摘 要：壓水堆核電站中，一回路水位測量主要用于監(jiān)測堆芯淹沒情況的壓力容器水位測量和用于監(jiān)測穩(wěn)壓器的汽水雙相狀態(tài)穩(wěn)壓器水位測量，兩種水位測量都廣泛采用了差壓式儀表。針對實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)的偏差以及不容易采用傳統(tǒng)方法校驗(yàn)的問題，本文對測量原理和交叉驗(yàn)證的方法進(jìn)行了分析，提出了更加方便可行的方法，從而更好地保證了核電站的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。
0 引言
壓水堆核電站在停堆之后堆芯核燃料仍有穩(wěn)態(tài)功率百分之幾的衰變熱產(chǎn)生，需要持續(xù)地冷卻。因此，監(jiān)測一回路冷卻水的裝水量有著十分重要的意義。目前，國內(nèi)CNP1000和CPR1000等廣泛建造的“二代加”核電技術(shù)均采用了差壓式變送器測量一回路水位。差壓式儀表通過測量承壓容器頂部和底部的差壓，經(jīng)過密度補(bǔ)償后計算實(shí)際液位值。一回路水位測量主要用于監(jiān)測堆芯淹沒情況的壓力容器水位測量和用于監(jiān)測穩(wěn)壓器的汽水雙相狀態(tài)穩(wěn)壓器水位測量。
1 一回路儀表的使用
堆芯水位測量和穩(wěn)壓器水位測量，取樣點(diǎn)在一回路的不同標(biāo)高和位置，如圖1所示。
RCP007/008/011MN使用了分體式壓差變送器，用于表征熱態(tài)穩(wěn)壓器的液位，測量范圍為-6m～3.8m。
RCP012MN使用了羅斯蒙特差壓變送器，用于表征冷態(tài)穩(wěn)壓器的液位，測量范圍為-6m～3.8m。
RCP090-095MN使用了
智能差壓變送器，用于測量壓力容器液位 [1] 。RCP090/091MN在開蓋/泄壓模式下量程為8.5m～13.35m。在壓力殼模式下，用于CCMS堆芯液位測量。
RCP098MN為差壓變送器，用于表征冷態(tài)一回路液位，測量范圍8.7m～20m。
本文針對穩(wěn)壓器水位測量以及堆芯水位測量等儀表進(jìn)行分析。
1.1 穩(wěn)壓器水位測量儀表
RCP007/008/011MN：正常運(yùn)行時，穩(wěn)壓器內(nèi)部是汽液兩相，負(fù)壓側(cè)用冷凝罐將蒸汽冷凝成水，然后水壓作用在隔離膜片上，最后通過毛細(xì)管把壓力傳遞到儀表。RP模式下穩(wěn)壓器內(nèi)的壓力是155bar，溫度在345℃左右，儀表計算書采用此狀態(tài)下的液體密度計算得來。因此，RCP007/008/011MN指示熱態(tài)狀態(tài)下的穩(wěn)壓器液位 [2] 。
RCP012MN：負(fù)壓側(cè)有冷凝罐，指示常溫、常壓下穩(wěn)壓器的液位，在一回路充排水過程中，給予操作員以指示。RCP012MN的儀表計算書采用了壓力1bar，溫度30℃狀態(tài)的液體密度進(jìn)行計算。因此，RCP012MN指示的是冷態(tài)下的穩(wěn)壓器液位。
RCP098MN：沒有設(shè)置隔離器，負(fù)壓側(cè)測點(diǎn)和RCP012MN同一個冷凝容器取出。但是正壓側(cè)測點(diǎn)取自一回路主管道。計算書同樣采用了壓力1bar，溫度30℃狀態(tài)的液體密度進(jìn)行計算。因此，RCP098MN指示的仍然是冷態(tài)下的一回路液位。
1.2 壓力容器水位測量
RCP090-095MN采用了6000變送器，雙隔離器結(jié)構(gòu)，用于堆芯水位測量。其中 RCP090/091MN為窄量程、RCP092/093MN為寬量程、RCP094/095MN為參考量程 [3] 。寬量程和窄量程的
智能壓力變送器有兩個測點(diǎn)，上測點(diǎn)位于壓力容器通風(fēng)口處，下測點(diǎn)位于堆芯測量系統(tǒng)密封組件處。寬、窄量程公用這對下測點(diǎn)，在靠近測點(diǎn)處安有金屬隔離膜盒以隔離一回路冷卻劑。金屬隔離膜盒與
微差壓變送器之間用金屬壓力管線連接，金屬壓力管線中為真空充滿除鹽水以傳遞壓力。
參考差壓變送器及其隔離膜盒與寬、窄量程儀表安裝在相同位置，用以模擬失水事故時安全殼內(nèi)溫度升高，水的密度減小后由測量毛細(xì)管中的除鹽水所產(chǎn)生的壓力，在后續(xù)的數(shù)據(jù)處理過程中對因此造成的損耗進(jìn)行補(bǔ)償處理 [4] 。
CCMS堆芯液位測量計算。沒有主泵或僅有一臺主泵運(yùn)行時，窄量程儀表參與水位運(yùn)算。當(dāng)有兩臺泵及以上運(yùn)行時，寬量程儀表參與水位運(yùn)算 [5] 。正常穩(wěn)態(tài)運(yùn)行中，當(dāng)寬量程投入使用時，壓力容器已經(jīng)不是雙相狀態(tài)，因?yàn)樗鼫y量的只是一回路的壓差，并不是一回路水位的實(shí)際值。
2 一回路水位測量儀表的功能驗(yàn)證
堆芯水位測量和穩(wěn)壓器水位測量的可用性是核電站監(jiān)控的重點(diǎn)參數(shù)之一，但是傳統(tǒng)的定期校準(zhǔn)方法卻存在很大的局限性。以交叉校準(zhǔn)的方式來進(jìn)行功能驗(yàn)證，能夠有效地解決這個問題。
為了評估傳感器偏差對其功能的危害程度，對于測量儀表的驗(yàn)證采用了兩種不同的準(zhǔn)則：功能驗(yàn)證準(zhǔn)則以及傳感器驗(yàn)證準(zhǔn)則。
功能驗(yàn)證準(zhǔn)則、傳感器驗(yàn)證準(zhǔn)則以及準(zhǔn)則計算方法均源自EDF所作的故障概率研究，它是在“探測降級或失效的準(zhǔn)確性”和“測量值不準(zhǔn)確的概率”這兩者之間權(quán)衡的結(jié)果。此外，這種權(quán)衡結(jié)果也取決于驗(yàn)證所使用的方式及冗余通道的數(shù)目。
2.1 傳感器驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)：C( mv )
其目的是預(yù)防設(shè)備降級。設(shè)備準(zhǔn)則基于比功能允許誤差更為嚴(yán)格的傳感器技術(shù)精度。傳感器技術(shù)精度來源于傳感器固有的不確定度。若經(jīng)過診斷后發(fā)現(xiàn)偏差值超出傳感器驗(yàn)證準(zhǔn)則，其通常的后繼行動是執(zhí)行完整的校驗(yàn)。但是這種偏差被認(rèn)為不影響功能，需要提高關(guān)注等待合適的窗口處理。
傳感器驗(yàn)證準(zhǔn)則基于被驗(yàn)證傳感器的技術(shù)精度ε(t)，它能夠探測到50％的可能降級。通過冗余傳感器或者試驗(yàn)傳感器間的交叉比較進(jìn)行驗(yàn)證**************
其中，ε(t)：被驗(yàn)證傳感器的技術(shù)精度。
2.2 功能驗(yàn)證準(zhǔn)則C( fv )（即交叉比較的驗(yàn)證準(zhǔn)則）
其目的是探測可能的失效。功能準(zhǔn)則基于傳感器的功能允許誤差，它包含了傳感器正常工作時的功能裕度。當(dāng)偏差超出功能驗(yàn)證準(zhǔn)則時，必須立即進(jìn)行糾正性維修。功能驗(yàn)證準(zhǔn)則根據(jù)傳感器功能允許誤差δ(FS)而計算，它能夠探測95%的可能失效。通過冗余傳感器間交叉比較進(jìn)行驗(yàn)證
2.3 RCP007/008/011MN和RCP012MN的功能驗(yàn)證
現(xiàn)象：為了擴(kuò)大比較范圍，需要拿RCP007/008/011MN和RCP012MN進(jìn)行交叉驗(yàn)證，雖然測量取壓點(diǎn)相同，但是示數(shù)不能直接拿來用于交叉比較。
原因分析：RCP007/008/011MN在熱態(tài)（292℃）下標(biāo)定，而RCP012MN在冷態(tài)（25℃）下標(biāo)定。交叉比較需要在同樣的狀態(tài)下，所以要把它們變換到同一個狀態(tài)下的水平（或稱之為真實(shí)水平）進(jìn)行比較。
2.4 RCP098MN與RCP012MN的功能驗(yàn)證
RCP098MN的功能驗(yàn)證，可以使用同樣在冷態(tài)標(biāo)定的RCP012MN進(jìn)行交叉比較。
驗(yàn)證的前提條件：在一回路排水時驗(yàn)證，堆芯水位穩(wěn)定；參考探頭012MN已經(jīng)在滿功率時和007/011MN進(jìn)行了驗(yàn)證；但是RCP012MN參考值須按RCP098MN量程進(jìn)行修正。
3 結(jié)論
基于M310技術(shù)的“二代加”改進(jìn)壓水堆1000MW核電技術(shù)采用的差壓式液位計測量一回路水位，廣泛應(yīng)用于國內(nèi)的核電站中。本文通過對一回路水位測量儀表的使用、原理和交叉比較方法的分析探討，對其運(yùn)行維護(hù)具有一定的借鑒意義。
