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重錘式樹脂料位計在某核電廠的應用

作者:鴻興而泰 來源:本站 發表時間:2019-4-28 21:38:57 查看:

要:對放射性樹脂進行準確地料位測量在國內核電系統是一個急需解決的難題。本文介紹了用重錘式料位計測量樹脂的原理以及在國內某核電廠的使用情況,并對其優缺點進行了詳細的分析,該方法具有測量準確、操作簡單、維修方便、安全可靠的特點,適合于對核電廠放射性樹脂的料位測量。為獲得更準確的測量結果,在測量前對被測樹脂進行充分混合和靜置是必要的,該方法為其它核電廠測量樹脂料位提供了參考。

關鍵詞:重錘式料位計;樹脂;測量方法;分析

 

離子交換樹脂常用于核電廠的水處理工藝中。且用于核島內工藝系統的樹脂一般都不再生處理,當樹脂失效后,采用直接更換。據文獻報道[1],在正常運行中,一臺百萬千瓦級的核電機組每年要產生10-30m3放射性的廢樹脂,而這些廢樹脂一般先貯存特殊的貯槽中,等待進一步的處理。在廢樹脂的貯存和后續處理中,對樹脂料位進行準確測量是非常必要的。但因樹脂屬于固-液混合物,且含有放射性,不宜采用常規的方法進行測量。目前國內也有人在研究采用一種測量廢樹脂界面高度的裝置[2],但在放射性樹脂料位測量的應用報道還較少。本文介紹了用重錘式料位計的測量原理以及在某核電廠首次應用于放射性樹脂的測量,并分析了用重錘式料位計測量樹脂料位法的優缺點。

1 測量原理

典型重錘式料位計的結構如圖1所示,當接到探測命令時,由一臺微型異步電機驅動繞線輪正向轉動,使鋼絲繩向前運動,帶著掛在鋼絲繩底端的測量傳感器以一定的速度勻速下降;當傳感器接觸被測物表面時,停止繼續下降,鋼絲繩因失去傳感器重力作用,受到向下張力減小,此時靈敏杠桿動作,觸發微動開關,內置的中央處理器根據得到的信號計算出下降鋼絲繩的長度,顯示在儀表顯示器上,并輸出4-20mA的信號;與此同時立即發出電機反轉命令,鋼絲繩帶著傳感器上升,直到限位銷觸發限位開關,電機停轉,測量傳感器回到初始位置,完成一次測量過程。

為測量放射性廢樹脂的料位,某核電廠在一個容積為30m3 的低放樹脂貯槽和一個容積2m3的廢樹脂貯槽上各設置了一套重錘式料位計。本文以后者為例,介紹其使用情況。在該貯槽上設置的是一臺德國VEGA公司生產的LOT369型重錘式料位計,采用一個Φ245mm質量為850g的多孔不銹鋼圓盤作為測量傳感器。在該貯槽上還設置了一套攪拌裝置,以保證樹脂能夠在貯槽中能夠分布均勻。

2 樹脂料位測量

2.1 測量方式對結果的影響


在貯槽中裝入一定量的樹脂,用該料位計對樹脂料位進行

重現性檢測。采用兩種方法進行檢測:第一種方法是在每次測量前用攪拌裝置將樹脂充分混勻,并靜置5至10分鐘后,進

結果表明:用第一種方法測量重現性較好,樹脂層高度的測量結果在650mm上下波動,誤差在±5mm范圍內,與樹脂的實際高度相符;第二種方法樹脂層高度呈持續下降趨勢,前后達差值達15mm。分析其原因,在測量過程中,樹脂面受傳感器下降的多次沖擊,以及每次完成測量后傳感器迅速提升的瞬間對測點樹脂面擾動的影響,在同一測量位置處形成凹坑造成測量結果差異。

2.2 料位計標定

向貯槽中添加一定體積的樹脂,加入相應的水量,使樹脂完全淹沒,每次測量前用攪拌器將樹脂與水充分攪拌,待樹脂完全靜置后,再用料位計測量樹脂層的高度。每個樹脂高度層測量3次,取其平均值。測量結果見表2。


3 應用情況

3.1 重錘式料位計的優點

3.1.1測量準確性好

用重錘式料位計測量樹脂時,采用了多孔的不銹鋼圓盤作為測量傳感器,因傳感器具備足夠的重量,既使鋼絲繩能夠保持一定的張力,還能保證傳感器在接觸水面的瞬間,能夠克服所受浮力而順利穿過水面,到達樹脂層與水的界面處;同時圓盤狀的探測器還具備足夠大的接觸面積,保證探測器不至于陷入樹脂中而影響測量結果。所以可獲得準確的測得結果。從表

1和表2中可以看出測量值與計算值的最大誤差不超過10mm。

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這對于顆粒度較大的樹脂來說,已經是非常好的結果了。

3.1.2測量范圍大

因重錘式料位計實際上測量的是從繞線輪上解繞下來的鋼絲繩長度,因此選擇足夠長度的鋼絲繩就可獲得更大的測量范圍;針對不同高度的樹脂貯槽,可選擇不同長度的鋼絲繩與之匹配,以保證料位計的測量范圍能夠滿足要求。

3.1.3操作簡單

既可以就地操作并就地顯示測得樹脂高度(mm),也可以使用4-20mA信號輸出實現遠程操作和顯示(%)。就地操作一般用于料位計維修和校驗;而遠程操作和顯示可以使操作人員遠離現場,降低了勞動強度,并減少人員受到放射性輻照劑量。

3.1.4維修方便

由于料位計的鋼絲繩平時收卷在繞線輪上,測量所用的探測器也處于初始位置,不與被測樹脂及覆蓋水長時間接觸,只是在需要測量時,探測器才被放下,短暫地接觸樹脂表面,因此被放射性污染的程度較小;而且該料位計與樹脂貯槽之間采用法蘭連接,在需要維修時,可以將該料位計從法蘭連接處整體拆下,移至安全地點進行維修和校驗,減少人員受到放射性輻照劑量。

3.2 不足之處

在測量過程中,因測量探頭及部分鋼絲繩進入水中,測量完畢就迅速回到初始位置,一部分水被帶入到料位計內部,時間長了,可能會使鋼絲繩及其它部件銹蝕。建議在料位計內設一干燥裝置,每次測量完畢,干燥器能夠自動干燥鋼絲繩及測量探測器。

3.3 使用注意事項

貯槽中應加裝攪拌裝置,在測量前應將樹脂與水充分混合并靜置,以減低或者消除樹脂層表面不平整導致的測量誤差。

測量中若需多次測量取平均值,則需要在每次測量前后,將樹脂攪動,再充分靜置后進行測量。盡量避免由于傳感器的重量帶來的多次測量時,在同一測量位置處形成凹坑產生測量誤差。

為避免損壞重錘式料位計的鋼絲繩和測量探測器,儀表安裝位置應與樹脂入口和出口保持一定的距離,同時要考慮加料形成的樹脂堆積及下料形成的漏斗對料位測量的影響;如果系統中設置了攪拌裝置,還應考慮攪拌裝置的安裝位置與儀表安裝位置的距離。在樹脂加料和排料以及攪拌過程中,不得進行測量操作。如果條件許可,建議在控制邏輯上將樹脂的進料閥、卸料閥、攪拌裝置的啟動與料位計的啟動測量進行聯鎖。

因核電廠放射性樹脂的產生具有一定的時間特性,料位計在一年中的絕大多數時間內處于閑置狀態,需要定期維護,以保證其處理良好狀態。尤其需要注意檢查連接探測器與料位計之間的鏈扣是否牢固,避免探測器在測量過程中意外脫落。


4 結束語

重錘式樹脂料位計在該核電廠已經成功應用近十年,其使用經驗證明,用該方法測量樹脂具有準確度高和穩定性好的特點,完全能夠滿足核電廠對放射性樹脂料位測量的工藝要求,是當前測量樹脂料位最有效的方法之一。






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