吹气装置在放射性废液液位测量中的应用及改进分析

□夏 浩 潘春娱 纪生中

核电厂在运行期间会产生一些放射性液态物质，在蒸发排放压实之前，需要经过罐子储存进行衰变，以期达到排放标准，由于核电产生的废液具有放射性，不论是液体还是空气接触不仅会导致仪表的腐蚀损坏，而且也会导致检修人员在检修仪表的过程中接触到放射剂量，因此需要一种非液体接触、空间隔绝的方法来测量液位，而通过空气引压原理设计而成的吹气装置成了最好的选择，没有接触辐射的风险，且通过实体隔绝后，基本上远离储存废液的罐子，检修方便，原理简单，能够保持一定的精度。

一、吹气装置结构及其原理

(一)吹气装置结构。吹气装置一般由气源接口、变送器导压管接口、吹气管接口、减压阀、小流量控制器、浮子流量计以及内部连接管组成。

(二)吹气装置原理。经过设计后的吹气装置，其流量经过减压阀、恒流装置通过吹气管道进入液体后，气泡缓慢地从吹气管道冒出，并保持数量恒定，在吹气管道底部的气体压力PA为液体静压pgh与上部空气压力PC之和，即

PA=PC+ρgh

而压力变送器正压侧的压力PB为A处气体的压力与管道AB之间的压力损失ΔPAB：

PB=ΔPAB+PA

由此可得出：

PB=ΔPAB+PC+ρgh

而负压侧的压力PD为C处气体的压力PC与管道CD之间的压力损失ΔPCD：

PD=ΔPCD+PC

因此正负压测的压差：

PBD=ΔPAB-ΔPCD+ρgh

图1 测量原理图

气体管道的压力损失与半径、流量大小、长度有关，因此在设计上尽量让正负压管道距离一致，管径一致，由于流量都是通过恒流量阀得到的，因此流量也一致，因此两者流量损失近似一致：

ΔPAB≈ΔPCD

这样，就得到了：

PBD=ρgh

因此通过测量BD之间的差压PBD，就能够得到罐子的液位高度h。

二、可能的缺陷分析及处理

(一)变送器超量程。

1.对现场的变送器进行校验。发现在允许的误差范围内，排除变送器变坏了的可能，在现场对变送器进行五点法打压，发现控制画面可以显示出来数值，排除变送器到显示通道不通的可能。

2.对吹气装置本体进行检查。拆下恒流装置后的管道接口，在有气体的情况下，用手堵住拆下的管道口，看恒流装置的浮子是否回归为0，如果回归为0，则表示从恒流装置到出口此段的气体没有泄露，因此排除了吹气装置本体损坏或者泄露的可能。

3.对回路进行泄露排查。一是关闭变送器的三阀组，单独对负压侧进行吹扫，在关闭负压侧根阀的情况下，其浮子流量显示为0，在打开根阀的情况下，其浮子流量显示为正常；二是对正压侧进行吹扫，在关闭正压侧根阀的情况下，其浮子流量计显示为0，而在打开正压侧根阀的情况下，其浮子流量显示为零，因此基本上可以判断是正压侧管道根阀至吹气管道底部这部分堵塞，而罐子处于停运状态，因此对罐子进行加热，并用气体对其管道进行吹扫，消除堵塞后，变送器显示正常。

(二)变送器指示不稳。压力变送器指示压力不稳，先排除由于工况的真实波动导致的压力不稳，接着可能的原因是吹气管或变送器导压管和接头存在泄露，此时需要检查泄露部位，并旋紧或更换接头。

(三)恒流装置浮子无流量显示。当吹气装置显示无流量指示，此时可能的原因为小流量控制阀关闭，此时可旋开小流量控制阀；在打开小流量控制阀的情况下，也可能是因为减压阀的输出压力不当，此时需要调节减压阀式输出压力维持在0.2～0.4MPa；或者是由于吹气管路堵塞导致气体不通畅，此时就需要用较高压力的气体对管路进行吹气，以消除淤塞。

(四)恒流装置浮子超量程。同样当吹气装置流量显示超量程，此时也需要对小流量控制阀进行调节，对减压阀的输出压力进行调节，如果发现还是无法降低流量指示浮子到正常位置，此时可能就是流量控制阀的损坏，需要进一步的维修或者返厂处理。

(五)恒流装置浮子上下浮动。当吹气装置流量不稳定或者浮子在上下抖动，此时可能的原因是吹气装置未保持垂直安装，因此浮子在重力和浮力的作用下产生抖动，这时就需要重新安装吹气装置，重点是保持浮子流量计的玻璃管与地面保持垂直；也可能是由于各密封部位有松动漏气，导致压力流量不稳，此时就需要检查密封部位，然后旋进接头，当以上方法无法奏效，可能就是流量控制阀的损坏，也需要进一步的维修或者返厂处理。

三、改进措施

(一)防止结晶堵塞。在罐体停运状态下或者无气体情况下，就会在深入罐子管道的出气口结晶或者因为其他固体颗粒凝结于管道内，此时就会由于管道堵塞，无法测出真实的液位，更严重的是直接让变送器超量程，让主控画面显示洋红，或者是液位开关SN产生报警，为了预防这种情况就需要提前做好措施或者增加一些设计上的改进。先是保证气体一直处于持续供应状态，另外尽量保持罐子内部的废液有一定的温度，超过其结晶的温度，防止其结晶。也可以在设计上提出改进措施，譬如在底部管道上进行特殊的设计，上下各切割出一个圆形的V形口，这样使空气出来后既可以是稳定而微小的气泡，也可以防止悬浮颗粒或者结晶体进入到管内，这样就能减少管子的堵塞。另外也可以在吹气管引出罐子的顶部垂直的地方，加装一个带有“T”接头的管道，这样就能够在堵塞后，在无法加大气体疏通的情况下，可以用一特质的细长棒状物伸入吹气管中，强行进行机械疏通。

(二)防止废气回流。三废的废液罐子基本上密封的，而负压侧的吹气段在罐子的液面上部，罐子内部气体充满有害辐射气体，而在检修时忘记关闭根阀或者无供气的情况下，负压侧的引压管就很容易将罐内有害气体传导出来，因此需要增加防止废气回流的措施，譬如在负压侧的管道上增加止回阀。

四、结语

吹气装置在三废系统的应用范围相当广泛，本文通过对吹气装置及相关组件的原理进行分析介绍，结合现场实际，总结出一些处理缺陷的经验以及一些改进措施，对同类问题的处理具有一定的指导意义。