核電廠開關量儀表安裝調試

林信桐+劉煦

【摘 要】儀表和控制是核電廠的兩大核心，儀表是控制系統的“眼睛”，對核電的安全、經濟運行起至關重要的作用。本文作者參與過核電機組的安裝與調試期間積累的一些經驗匯編，從原理為出發點，通過原理和實際的對照，總結了核電廠常見的開關量儀表的安裝和調試注意事項，旨在給初使用者提供現場學習參考。

【關鍵詞】核電廠；開關量；儀表安裝

1 開關類儀表的測量原理

開關類儀表是自動控制系統中最經典、最簡單的控制元件，也是最原始的應用，一般都是通過微動開關等一些機械彈簧、杠桿等機械構件將機械量轉換為開關信號。為純機械形變導致微動開關動作。比如壓力開關，當壓力增加時，作用在不同的傳感壓力元器件（膜片、波紋管、活塞）產生形變，將向上移動，通過欄桿彈簧等機械結構，最終啟動最上端的微動開關，使電信號輸出。

核電常用的開關類儀表從原理上常見的包括：波紋管式壓力開關、膜片式差壓開關、浮子液位開關、溫度開關等，其中溫度開關一般也是利用溫包內填充氣體膨脹使波紋管動作觸發開關量信號，因此與波紋管式壓力開關類似。以下以波紋管式壓力開關和浮子液位開關作典型介紹。

2 波紋管壓力開關

壓力開關是一種簡單的壓力控制裝置，當被測壓力達到額定值時，壓力開關可發出警報或控制信號。

從常見的波動管式壓力開關內部結構看，壓力的變化轉換為波紋管的機械伸縮變化，由機械桿傳遞這種變化觸動微動開關從而產生壓力開關信號。一般的壓力開關由外部看可見兩個標尺板，上部為設定值指示板，下部為回差調節指示板，無當前溫度指示板。值得注意的是，設定值指示板僅是定性的顯示當前定值，指示誤差可能非常大，不可作為計量的標準。回差一般情況下無需調整。

儀表開關內部的機械結構一般都會有紅色封漆禁止未經授權人員調整內部結構，調試時僅可調節定值和回差調整螺絲，且一般情況下回差也不需調整，默認為A位置附近。

3 浮子液位開關

浮子液位開關的工作原理基于簡單的浮力原理，即彈簧被重于液體的浮子加載，浮子浸沒在液體時，浮力產生變化，致使彈簧向上移動，由于彈簧公在液位移動到浮子上時移動，因此彈簧移動A始終是浮子移動距離B的一小部分，彈簧上端連接有一個磁套管C，該磁套管在非磁性的隔離管D的范圍內移動，彈簧移動導致磁套管吸引裝在樞軸上的磁鐵E，使位于隔離管外的開關機構F動作，內置式限位止檔可以防止彈簧在液體波動的情況下過度移動。

浮子液位開關定值的調整比較簡單，一般調整開關組件相對內部磁棒的相對位置即可，但是調整過程必須用液體介質進行標定，嚴禁“紙上談兵”直接用卷尺進行調整。對于定值較大，懸掛浮子的金屬軟繩較長，無法在實驗室實現這么高的真實水位，則可用水位換算法來實現，如某一液位開關，定值為高報2m，但是其懸掛位置距現場基準點4m，即正常情況下其懸掛繩長有約2m左右，實驗室不可能仿真4m的懸掛高度和2m的水來進行真實校驗，水位換算法具體步驟如下：

a. 將牽引浮子的金屬繩適當收縮至實驗室條件可以模擬的水位值，比如50cm，即浮子距儀表頭的繩長0.5m左右，此值無需準確。注意浮子下部多余的金屬繩要盤好，不可與標定設備的底部或側壁接觸。

b. 自然懸掛浮子液位開關，注意必須保證浮子液位開關表頭、掛繩、浮子在同一豎直線上。測量無水時浮子頂部距表頭的長度為a。

c. 注水，到浮子中部時緩慢注入直到開關的常開點接通，記錄此時浮子頂部距表頭的長度為b，在浮子上用標簽筆畫出觸發報警時浮子上的水位線。

d. 排水，直至浮子的常開點斷開，在浮子上用標簽筆畫出觸發報警消失時浮子上的水位線。

e. 浮子安裝到就地，梳理金屬牽引繩，因為報警值為距離標準點2m，因此調整浮子位置，把自然狀態下浮子上部標畫的報警水位線對應對2+（a-b）的位置，即可實現報警值標定。

f. 對于多浮子多定值的液位開關，標定原理類似。

4 開關的接線方法

大部分開關類儀表的接線都有三個接線端子，一般標記為“NO”、“NC”、“COM”，分別代表的含義是常開點、常閉點、公共端，也有僅標記1、2、3標識，需自己根據內部電線的顏色判斷常開常閉點。

所謂常開、常閉點的概念，初次理解起來可能有些別扭，一般這種“常”的概念是指正常情況下，可以理解為“沒有被測量介質時的狀態”，如壓力開關的常開點，理解為未接壓力時常壓下的狀態為斷開的觸點；液位開關的常閉點，理解為儀表未放在液體系統時狀態為閉合的觸點。所以，如果某壓力開關測量低報警值，則正常的接線應接常閉點和公共端，某液位開關測量高報警值，則正常接線應接常開點和公共端。

因安裝圖紙不規范、安裝工人經驗不足等多種原因限制，調試過程中，發現大部分開關量儀表端接錯誤，現場修改費時費力。以下摘錄幾種接線錯誤的典型案例供學習參考：

4.1 Georgin公司產品（快速插頭）

Georgin是著名的開關量儀表生產企業，在核電機組有較多應用。

此類儀表一般在表蓋后都畫有接線示意圖，如這塊Georgin壓力開關，其內部端接端子上標識了3、30、31三個字符，3、30注釋為“switch slosed for T

4.2 Georgin公司產品（普通端接）

與快速插頭式Georgin產品不同，此類壓力、溫度開關的電纜直接由現場人員接至儀表內部端子上，不用制作快速插頭。但是端接方式與以上類似，儀表內部標識3、30、31標識清晰，只需理解3-30為常閉點，3-31為常開點即能正確按端接圖紙接線。

4.3 Baumer產品

該類型儀表主要分布在通風系統，電纜直接連到儀表端子上，表蓋反面已明顯標注端子1，2，3 作用，但現場接線箱通常用3，30，31 表示，錯誤率較高，但現場改正較容易。同樣的，Baumer產品也都在儀表蓋板背后繪有詳細的接線說明。

但是正因為標繪了1、2、3的標識，反而可能導致現場端接錯誤，一般端接人員會想當然的把電纜的1、2、3線芯與1、2、3端子完全對應，犯了經驗主義錯誤，系統手冊11.5章規定的1號線芯為公共端，需要將1號線芯接入2號端子，同樣2號線芯需要接入常閉點1端子，3號線芯需要接入常開點3端子。

4.4 Magnetrol 及MIP浮子液位開關

該類型儀表比較多，分布在核島各工藝系統，電纜直接連到儀表端子上，且端子上已標明3，30，31 三個點，錯誤率較低，現場改正較容易。Magnetrol 及MIP浮子液位開關一般有兩種開關組件，一種是微動開關封閉式，即整個開關組件像一個封閉的鐵罐頭，一種是能看到微動開關的。封閉式微動開關組件上有明顯的接線標識，普通微動開關為1、2、3標識。因為磁桿及微動開關的重力作用，一般中間接線端子為公共端，上部為常閉點，下部為常開點。需要注意的是，對于多浮子的液位開關，接線柱的開關組件順序即浮子的上下順序。

【參考文獻】

[1]邵文.福清核電廠液位儀表的應用與探索[J].自動化儀表，2014，02：40-42+45.

[2]鄭智敏.核電廠汽輪機跳機風險控制與管理方法探討[J].中國高新技術企業，2015，02：84-86.

[責任編輯：王偉平]