吹氣裝置在放射性廢液液位測量中的應(yīng)用及改進(jìn)分析

□夏 浩 潘春娛 紀(jì)生中

核電廠在運(yùn)行期間會產(chǎn)生一些放射性液態(tài)物質(zhì)，在蒸發(fā)排放壓實之前，需要經(jīng)過罐子儲存進(jìn)行衰變，以期達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，由于核電產(chǎn)生的廢液具有放射性，不論是液體還是空氣接觸不僅會導(dǎo)致儀表的腐蝕損壞，而且也會導(dǎo)致檢修人員在檢修儀表的過程中接觸到放射劑量，因此需要一種非液體接觸、空間隔絕的方法來測量液位，而通過空氣引壓原理設(shè)計而成的吹氣裝置成了最好的選擇，沒有接觸輻射的風(fēng)險，且通過實體隔絕后，基本上遠(yuǎn)離儲存廢液的罐子，檢修方便，原理簡單，能夠保持一定的精度。

一、吹氣裝置結(jié)構(gòu)及其原理

(一)吹氣裝置結(jié)構(gòu)。吹氣裝置一般由氣源接口、變送器導(dǎo)壓管接口、吹氣管接口、減壓閥、小流量控制器、浮子流量計以及內(nèi)部連接管組成。

(二)吹氣裝置原理。經(jīng)過設(shè)計后的吹氣裝置，其流量經(jīng)過減壓閥、恒流裝置通過吹氣管道進(jìn)入液體后，氣泡緩慢地從吹氣管道冒出，并保持?jǐn)?shù)量恒定，在吹氣管道底部的氣體壓力PA為液體靜壓pgh與上部空氣壓力PC之和，即

PA=PC+ρgh

而壓力變送器正壓側(cè)的壓力PB為A處氣體的壓力與管道AB之間的壓力損失ΔPAB：

PB=ΔPAB+PA

由此可得出：

PB=ΔPAB+PC+ρgh

而負(fù)壓側(cè)的壓力PD為C處氣體的壓力PC與管道CD之間的壓力損失ΔPCD：

PD=ΔPCD+PC

因此正負(fù)壓測的壓差：

PBD=ΔPAB-ΔPCD+ρgh

圖1 測量原理圖

氣體管道的壓力損失與半徑、流量大小、長度有關(guān)，因此在設(shè)計上盡量讓正負(fù)壓管道距離一致，管徑一致，由于流量都是通過恒流量閥得到的，因此流量也一致，因此兩者流量損失近似一致：

ΔPAB≈ΔPCD

這樣，就得到了：

PBD=ρgh

因此通過測量BD之間的差壓PBD，就能夠得到罐子的液位高度h。

二、可能的缺陷分析及處理

(一)變送器超量程。

1.對現(xiàn)場的變送器進(jìn)行校驗。發(fā)現(xiàn)在允許的誤差范圍內(nèi)，排除變送器變壞了的可能，在現(xiàn)場對變送器進(jìn)行五點(diǎn)法打壓，發(fā)現(xiàn)控制畫面可以顯示出來數(shù)值，排除變送器到顯示通道不通的可能。

2.對吹氣裝置本體進(jìn)行檢查。拆下恒流裝置后的管道接口，在有氣體的情況下，用手堵住拆下的管道口，看恒流裝置的浮子是否回歸為0，如果回歸為0，則表示從恒流裝置到出口此段的氣體沒有泄露，因此排除了吹氣裝置本體損壞或者泄露的可能。

3.對回路進(jìn)行泄露排查。一是關(guān)閉變送器的三閥組，單獨(dú)對負(fù)壓側(cè)進(jìn)行吹掃，在關(guān)閉負(fù)壓側(cè)根閥的情況下，其浮子流量顯示為0，在打開根閥的情況下，其浮子流量顯示為正常；二是對正壓側(cè)進(jìn)行吹掃，在關(guān)閉正壓側(cè)根閥的情況下，其浮子流量計顯示為0，而在打開正壓側(cè)根閥的情況下，其浮子流量顯示為零，因此基本上可以判斷是正壓側(cè)管道根閥至吹氣管道底部這部分堵塞，而罐子處于停運(yùn)狀態(tài)，因此對罐子進(jìn)行加熱，并用氣體對其管道進(jìn)行吹掃，消除堵塞后，變送器顯示正常。

(二)變送器指示不穩(wěn)。壓力變送器指示壓力不穩(wěn)，先排除由于工況的真實波動導(dǎo)致的壓力不穩(wěn)，接著可能的原因是吹氣管或變送器導(dǎo)壓管和接頭存在泄露，此時需要檢查泄露部位，并旋緊或更換接頭。

(三)恒流裝置浮子無流量顯示。當(dāng)吹氣裝置顯示無流量指示，此時可能的原因為小流量控制閥關(guān)閉，此時可旋開小流量控制閥；在打開小流量控制閥的情況下，也可能是因為減壓閥的輸出壓力不當(dāng)，此時需要調(diào)節(jié)減壓閥式輸出壓力維持在0.2～0.4MPa；或者是由于吹氣管路堵塞導(dǎo)致氣體不通暢，此時就需要用較高壓力的氣體對管路進(jìn)行吹氣，以消除淤塞。

(四)恒流裝置浮子超量程。同樣當(dāng)吹氣裝置流量顯示超量程，此時也需要對小流量控制閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，對減壓閥的輸出壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，如果發(fā)現(xiàn)還是無法降低流量指示浮子到正常位置，此時可能就是流量控制閥的損壞，需要進(jìn)一步的維修或者返廠處理。

(五)恒流裝置浮子上下浮動。當(dāng)吹氣裝置流量不穩(wěn)定或者浮子在上下抖動，此時可能的原因是吹氣裝置未保持垂直安裝，因此浮子在重力和浮力的作用下產(chǎn)生抖動，這時就需要重新安裝吹氣裝置，重點(diǎn)是保持浮子流量計的玻璃管與地面保持垂直；也可能是由于各密封部位有松動漏氣，導(dǎo)致壓力流量不穩(wěn)，此時就需要檢查密封部位，然后旋進(jìn)接頭，當(dāng)以上方法無法奏效，可能就是流量控制閥的損壞，也需要進(jìn)一步的維修或者返廠處理。

三、改進(jìn)措施

(一)防止結(jié)晶堵塞。在罐體停運(yùn)狀態(tài)下或者無氣體情況下，就會在深入罐子管道的出氣口結(jié)晶或者因為其他固體顆粒凝結(jié)于管道內(nèi)，此時就會由于管道堵塞，無法測出真實的液位，更嚴(yán)重的是直接讓變送器超量程，讓主控畫面顯示洋紅，或者是液位開關(guān)SN產(chǎn)生報警，為了預(yù)防這種情況就需要提前做好措施或者增加一些設(shè)計上的改進(jìn)。先是保證氣體一直處于持續(xù)供應(yīng)狀態(tài)，另外盡量保持罐子內(nèi)部的廢液有一定的溫度，超過其結(jié)晶的溫度，防止其結(jié)晶。也可以在設(shè)計上提出改進(jìn)措施，譬如在底部管道上進(jìn)行特殊的設(shè)計，上下各切割出一個圓形的V形口，這樣使空氣出來后既可以是穩(wěn)定而微小的氣泡，也可以防止懸浮顆粒或者結(jié)晶體進(jìn)入到管內(nèi)，這樣就能減少管子的堵塞。另外也可以在吹氣管引出罐子的頂部垂直的地方，加裝一個帶有“T”接頭的管道，這樣就能夠在堵塞后，在無法加大氣體疏通的情況下，可以用一特質(zhì)的細(xì)長棒狀物伸入吹氣管中，強(qiáng)行進(jìn)行機(jī)械疏通。

(二)防止廢氣回流。三廢的廢液罐子基本上密封的，而負(fù)壓側(cè)的吹氣段在罐子的液面上部，罐子內(nèi)部氣體充滿有害輻射氣體，而在檢修時忘記關(guān)閉根閥或者無供氣的情況下，負(fù)壓側(cè)的引壓管就很容易將罐內(nèi)有害氣體傳導(dǎo)出來，因此需要增加防止廢氣回流的措施，譬如在負(fù)壓側(cè)的管道上增加止回閥。

四、結(jié)語

吹氣裝置在三廢系統(tǒng)的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，本文通過對吹氣裝置及相關(guān)組件的原理進(jìn)行分析介紹，結(jié)合現(xiàn)場實際，總結(jié)出一些處理缺陷的經(jīng)驗以及一些改進(jìn)措施，對同類問題的處理具有一定的指導(dǎo)意義。