核電廠纜式浮球液位開(kāi)關(guān)選型及安裝方式的改進(jìn)

魏祖榮　劉建忠

【摘 要】福清核電1、2、9號(hào)機(jī)組核島排氣和疏水系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)RPE系統(tǒng)）絕大部分疏水地坑采用纜式浮球液位開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)液位的自動(dòng)控制。在日常運(yùn)行期間曾多次發(fā)生過(guò)浮球液位開(kāi)關(guān)因微動(dòng)開(kāi)關(guān)銹蝕或與其他設(shè)備干涉導(dǎo)致液位開(kāi)關(guān)無(wú)法正常動(dòng)作的情況。當(dāng)疏水地坑的液位達(dá)到疏水泵啟停設(shè)定值時(shí)，若液位開(kāi)關(guān)無(wú)法動(dòng)作，疏水泵將無(wú)法正常啟停，會(huì)導(dǎo)致疏水泵空吸或地坑中放射性廢水滿溢的情況。本文介紹了一種新型纜式浮球液位開(kāi)關(guān)及新的安裝方式，以解決浮球微動(dòng)開(kāi)關(guān)老化銹蝕及浮球與其他設(shè)備干涉問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】疏水地坑;纜式浮球液位開(kāi)關(guān);316L不銹鋼;立體式安裝

中圖分類(lèi)號(hào)： TH816文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 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 背景介紹

2018年12月，福清核電1號(hào)機(jī)組1RPE015PS（地坑編碼）發(fā)生放射性廢水溢流到非放射性區(qū)域事件。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)由于地坑上游管道逆止閥故障導(dǎo)致1RPE015PS來(lái)水量急劇增加，當(dāng)?shù)竭_(dá)自動(dòng)排水水位時(shí)，由于1RPE015SN（浮球液位開(kāi)關(guān)編碼）與疏水泵出口軟管干涉，1RPE015SN無(wú)法正常觸發(fā)啟泵信號(hào)，地坑來(lái)水不斷增加導(dǎo)致放射性廢水滿溢，污染了廠房其他非放射性區(qū)域。后續(xù)對(duì)1、2、9號(hào)機(jī)組RPE系統(tǒng)的43個(gè)地坑的122個(gè)纜式浮球液位開(kāi)關(guān)的動(dòng)作性能及干涉情況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)普遍存在浮球存在干涉和微動(dòng)開(kāi)關(guān)氧化銹蝕問(wèn)題，極大地影響了RPE系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。

2 浮球開(kāi)關(guān)的基本介紹

2.1 組成結(jié)構(gòu)

纜式浮球液位開(kāi)關(guān)包含四個(gè)部分：信號(hào)電纜、配重塊、浮球及微動(dòng)開(kāi)關(guān)。三線制信號(hào)電纜線標(biāo)分別為NC、NO、COM，一般高液位浮球開(kāi)關(guān)選擇接常開(kāi)觸點(diǎn)，低液位浮球開(kāi)關(guān)選擇接常閉觸點(diǎn);配重塊一般安裝在浮球上方約200mm處，可以實(shí)現(xiàn)浮球的穩(wěn)定翻轉(zhuǎn)，動(dòng)作性能最佳;浮球外形酷似球體，內(nèi)部固定一個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)與信號(hào)電纜連接，浮球內(nèi)充以惰性氣體，浮球內(nèi)外有密封要求 [1]，防止微動(dòng)開(kāi)關(guān)銹蝕老化。

2.2 安裝方式

纜式浮球液位開(kāi)關(guān)一般垂直掛在疏水地坑中，如圖1在安裝時(shí)需注意浮球動(dòng)作長(zhǎng)度l不得大于信號(hào)電纜與坑壁的水平距離L，一般要求距離L需大于2倍的動(dòng)作長(zhǎng)度l，防止浮球動(dòng)作時(shí)與坑壁干涉;信號(hào)電纜與疏水泵吸水口的水平距離M需大于600mm，避免疏水泵吸水口的吸力影響液位開(kāi)關(guān)動(dòng)作;浮球液位開(kāi)關(guān)與坑底的距離D需大于疏水泵吸水口與坑底的距離d，防止疏水泵空吸導(dǎo)致電機(jī)損壞。通常每個(gè)疏水坑至少會(huì)配置3個(gè)浮球液位開(kāi)關(guān)：低報(bào)開(kāi)關(guān)、高報(bào)開(kāi)關(guān)、高高報(bào)開(kāi)關(guān)，且這些浮球開(kāi)關(guān)并排分散安裝。目前福清核電RPE系統(tǒng)的所有纜式浮球液位開(kāi)關(guān)均采用“分散式安裝”方式[2]。

2.3 工作原理

浮球液位開(kāi)關(guān)內(nèi)部固定高靈敏的微動(dòng)開(kāi)關(guān)，與信號(hào)電纜連接。當(dāng)液位上升到一定高度，由于浮球被固定在配重塊上，不再隨液位上浮，開(kāi)始改變浮球的上揚(yáng)角度，當(dāng)浮球上揚(yáng)角度大于30°時(shí)，浮球內(nèi)微動(dòng)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)閉合，觸發(fā)高報(bào)信號(hào)，疏水泵開(kāi)始排水;反之當(dāng)液位下降到一定高度，浮球上揚(yáng)角度小于10°時(shí)（受回差影響，消報(bào)角度一般會(huì)小點(diǎn)），浮球內(nèi)微動(dòng)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)斷開(kāi)，觸發(fā)低報(bào)信號(hào)，疏水泵停止排水。因此，通過(guò)設(shè)置不同液位高度的浮球液位開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)疏水地坑液位的自動(dòng)控制和報(bào)警功能。

3 開(kāi)關(guān)卡澀及干涉問(wèn)題分析

目前，福清核電1、2、9號(hào)機(jī)組RPE系統(tǒng)纜式浮球液位開(kāi)關(guān)出現(xiàn)多次疏水泵無(wú)法正常啟停的情況，直接原因是浮球微動(dòng)開(kāi)關(guān)卡澀、浮球與其他設(shè)備干涉。針對(duì)浮球開(kāi)關(guān)卡澀問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)浮球開(kāi)關(guān)進(jìn)行解體檢查，發(fā)現(xiàn)浮球?yàn)樗芰喜馁|(zhì)（聚丙烯），長(zhǎng)期浸泡在高溫放射性廢水中，浮球容易老化脆化，導(dǎo)致密封失效，水汽侵入浮球內(nèi)，導(dǎo)致微動(dòng)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)氧化銹蝕;針對(duì)浮球干涉問(wèn)題，對(duì)浮球開(kāi)關(guān)的安裝方式進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)大部分疏水坑空間狹小，不能滿足“分散式安裝”方式的要求，導(dǎo)致浮球開(kāi)關(guān)容易與疏水泵、坑壁及出口軟管等設(shè)備發(fā)生干涉。

4 開(kāi)關(guān)選型及安裝方式的改進(jìn)

4.1 開(kāi)關(guān)選型的改進(jìn)

原纜式浮球液位開(kāi)關(guān)的浮球材質(zhì)為P.P聚丙烯，是由兩個(gè)半球壓制而成，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的高溫浸泡和輻照，可能導(dǎo)致密封失效。將原浮球材質(zhì)替代為316L不銹鋼，兩半球采用激光焊接而成，可以很好地解決高溫輻照脆化、密封失效問(wèn)題。同時(shí)，升級(jí)后的液位開(kāi)關(guān)耐溫性能提高，從原先的80℃提高到100℃，更適合在高溫介質(zhì)中工作。同等工作環(huán)境下，不銹鋼浮球液位開(kāi)關(guān)的性能比塑料浮球液位開(kāi)關(guān)更佳。

4.2 安裝方式的改進(jìn)

福清1、2、9號(hào)機(jī)組RPE系統(tǒng)的纜式浮球開(kāi)關(guān)采用“分散式安裝”方式，這種安裝方式獨(dú)立性較好，在開(kāi)關(guān)檢修更換過(guò)程中，不會(huì)影響到其他開(kāi)關(guān)的運(yùn)行，但是這種安裝方式要求每個(gè)浮球開(kāi)關(guān)之間留有一定距離防止互相纏繞，對(duì)空間大小要求較高。本文提出另一種“立體式安裝”方式如圖2，同一個(gè)疏水地坑中不同動(dòng)作定值的浮球液位開(kāi)關(guān)可以安裝在一根繩纜上（繩纜下方系上重錘），不同定值的液位開(kāi)關(guān)固定在繩纜上的不同高度，從而在同一立體空間上實(shí)現(xiàn)液位的多點(diǎn)控制功能。這種安裝方式空間利用率高，干涉的幾率大大降低，可以很好地解決浮球與其他設(shè)備干涉的問(wèn)題，且開(kāi)關(guān)與開(kāi)關(guān)之間的干擾也幾乎可以忽略，極大地提高了纜式浮球開(kāi)關(guān)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文詳細(xì)介紹了纜式浮球液位開(kāi)關(guān)的基本構(gòu)成和工作原理，從浮球材質(zhì)和安裝方式兩個(gè)方面分析問(wèn)題，得出根本原因，并提出合理化的改進(jìn)措施，解決了福清核電1、2、9號(hào)機(jī)組RPE系統(tǒng)的纜式浮球開(kāi)關(guān)動(dòng)作卡澀及干涉問(wèn)題，不斷提高RPE系統(tǒng)設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性，同時(shí)也為其它系統(tǒng)的纜式浮球液位開(kāi)關(guān)的改造工作提供經(jīng)驗(yàn)與參考。

【參考文獻(xiàn)】

[1]廖圣勇.非核級(jí)浮子液位開(kāi)關(guān)規(guī)格書(shū).2009.

[2]姜百華，趙文浩.核島疏水排氣系統(tǒng)手冊(cè).2010.