华龙一号9ZLT系统蒸发净化单元仪表安装修改优化

华龙一号9ZLT系统蒸发净化单元仪表安装修改优化

盛巍巍，张文林

中国核电工程有限公司华东分公司，浙江海盐

摘要：废液处理系统（ZLT）对收集的废液进行过滤、除盐、或蒸发处理和监测。ZLT系统共有六大单元，其中蒸发净化单元的仪表在安装方面有较多的改动。本文通过介绍华龙一号9ZLT系统蒸发净化单元所遇到的问题以及在仪表安装方面的修改及优化，为后续核电机组在相关仪表设计、安装、调试提供参考借鉴。

关键词：蒸发、仪表安装、修改优化

1、废液处理系统蒸发净化单元简介

蒸发净化单元用于处理含有化学污染物的废液，该单元内部主要的测量仪表包括WSD蒸汽流量计9ZLT100MD, 9ZLT101MD,9ZLT100MQ/100MN/101MN组成的蒸发器液位测量系统等。

2、WSD蒸汽流量计9ZLT100MD

9ZLT100MD是测量元件为文丘里管的差压式流量计，测量介质为加热蒸汽。根据安装标准图中说明，其适用的传感器标准为D045，如图一所示。

图一 传感器标准D045差压变送器 仪表低于取压点—蒸汽

2.1.9ZLT100MD安装存在的问题

在执行蒸发净化单元相关试验时发现9ZLT100MD的安装位置要高于取压口高度，且仪表安装与9ZLT100MD的仪表管道ISO图不一致。经查阅仪表管管道ISO图，发现该仪表管道ISO中仪表的安装高度是高于取压口高350mm，而且从取压口至仪表，其仪表管道的坡度一直为单向向上，这与ISO图纸上标注的传感器标准图不一致。

9ZLT100MD测量的是蒸汽流量，需要确定仪表的安装高度与取压口之间的关系，否则会对流量测量产生较大影响,也会对蒸汽流量控制产生不利影响。当仪表安装高度高于取压口时，需要保证仪表管中的冷凝水能够回流至蒸汽管道中，不产生水封现象；当仪表安装高度低于取压口高度时，需要保证仪表管单向坡度向下。

2.2.问题分析与处理

根据仪表安装高度、取压口高度和传感器安装标准图，可以考虑以下几种安装方式（1）：传感器标准D045 差压变送器 仪表低于取压点—蒸汽；（2）D050 差压变送器 仪表高于取压点—蒸汽；（3）传感器标准D507 流量测量 差压变送器测量管道压力损失（蒸汽）。

2.2.1.参考传感器安装标准D045形式进行安装

2.2.1.1降低仪表安装位置

由于取压口高度为350mm，而仪表需要安装低于350mm，如果在本层地面安装，无法满足该高度条件，而且安装高度太低有被水淹的风险。因此考虑将9ZLT100MD安装位置修改到下层，仪表安装支架上，安装方式可以参考标准图D045。该种处理方案改动量较小，能有效处理仪表管中冷凝水封的问题，不过设计人员因下层是黄区而未同意修改。

2.2.1.2提高取压口位置

因仪表安装位置高度至少需要有PE400mm，如果能将取压口位置提高一定高度即可以满足安装标准D045要求。这种处理方案需要将整条蒸汽管道抬高，管道上面的阀门等设备均需要进行相应修改，改动量较大，因而未采用。

2.2.2.参考传感器安装标准D050形式进行安装

如图二所示，这种安装方式需要保证仪表管从取压口至仪表单向坡度向上，以便于蒸汽冷凝后的水回流至蒸汽管道中。

图二 传感器标准D050  差压变送器 仪表高于取压点—蒸汽

由于传感器标准D050中，取压口是垂直向上的，而现场安装的文丘里管的取压口是水平的。按照该传感器安装标准，需要将整段文丘里管截取下来重新焊接。因设计认为取压口水平对于该种类型安装也是可以的，因而直接修改进行试验。进行试验后，发现该种安装能够保证压力稳定的传递，但是仪表管中仍然有水冷凝导致水封，影响流量测量的准确性，蒸汽流量测量值偏小。

2.2.3.参考传感器标准D507形式进行安装

如图三所示，在仪表的正负压测分别设置一个高于仪表和取压口的冷凝罐，冷凝罐与取压口间采用1/2" SCH 10S的碳钢管连接，管子有足够大坡度，以保证冷凝的水能够回流至蒸汽管道。

图三 传感器标准D507图

经验证，该种安装方式能有效的解决仪表管水封而导致的流量测量失准问题，但由于仪表差压量程较小，水平面的细微波动会对流量造成波动，稳定效果不如采用传感器安装标准D045形式安装。

3、9ZLT100MQ/100MN/101MN组成的蒸发器液位测量系统

蒸发器液位测量系统由9ZLT100MQ、9ZLT100MN、9ZLT101MN组成。其中9ZLT100MQ是通过测量某一个固定高差的取压点间的压差来计算浓缩液的密度；9ZLT100MN是窄量程液位计，参与9ZLT013VP的调节与控制；9ZLT101MN是宽量程液位计，不参与控制。

3.1.蒸发器液位系统测量原理介绍

未修改前的蒸发器液位相关仪表安装如图四所示。

图四 未作修改前的仪表安装示意图

其液位计算过程如下：f2为液位零点；ρ1为仪表充硅油密度；ρ2为除盐水密度，假设液位的距离地面的高度为L，9ZLT100MN测量的差压为dp1(为正)；9ZTL101MN测量的差压为dp2（为正）；9ZLT100MQ测量的差压为dp3（为正）。

（1）利用9ZLT100MQ实时计算浓缩液密度ρ（g/cm3）：

    （1）

       （2）

（2）100MN的液位计算l（m）：

    （3）

（3）101MN的液位计算l（m）：

      （4）

通过现场测量仪表正负压测取压口高度，平衡罐高度，代入公式（2）、（3）、（4）既可以分别求出浓缩液密度及液位。

3.2.调试过程中遇到的问题分析及处理

4.2.19ZLT101MN平衡罐补水管线优化

9ZLT100MN和9ZLT101MN负压侧都有一个平衡罐，正常投运液位仪表之前需要将平衡罐的水补到平衡罐中平面，如果补水不足，会使两个液位计产生偏差。两个平衡罐是同一条补水管线，水源是WND,经过一个减压孔板9ZLT010DI后送至两个平衡罐。

WND水源管网压力有0.67MPa左右，但9ZLT010DI的孔径仅有0.1mm，而孔板下游的管径有13.7mm，水流先经过9ZLT100MN负压侧平衡罐后再流向9ZLT101MN负压侧的平衡罐。WND水流经过减压后水流较小，水流基本流往9ZLT100MN负压侧的平衡罐，导致9ZLT101MN负压侧平衡罐补水异常。

由此，将补水管线做了少量修改，由先后流经两个平衡罐补水修改为同时给两个平衡罐补水，修改前后的补水管线示意图如图五所示。经验证，修改后9ZLT100MN和9ZLT101MN负压侧平衡罐补水正常。

图五 左侧为修改前，右侧为修改后

4.2.29ZLT100MQ密度计接管优化

9ZLT100MQ测量准确性至关重要，因为密度影响水位测量，而水位测量影响9ZLT013VP的调节。在试验过程中，出现了9ZLT100MQ最低下降至0.85g/cm3的现象。由于密度的大幅下降，导致了9ZLT100MN液位出现突增，影响蒸发的液位控制。

密度计计算密度的模型中，假定从蒸发器内部液位至隔离容器处的密度都是一致的。但实际上，从取压口至隔离容器中间的管道只要出现向下走的管道，竖直管道的温度就会变为常温。管道中水只有在有热对流的情况下，管道中的水的温度才不会下降至常温。按照原来的安装方式，密度计正压测（上取压口）有近850mm的竖直管道，竖直管道内的液体的密度会大于蒸发器内液体的密度。而且测量的仅仅只有两个隔离容器之间的高度500mm的对应的差压。如果出现压力扰动，压力扰动占比相对较大，更容易对密度计造成影响。

针对以上问题，将密度计正压测接管修改成水平管连接至隔离容器。一方面减小竖直管段长度，尽量使整个管道温度与蒸发器保持一致；一方面尽量增加正负隔离容器之间的距离，减小压力扰动对于密度测量的影响和增加测量的准确度。

4、总结

9ZLT系统蒸发净化单元调试过程中经历了许多意想不到的问题，通过设计、调试人员的摸索，制定了相应的处理方法。调试就是一个不断发现问题、解决问题的一个过程，所遇到的问题都是宝贵的经验财富，希望以上内容能为后续核电机组在相关仪表设计、安装、调试等方面提供参考借鉴。

参考文件

[1]中国核电工程有限公司.传感器标准图-NSSS.07122NI-YK59 B CFC. 2017,12