[發明專利]一種新型核燃料后處理廠蒸發器過程檢測和調試系統

在審

• 申請號: 201810341240.6
• 申請日: 2018-04-17
• 公開（公告）號: CN108766612A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 吳珂;李曉薇;張博;陳朝東;馬世海;崔國華
• 申請（專利權）人: 中國核電工程有限公司
• 主分類號: G21F9/08
• 分類號: G21F9/08;G01D21/02;G05B19/04
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311
• 代理人: 田明;任曉航

本發明涉及一種新型核燃料后處理廠蒸發器過程檢測和調試系統，包括控制器和儀表設備；所述儀表層設備通過基金會現場總線連入所述控制器。本發明的有益效果在于：采用基金會現場總線(Foundation Fieldbus，簡稱FF)智能設備替代傳統設備，采用FF總線型智能設備對過程參數進行測控將4?20mA和熱電偶等模擬量信號變為更精確的數字量信號在總線上進行傳輸，有助于提高傳輸精度和效率。

技術領域

本發明屬于核工程設備領域，具體涉及一種新型核燃料后處理廠蒸發器過程檢測和調試系統。

背景技術

非沸騰自然循環蒸發器是核燃料后處理工程中一種重要的設備，利用蒸發器可實現放射性廢液的濃縮，減少廢物貯存量，達到廢物最少化。由于蒸發器的工作條件苛刻并伴有“紅油”爆炸的危險，精確測量蒸發器運行過程中的各種參數并嚴格控制蒸發器的運行條件是非常重要的。蒸發器重要的檢測參數包括液位、密度、溫度和壓力，這幾個參數都是保證蒸發品質和蒸發器安全必不可少的。

由于介質具有放射性，蒸發器放置在屏蔽的設備室中，人員不能近距離觀測，因此液位、密度和溫度采用了非接觸式的間接測量方案，其中液位和密度采用吹氣式測量法，液位值與進料輸送裝置形成調節回路，控制進、出料液量；溫度采用快速拆裝熱電偶，溫度值與蒸汽入口的調節閥形成調節回路，控制蒸發溫度。壓力由于測的是沒有放射性的飽和蒸汽采用的是普通的壓力變送器，但壓力和溫度共同控制蒸汽入口的開關閥，保護蒸發器安全。

蒸發器的過程檢測流程如圖1所示。

吹氣儀表專用的壓縮空氣經吹氣裝置內減壓過濾器減壓和穩壓后，通過空氣小流量控制器、根閥和吹氣管吹入脈沖萃取柱中。當吹氣管內吹氣壓力高于吹氣管下端管口的靜壓時，壓縮空氣便從吹氣管的下端管口以氣泡形式逸出。調節吹氣裝置的空氣小流量控制器，使壓縮空氣以很小的流量均勻穩定地吹入貯槽，這時測得的壓力幾乎接近下端管口處液位的壓力。此時蒸發器內液位、密度值都可通過相應兩根吹氣管之間測量的差壓值計算得出。計算公式如下：

L＝ΔP_L×10³/(D×g)……………………………………(1)

D＝ΔP_D×10³/(g×H_D)……………………………………(2)

式中：

ΔP_D、ΔP_L——壓差，單位：kPa；

L、H_D——液位高度或測量密度的吹氣管口間距，單位：mm；

D——溶液密度，單位：g/cm³；

g——重力加速度，單位：m/s²。

由公式(1)(2)可知，吹氣測量法雖然避免了儀表與放射性介質的直接接觸，但這種方法儀表測出的是差壓值，不能直接測出所需參數的數值，必須通過其它參數和公式計算才能得出，雖然可以將這些數據傳送到控制器中運算后轉為控制室中操作人員方便可讀的參數，但現場的調試、維護人員只能看到差壓變送器上顯示的差壓值，難以直觀判斷蒸發器的內部狀況。

現有技術中，各個儀表直接連入控制器(如圖2所示)，通過控制器來進行相應的計算并將計算結果輸出給相應執行機構。這樣的不足之處在于控制器負荷較大，一旦出現狀況造成后果較為嚴重，二則調節控制回路反饋較慢，不利于及時調節。

另外，蒸發器的幾個調節控制回路也是將所有檢測參數傳送到控制器經過計算后再傳送回現場設備。現有技術中作為控制器的計算機控制系統往往會承擔多個工藝系統的參數計算和通訊功能，這種相對集中的控制方式仍然存在風險。傳統儀表調試時往往需要操作人員在現場對每塊儀表進行校驗和參數設定，效率較低，且日常維護時很難判斷儀表的狀態。

發明內容