（中核核电运行管理有限公司燃料操作处浙江省嘉兴市）
摘要：本文针对燃料操作系统重水收集箱3523-TK3设计功能不完善，可靠性低等问题，结合现场实际应用经验，分析原始设计不足的关键点，并深入探讨优化方法，最终通过变更改造，增设压力变送器、检测系统交互界面及声光报警等液位监测报警功能，以弥补原始设计的不足。
关键词：可靠性；变更；报警功能；优化
1.重水收集箱3523-TK3介绍
重水堆核电站区别于压水堆核电站的一个很大特点是不停堆换料，装卸料机每天完成堆芯换料的任务，期间需要大量来自主系统的重水对燃料操作系统相关设备进行润滑、密封、冷却和提供动力，而装卸料机必须频繁升降液位以满足不同工况，装卸料机降液位所排出的重水通过重力流入到3523-TK3中。
为了在主控室监测TK3内的液位变化，在TK3的顶部安装了液位探针组件，组件共5根探针，通过3个液位变送器给出“超高”、“高”、“低”、“超低”这4个液位信号，同时将信号传递给盘台指示灯和电站计算机。自动模式下，当水箱内液位到达高液位时，位于水箱底部的重水收集泵P3会自动启动，将重水传回重水储存箱3333-TK1，液位达低液位时，泵自动停止。当处于手动控制状态，如果液位高于超低液位可以通过手动操作启动P3，当液位达低液位时泵会自动停止，但是当液位再次回升至高液位时，泵不会再自动运行。
2.原始设计的不足与改进方案
2.1液位探针控制回路缺陷分析
从机组调试以来，多次发现3523-TK3出现液位指示异常，导致重水收集泵无法按照预期启停。经过反复试验和论证确认原始设计不足，主要包括两点：
1）液位探针性能容易受环境影响，箱体内重水的电导率改变、探针磁接头阻值不稳定以及液位变送器灵敏度漂移等都会影响正确指示。现场5根探针安装在直径约20cm的法兰面上，相互之间的距离较短，通过瓷接头绝缘。TK3内虽是微负压环境，但湿度较大，在法兰内表面与瓷接头外表面极易形成凝结水，导致探针之间绝缘下降，液位变送器内继电器触发给出液位高报或超高报，重水收集泵频繁启动。而当液位变送器故障时，盘台和DI指示也会失真，现场设备失去控制。
2）目前的液位变化仅靠4个盘台灯来指示，当盘台操纵员将35230-HS3#2置于手动位置却没有及时恢复，使P3自动排水功能丧失，可能导致重水溢出的“跑水”事件。
针对以上问题，为提高探针之间的绝缘性能，维修人员在法兰内每根探针瓷接头根部安装了热缩套管，这样即便有凝结水珠，探针之间的绝缘也能得到保障，但其他干扰因素却无法提前干预。同时，为了降低因人员操作失误导致的跑水风险，需为3523-TK3增加一套液位监测系统。
2.2变更设计方案分析与选择
2.2.1液位监测方案分析与选择
常见的液位监测方法有浮球式测量、激光测量、静压式测量等。
浮球式测量，常见的一种液位监测方法，在浮球内带磁性探头，杆子内部对应位置安装液位指示磁性开关，浮球随液位变化而触发相应的磁性开关，给出报警信号。但TK3顶部和其上方空间很局限，无法安装整套磁性装置。
激光测量基于光学检测原理，通过物体表面反射光线至接收器进行检测，光斑小且集中，在TK3顶部开一个小孔即可安装。但其不适用于透明液体的检测，而且当TK3内部液位波动较大时，也会对给出错误检测信号，因此无法实施此方案。
静压式测量是在箱体底部安装压力变送器，利用均匀液体的压强与高度成正比的关系通过测量底部液体压力，换算出液位高度。一般根据所需测量介质的测量范围来选择压力范围，该检测方式要求压力传感器精度高，长期使用需要重复校准。现场如使用此方式，仅需在TK3底部引出一根重水管到传感器，变更实施与后续维护较简单，因此选择此变更方案。
2.2.2压力变送器选择
压力变送器分为普通型和隔离型。普通压力变送器的测量膜盒为一个，能直接感受被测介质的压力和压差；隔离型变送器的测量墨盒接受的是一种稳定液的压力，稳定液被密封在两个膜片之间，外膜片上接受压力信号时通过稳定液传递到普通膜盒上。隔离型变送器主要针对特殊被测介质，而且也可避免因介质结晶残留增加的清理工作，因此选择使用隔离型变送器。
因收集箱下法兰离水平布置的管道高度差500mm，TK3上法兰口离底部水平管道的高度差约2582mm，重水密度1105kg/m3，根据，得出箱体充满水后底部压力为27.989kPa。从施工及
3523-TK3标高示意图
后续可维护性考虑，引压管焊接在3523-V11后端的直管段上，引压管出口与地面标高400mm左右。又测得超高液位尺寸其与引压管之间的绝对高度差约2180mm，对应压力23.63kPa。一般变送器均量程可调和可迁移，为确保精度更高，实际使用量程应占变送器量程的1/4至3/4，因此选择总量程0～40kpa的压力变送器。新增压力变送器要求能反馈2cm级别的液位波动，这就要求压力变送器误差在0.2kPa左右，因此要求新增压力变送器为0.5级。
2.2.3新增检测系统交互界面选择
现场采用压力变送器测量TK3底部引流压力，反馈出4-20mA的电流信号，根据实际换算给出超高、高、低、超低4个对应高度点，并在二次仪表上实时显示出液位变化的曲线图或棒状图。同时，二次仪表可以进行操作，调取历史曲线、历史报警等，便于系统检测。经过筛选对比，最终确定使用浙大中控生产的R3000无纸记录仪，其具备多个模拟量的输入/输出，并具有3路24伏电压输出，可以满足系统运行需求。
2.2.4增加盘台声光报警
因盘台记录仪3523-REC自身带有输入/输出接口，因此可以考虑再利用其已有接口，增加蜂鸣器。当液位达到超高液位时，蜂鸣器发出报警，同时记录仪屏幕增加报警弹窗，配合蜂鸣器发出警报，这样不仅能从视觉上为操纵员的提供报警信息，还能从听觉上直接警醒操作员，保证异常能及时被发现且能立即采取相应措施。
3.现场实施与效果
目前已完成对TK3的一系列变更优化，包括增加压力变送器、记录仪、蜂鸣器报警和屏幕弹窗报警，通过这一系列纵深防御式的变更后，效果立竿见影,未再次出现因设备故障或人因失误而导致的TK3重水溢流事件，保障了机组安全稳定运行。
4.总结
对于设计存在缺陷的设备，需要我们不断的优化与改进，通过设计变更等措施，提高设备可靠性，从根本上提高系统安全稳定性，降低人因失误的发生，确保人员和设备安全。
参考文献
[1]陈树明.核电厂仪表与控制基础.原子能出版社,2010年9月.
[2]秦山CANDU-6核电厂培训教材.第九册.原子能出版社,2000年10月.