[发明专利]核电厂蒸汽发生器水位测量系统及测量方法

说明书

技术领域

本发明属于核电厂蒸汽发生器水位测量领域，更具体地说，本发明涉及一种核电 厂蒸汽发生器水位测量系统及测量方法。

背景技术

在核电厂中，蒸汽发生器(SG)二回路的水由反应堆及其一回路系统所产生的热量 加热，产生的蒸汽被输送到常规岛推动汽轮机做功发电，因此，二回路具有足够的水装量是 反应堆堆芯被正常冷却和机组正常发电的保证，也是机组冷停堆阶段蒸汽发生器湿保养功 能实现的保证。

请参阅图1，在已知核电站中，蒸汽发生器二回路水装量由蒸汽发生器水位直接表 征，冷停堆阶段的蒸汽发生器水位采用差压式水位计进行测量。差压式水位计的工作原理 是把水位高度的变化转化为差压变化，根据差压和水位的对应关系得到蒸汽发生器20内的 实际水位高度。由于在机组冷停堆阶段，蒸汽发生器二次侧内的流体状态仍旧是汽、水两 相，因此在差压变送器10的参考液位侧设置一个冷凝罐14，冷凝罐14和蒸汽发生器20的汽 相空间相连，使参考液位维持不变。差压变送器10的测量侧和蒸汽发生器20的液相连接，该 侧压力随着水位变化。因此，差压变送器10的测量差压ΔP也就随着水位的变化而变化，测 量差压ΔP和被测水位之间的关系为：

ΔP＝ρ_r×g×H-[ρ_w×g×h+ρ_s×g×(H-h)]---式(1)；

在式(1)中：ΔP为差压变送器10的测量差压(Pa)；ρ_r为差压变送器10的参考液位 侧水密度，近似为环境温度下的水密度(kg/m³)；H为差压变送器10的参考液位高度，等于冷 凝罐14自由液面和蒸汽发生器底部取压管接口的高度差(m)；ρ_w为蒸汽发生器内水的密度 (kg/m³)；h为蒸汽发生器内的水位高度(相对于底部取压管接口，m)，即被测水位；ρ_s为蒸汽 发生器内蒸汽的密度(kg/m³)；g为重力加速度(9.8m/s²)。

对于蒸汽发生器水位测量来说，在水位测量装置安装完成后，H即为常数；反应堆 厂房内环境温度基本恒定，ρ_r亦可确定。因此，差压变送器10的测量差压ΔP就只和蒸汽发 生器内的水位高度h以及蒸汽发生器20内的水、蒸汽的密度ρ_w、ρ_s有关。

在已知核电厂蒸汽发生器水位测量中，均是直接给定了差压变送器10的工作工 况，也就是设定了式(1)中的ρ_w、ρ_s为常数。因此，测量差压ΔP和蒸汽发生器内的水位高度h 就是线性关系，通过测量差压ΔP就可以得到蒸汽发生器20内的水位。显然，如果机组处于 非给定状态，蒸汽发生器20内水和蒸汽的密度ρ_w、ρ_s就会和设定值存在偏差，进而导致水位 测量偏差。事实上，冷停堆阶段的蒸汽发生器20处于湿保养状态或者启动前的准备状态时， 温度变化区间为15℃～120℃，跨度较大，因此水位测量偏差也就会相应增大。例如，当蒸汽 发生器20的工作温度为120℃、实际水位为16m时，若使用给定状态为50℃的差压变送器10 测量水位，根据公式(1)计算出的测量水位为16.75m，与实际水位的偏差达到0.75m，误差很 大。

有鉴于此，确有必要提供一种不受蒸汽发生器内水、汽密度变化影响的核电厂蒸 汽发生器水位测量系统及测量方法。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种不受蒸汽发生器内水、汽密度变化影响的核电厂蒸 汽发生器水位测量系统及测量方法，以提高冷停堆阶段蒸汽发生器水位测量的精度。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种核电厂蒸汽发生器水位测量系统，其 包括差压变送器、冷凝罐、温度仪表和数字化水位计算系统；差压变送器的测量侧连接蒸汽 发生器底部的取压管，参考液位侧连接冷凝罐；冷凝罐和蒸汽发生器顶部的汽相空间相连， 使参考液位维持不变；温度仪表用于测量蒸汽发生器内水的温度T，数字化水位计算系统与 差压变送器、温度仪表分别电连接，用于接收二者的差压信号和温度信号，并计算出蒸汽发 生器内的水位高度。