详细介绍了缆式浮球液位开关的基本构成和工作原理，从浮球材质和安装方式两个方面分析问题，得出根本原因，并提出合理化的改进措施，解决了福清核电1、2、9号机组RPE系统的缆式浮球开关动作卡涩及干涉问题，不断提高RPE系统设备的可靠性和稳定性，同时也为其它系统的缆式浮球液位开关的改造工作提供经验与参考。

【参考文献】

[1]廖圣勇.非核级浮子液位开关规格书.2009.

[2]姜百华，赵文浩.核岛疏水排气系统手册.2010.