摘要：通過(guò)對福清核(he)電廠1,2#機組(zu)的在線流(liu)量儀表 應(ying)用情況進(jin)行學習和(hé)總結，分析(xi)核電廠在(zài)線流量儀(yi)💋表選型設(she)計的注意(yì)事項，給出(chu)了核電廠(chang)中在線流(liú)量儀表選(xuǎn)型♊設計的(de)要點和難(nán)點。在現行(háng)的核安㊙️全(quan)法規要求(qiú)下對于後(hòu)續新建核(hé)電廠在線(xian)流量儀表(biǎo)選型設計(ji)具有一定(ding)的指導意(yi)義。
0引言
　　流(liu)量測量在(zài)核電廠監(jiān)控系統中(zhōng)具有舉足(zu)輕重的作(zuò)🌂用☀️。與其它(ta)熱工檢測(cè)儀表相比(bǐ)，在線流量(liang)測量技術(shu)和儀表類(lei)型更多🔞樣(yàng)，選型設計(jì)更複雜。福(fú)清核電廠(chang)1,2#機組（主輔(fǔ)系🐕統）使用(yòng)了421塊在線(xian)流量計，包(bao)含了節流(liu)裝置（ 孔闆(pǎn)流量計 和(he)文丘裏）、浮(fu)子、容積式(shi)、 電磁流量(liang)計 、 渦街流(liu)量計 和 超(chāo)聲波流量(liàng)計 六大類(lèi)型，涉及多(duo)種工況，各(gè)種類型所(suo)占比例分(fèn)布如圖1所(suo)示。本文從(cong)在線流量(liang)計可測性(xìng)和可靠性(xìng)對流量儀(yi)表選型設(shè)計🌐注意🛀事(shì)項進行分(fen)析，并輔以(yǐ)實際案例(lì)分析。

1核電(diàn)廠在線流(liu)量計可測(cè)性
　　各類在(zài)線流量計(jì)的可測性(xing)，主要考慮(lǜ)介質參數(shù)、适用口徑(jìng)和❌直💁管段(duàn)要求。
1.1介質(zhi)參數
　　介質(zhì)參數主要(yào)包括介質(zhì)的類型、密(mi)度、粘度、允(yǔn)許的壓損(sun)值以及各(ge)種工況下(xia)所測介質(zhì)的溫度、壓(yā)力和流量(liàng)範圍（電磁(ci)流量計還(hai)需要考慮(lü)介質的電(dian)導率是否(fou)在可測範(fan)圍之内）。
①單(dān)一介質的(de)類型主要(yao)是指氣體(tǐ)和液體，一(yī)般情況，容(róng)積式💁流量(liàng)計和電磁(ci)流量計隻(zhi)用來測量(liàng)液體；其它(tā)流量計對(duì)于兩種⭕單(dān)一介質均(jun)可測。
②密度(dù)在體積流(liu)量測量中(zhong)至關重要(yao)，常溫常壓(yā)下的介質(zhi)密度是穩(wěn)定的，是可(kě)校準的，密(mi)度不穩定(dìng)的情況主(zhǔ)要是🌂指氣(qì)體，比🐇如蒸(zheng)汽等，一般(bān)需要溫壓(yā)補償🔅進行(hang)流量校正(zheng)。
③粘度主要(yào)是液體介(jiè)質參數，對(duì)于所有與(yu)介質直接(jie)‼️接觸的流(liu)量計都有(yǒu)關系，主要(yào)是影響測(ce)量精度，尤(yóu)♋其是對于(yú)容積式流(liu)🤩量計🔞這種(zhong)機械接液(ye)部件直接(jiē)🏃測量的流(liú)量計影響(xiǎng)較大。
④一般(bān)情況，流量(liang)測量産生(sheng)壓損最大(da)的是容積(ji)式流量☂️計(ji)，其☁️次是節(jiē)流式差壓(ya)流量計，沒(méi)有壓損的(de)是超聲波(bō)流量計和(hé)🔞電磁流量(liang)計。
⑤溫度和(he)壓力也是(shì)影響流量(liang)計使用的(de)重要指标(biao)，節流式差(chà)壓流量計(jì)、電磁流量(liàng)計對于溫(wēn)壓适用性(xing)最💘強；浮子(zǐ)流量計中(zhong)玻璃管浮(fu)子流量計(ji)隻能用于(yu)低溫低壓(ya)工況；容積(ji)式流量計(ji)對📱壓力不(bu)✌️敏感，但是(shi)在高溫下(xia)容易熱膨(peng)脹🚩變形，溫(wen)度太低又(you)會導緻材(cái)質變脆，所(suo)以隻适用(yòng)于-30~160℃溫度🌈範(fan)圍；超聲波(bō)流量計在(zài)測量氣體(ti)的時候要(yao)求P≥0.3MPa。
⑥流量範(fan)圍主要是(shi)指最小流(liú)速和量程(chéng)比。一般情(qíng)況下㊙️，流量(liang)測量均爲(wèi)滿管流，不(bú)同流量計(ji)能測量的(de)最小流🤞速(sù)是有限值(zhi)的，比如♻️渦(wo)街流量計(jì)常壓條件(jian)可㊙️測最小(xiao)流速爲0.4m/s，電(dian)磁流量計(ji)可測最小(xiǎo)流速0.1m/s等。量(liang)程🈚比是流(liú)量計的重(zhòng)要參數，一(yi)般情況下(xia)，差壓變送(sòng)器的量程(chéng)比一般爲(wèi)3：1，最大可達(da)10：1；浮子流量(liang)計最大可(kě)達🏒10：1；容積式(shi)、渦街、電👅磁(cí)和超聲波(bo)的量程比(bi)均可到✍️30：1或(huò)者40：1。
1.2适用口(kou)徑
　　絕大部(bù)分的流量(liang)計需要與(yu)工藝管道(dao)直接連接(jie)，對于工藝(yì)管道的口(kou)徑，不同的(de)流量計有(yǒu)不同的适(shi)用範圍，非(fēi)特殊情況(kuàng)一般不進(jin)行變徑處(chù)理。一般情(qíng)況下， 節流(liú)式差壓流(liú)量計 适用(yong)于DN≥50的管徑(jing)； 浮子流量(liang)計 可以用(yong)于DN<50的管徑(jing)，最大不超(chāo)過DN250；容積式(shi)流量計适(shì)用于DN15~DN500；渦👅街(jiē)流量計适(shì)用于DN15~DN400；電磁(cí)流量計适(shi)用于DN2.5~DN3000；超聲(shēng)波流量😘計(jì)原🚶理上對(dui)口徑無㊙️要(yào)求，尤其擅(shàn)用于大口(kǒu)徑流量測(ce)👉量。
1.3直管段(duan)要求
　　除了(le)浮子流量(liang)計和容積(jī)式流量計(ji)對直管段(duan)基本沒💞要(yao)🌈求✏️以外，其(qi)它流量計(ji)對于直管(guǎn)段均有要(yào)求，而且前(qian)👅後（上😄下遊(you)）直管段越(yuè)長越好，如(rú)表1所示。

　　不(bú)同流量計(ji)廠家對于(yu)直管段的(de)最小長度(dù)有不同的(de)要求，在很(hěn)多工程中(zhong)，普遍采用(yong)的最小直(zhí)管段長度(du)爲前10D後5D。
2核(hé)電廠在線(xiàn)流量計可(ke)靠性
　　在滿(man)足可測性(xìng)之後，需要(yào)考慮流量(liàng)計的可靠(kao)性。核🐆電産(chǎn)品首先要(yao)考慮滿足(zu)現行相關(guān)核安全法(fa)規對設備(bèi)♉等級的要(yào)求，其✊次要(yào)考慮儀表(biǎo)的精度、響(xiang)應時間、環(huán)境因素和(hé)校準維🆚護(hù)。
2.1設備等級(ji)
　　目前國内(nèi)獲得審批(pi)的核電項(xiàng)目中，核安(an)全局要求(qiú)安裝在安(ān)全級管道(dao)的流量儀(yí)表保持抗(kang)震完整性(xing)，即流量儀(yi)💃表的😍機械(xiè)🐆部件抗震(zhen)等級與工(gōng)藝管道抗(kàng)震等級保(bao)持一🔆緻，并(bing)對儀表材(cai)料和焊接(jie)增加了相(xiàng)關要求；對(duì)于流量儀(yi)📞表的電氣(qì)🙇🏻部件，需要(yào)根據其執(zhi)🔴行的功能(néng)來确定是(shì)1E級或者NC級(jí)。
2.2精度
　　不同(tóng)的工況和(he)監控聯鎖(suo)要求對流(liú)量計的輸(shu)出信号有(yǒu)不🏃同🔞的精(jīng)度要求（考(kǎo)慮線性度(dù)、遲滞性與(yǔ)重複性因(yīn)素在内的(de)參考精度(du)）。常見的在(zai)線流量計(ji)中，精度最(zui)高的是容(róng)積式流量(liang)計，次之是(shì)節流式差(cha)壓流量計(ji)和渦❄️街流(liu)量計，再次(cì)之是電磁(ci)流量計，精(jīng)度最🌏差的(de)是浮子流(liu)量計和超(chāo)🧡聲波流量(liàng)計。
2.3響應時(shí)間
　　響應時(shi)間（量程中(zhōng)值附近，在(zài)10%的階躍輸(shū)入變化下(xia)，輸出上升(shēng)或下降63.2%需(xu)要的時間(jiān)）在流量計(ji)參與聯鎖(suǒ)控制的時(shi)候至關重(zhong)要。平時說(shuo)的響應時(shi)間主要是(shi)指變送器(qì)（包括工作(zuo)和功能類(lèi)似于變送(song)器的二次(ci)儀表）輸出(chū)電信号的(de)時間，需要(yào)靈敏度特(te)别🥰高的聯(lian)鎖控制場(chang)合要求響(xiǎng)應時間很(hěn)短，比如ms級(ji)，普通的監(jian)控⁉️顯示則(zé)對響💜應時(shi)間沒有特(tè)殊要求，幾(ji)秒鍾甚👈至(zhi)幾十秒鍾(zhōng)都可滿足(zu)要求。一般(bān)來說，節流(liú)式差壓流(liu)量🧡計和電(diàn)磁流量計(jì)的變送單(dān)元響應時(shi)間普遍可(kě)以達到0.5S以(yi)内，渦街和(hé)容積式還(hái)有超聲波(bō)基本都可(kě)以控制在(zai)1s内。
2.4環境因(yin)素
　　環境因(yin)素是決定(dìng)儀表是否(fǒu)可以長期(qī)穩定工作(zuo)的重要因(yin)素之一，主(zhǔ)要是輻照(zhào)、振動和水(shui)塵。
　　輻照對(duì)于儀表的(de)長期穩定(ding)工作是一(yi)個挑戰，對(dui)于♻️安♈裝布(bu)置在輻照(zhào)區域（指紅(hong)、橙、黃區）的(de)在線流量(liang)計🏃‍♀️，必須具(ju)備抗輻照(zhao)能力。比如(rú)XREA059MD在嶺澳二(er)期選用重(zhong)慶🔱川儀一(yī)體式電磁(cí)流量計，在(zai)方福項目(mù)中選用上(shàng)海光華電(dian)磁🌏流量計(jì)，因光華所(suo)供電磁流(liú)量計轉換(huàn)器🐅部分不(bu)能滿❓足黃(huang)區的抗💚輻(fu)照能力，所(suo)以分體安(an)裝，把轉換(huan)器安裝♍布(bu)置到綠區(qu)房間，福清(qing)二期選用(yong)E-mag電磁流量(liang)計，因其滿(man)足黃區的(de)輻照強度(du)，又回歸一(yi)體式🙇🏻。
　　振動(dòng)對渦街流(liú)量計和超(chāo)聲波流量(liàng)計的工作(zuo)有較大影(ying)響♌，比如一(yī)般壓電式(shì)渦街流量(liang)計可耐受(shòu)0.2g的振動，電(diàn)容式渦街(jiē)流量計可(ke)耐受0.5~1g的振(zhen)動。這幾類(lèi)流量計都(dōu)不能适用(yong)于強振動(dong)場所，在弱(ruò)振動場合(he)，可以采取(qu)相關❓減振(zhen)措施⁉️，但是(shi)仍然會對(dui)這幾類儀(yi)表長期穩(wěn)定工作帶(dài)來較大影(ying)響。
　　水塵是(shi)任何工況(kuang)都必須考(kao)慮的因素(su)，我們遵照(zhao)IEC529-1976外殼防護(hu)等級，對現(xian)場儀表可(kě)能出現的(de)環境影響(xiǎng)進行分析(xi)，進而規定(dìng)此處的儀(yi)表所應具(ju)備的防護(hu)等級IPXY（X代表(biao)防塵能力(lì)，Y代表防水(shuǐ)能力）。
2.5安裝(zhuāng)、校準和維(wei)護
　　儀表安(an)裝是儀表(biǎo)選型設計(ji)必須要考(kǎo)慮的問題(tí)，除了流量(liàng)計☔本身安(ān)裝有簡易(yi)和繁瑣之(zhi)分，測點所(suo)在㊙️位置是(shi)否方便流(liu)量計進行(háng)安裝也必(bì)須要考慮(lǜ)。相對來說(shuō)節流式差(cha)壓流量計(ji)是安裝最(zui)繁瑣也是(shì)最👣容易發(fa)生洩漏的(de)，而法蘭式(shì)安裝的其(qi)它一體型(xing)流量計安(an)裝相💃🏻對方(fang)便，尤其是(shì)純機械計(ji)量模式的(de)儀❄️表，在隻(zhi)需就地顯(xiǎn)示的時候(hou)尤其方便(biàn)。
　　所有的流(liú)量計都需(xu)要定期校(xiào)準和維護(hu)，某些工況(kuang)不适合頻(pín)♍繁對儀表(biǎo)進行校準(zhun)和維護，比(bi)如高輻照(zhào)區等，需要(yao)儀表有較(jiào)好的重複(fu)性和較長(zhǎng)壽命。
3核電(diàn)廠流量計(ji)選型設計(jì)案例
　　本章(zhang)選取福清(qing)核電廠1,2#機(ji)組中的設(shè)備冷卻水(shui)系統主泵(beng)（001/003PO）入🔴口流量(liang)選型設計(ji)案例進行(háng)分析。
3.1可測(ce)性分析
該(gāi)流量測點(diǎn)的介質參(cān)數、管道口(kǒu)徑和前後(hou)直管段長(zhang)度如⛹🏻‍♀️下：
介(jiè)質類型：除(chu)鹽水流向(xiàng)：水平
密度(dù)：975kg/m3動力粘度(du)：0.378cP溫度：75℃
壓力(li)：1.2MPa.g
流量範圍(wei)：2136/2838/3718m3/h（近2m/s~3.65m/s，量程比(bi)近2：1）
最大允(yǔn)許壓損：13.6KPa
口(kou)徑：24”直管段(duan)：11m（近18D）
對該流(liu)量測點的(de)流量計選(xuan)型進行可(ke)測性分析(xi)如🎯下🤟：
①介質(zhì)類型是液(yè)體，六大類(lèi)流量計均(jun)滿足測量(liang)要求；
②除鹽(yán)水電導率(lü)太低，不适(shi)合用電磁(ci)流量計；
③動(dòng)力粘度0.378cP情(qing)況下最大(da)允許壓損(sun)13.6KPa，不适合用(yòng)容積式流(liú)量計💞。國内(nèi)㊙️最好的容(róng)積式流量(liang)計廠家合(hé)肥精大，在(zài)動力粘度(dù)<30mpa.S（30cP）時，流量❗計(ji)在最大流(liú)量下運行(hang)時的壓損(sǔn)也有幾十(shí)KPa，最🐅大可達(dá)80KPa。
④密度、溫度(dù)、壓力和量(liang)程比都在(zai)常見流量(liàng)計可測範(fàn)圍内。
⑤24”的口(kǒu)徑，不适合(he)用浮子流(liú)量計和渦(wo)街流量計(jì)。
⑥測點所在(zài)管道可提(tí)供18D直管段(duàn)，基本滿足(zú)前10D後5D的最(zuì)短直💃🏻管段(duàn)⁉️要求。
經過(guo)可測性分(fen)析，可選用(yong)的流量計(jì)類型有節(jie)流式🏒差⛹🏻‍♀️壓(yā)流量計🈲和(he)超聲波流(liú)量計。3.2
可靠(kao)性分析
①該(gai)流量測點(dian)所在工藝(yi)管道安全(quan)等級爲3級(jí)，抗震等👣級(ji)爲1F，該流量(liang)測點需要(yào)在KIC進行指(zhǐ)示并在流(liu)量低于500m3/h時(shí)報警，并作(zuo)爲⁉️PAMS1信号進(jin)BUP顯示。根據(ju)本文2.1的内(nei)容，要求在(zai)線流量計(jì)機械部件(jian)抗震等⚽級(ji)爲1F，電氣部(bù)件（二次儀(yí)表）爲1E級設(shè)備，目前隻(zhi)有核級變(biàn)送器具備(bei)1E級電氣設(shè)備要求，所(suo)以排除超(chāo)聲波流量(liang)計和‼️插入(ru)式流量計(jì)，該處隻能(néng)選用節流(liú)式差壓流(liu)量計。
②該處(chu)流量測點(diǎn)所選流量(liang)計參考精(jīng)度要求≤0.5%，功(gong)能精度👌≤2%，節(jie)流式差壓(yā)流量計可(ke)以滿足要(yào)求。
③該處流(liu)量測點所(suo)選流量計(jì)響應時間(jian)要求≤0.4s，可以(yi)從常見的(de)變🏃🏻送器廠(chang)家艾默生(shēng)、羅斯蒙特(te)和霍尼韋(wéi)爾☂️中選擇(zé)合适的型(xing)号。
④該測點(dian)所在區域(yù)是輻射分(fen)區中的白(bái)區，對變送(song)器外殼和(he)本體沒有(yǒu)耐輻照要(yào)求，防護等(děng)級要求也(yě)較低，隻✌️有(you)IP55。
綜上所述(shù)，該處流量(liang)測點隻适(shi)合選用節(jiē)流式差壓(ya)流量🐉計，與(yu)福🌏清核電(diàn)廠1,2#機組中(zhōng)該處的實(shí)際儀表選(xuan)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻型相同。
4結(jie)論
　　核電廠(chǎng)在線流量(liang)儀表的選(xuǎn)型設計，要(yao)同時保證(zhèng)可測性和(hé)可靠性。本(ben)文通過對(dui)福清核電(dian)廠1,2#機組在(zai)線流量儀(yi)表應用情(qíng)況進行學(xué)習，總結分(fen)析了常見(jiàn)在🐕線流量(liàng)計的選型(xíng)設計注意(yi)事項，對後(hòu)續核電廠(chang)在🌈線流量(liang)儀表選型(xing)設計具有(yǒu)一定的參(cān)考意義。

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