林信桐+劉煦

【摘 要】?jī)x表和控制是核電廠的兩大核心，儀表是控制系統(tǒng)的“眼睛”，對(duì)核電的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起至關(guān)重要的作用。本文作者參與過核電機(jī)組的安裝與調(diào)試期間積累的一些經(jīng)驗(yàn)匯編，從原理為出發(fā)點(diǎn)，通過原理和實(shí)際的對(duì)照，總結(jié)了核電廠常見的開關(guān)量?jī)x表的安裝和調(diào)試注意事項(xiàng)，旨在給初使用者提供現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)參考。

【關(guān)鍵詞】核電廠；開關(guān)量；儀表安裝

1 開關(guān)類儀表的測(cè)量原理

開關(guān)類儀表是自動(dòng)控制系統(tǒng)中最經(jīng)典、最簡(jiǎn)單的控制元件，也是最原始的應(yīng)用，一般都是通過微動(dòng)開關(guān)等一些機(jī)械彈簧、杠桿等機(jī)械構(gòu)件將機(jī)械量轉(zhuǎn)換為開關(guān)信號(hào)。為純機(jī)械形變導(dǎo)致微動(dòng)開關(guān)動(dòng)作。比如壓力開關(guān)，當(dāng)壓力增加時(shí)，作用在不同的傳感壓力元器件（膜片、波紋管、活塞）產(chǎn)生形變，將向上移動(dòng)，通過欄桿彈簧等機(jī)械結(jié)構(gòu)，最終啟動(dòng)最上端的微動(dòng)開關(guān)，使電信號(hào)輸出。

核電常用的開關(guān)類儀表從原理上常見的包括：波紋管式壓力開關(guān)、膜片式差壓開關(guān)、浮子液位開關(guān)、溫度開關(guān)等，其中溫度開關(guān)一般也是利用溫包內(nèi)填充氣體膨脹使波紋管動(dòng)作觸發(fā)開關(guān)量信號(hào)，因此與波紋管式壓力開關(guān)類似。以下以波紋管式壓力開關(guān)和浮子液位開關(guān)作典型介紹。

2 波紋管壓力開關(guān)

壓力開關(guān)是一種簡(jiǎn)單的壓力控制裝置，當(dāng)被測(cè)壓力達(dá)到額定值時(shí)，壓力開關(guān)可發(fā)出警報(bào)或控制信號(hào)。

從常見的波動(dòng)管式壓力開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)看，壓力的變化轉(zhuǎn)換為波紋管的機(jī)械伸縮變化，由機(jī)械桿傳遞這種變化觸動(dòng)微動(dòng)開關(guān)從而產(chǎn)生壓力開關(guān)信號(hào)。一般的壓力開關(guān)由外部看可見兩個(gè)標(biāo)尺板，上部為設(shè)定值指示板，下部為回差調(diào)節(jié)指示板，無當(dāng)前溫度指示板。值得注意的是，設(shè)定值指示板僅是定性的顯示當(dāng)前定值，指示誤差可能非常大，不可作為計(jì)量的標(biāo)準(zhǔn)?；夭钜话闱闆r下無需調(diào)整。

儀表開關(guān)內(nèi)部的機(jī)械結(jié)構(gòu)一般都會(huì)有紅色封漆禁止未經(jīng)授權(quán)人員調(diào)整內(nèi)部結(jié)構(gòu)，調(diào)試時(shí)僅可調(diào)節(jié)定值和回差調(diào)整螺絲，且一般情況下回差也不需調(diào)整，默認(rèn)為A位置附近。

3 浮子液位開關(guān)

浮子液位開關(guān)的工作原理基于簡(jiǎn)單的浮力原理，即彈簧被重于液體的浮子加載，浮子浸沒在液體時(shí)，浮力產(chǎn)生變化，致使彈簧向上移動(dòng)，由于彈簧公在液位移動(dòng)到浮子上時(shí)移動(dòng)，因此彈簧移動(dòng)A始終是浮子移動(dòng)距離B的一小部分，彈簧上端連接有一個(gè)磁套管C，該磁套管在非磁性的隔離管D的范圍內(nèi)移動(dòng)，彈簧移動(dòng)導(dǎo)致磁套管吸引裝在樞軸上的磁鐵E，使位于隔離管外的開關(guān)機(jī)構(gòu)F動(dòng)作，內(nèi)置式限位止檔可以防止彈簧在液體波動(dòng)的情況下過度移動(dòng)。

浮子液位開關(guān)定值的調(diào)整比較簡(jiǎn)單，一般調(diào)整開關(guān)組件相對(duì)內(nèi)部磁棒的相對(duì)位置即可，但是調(diào)整過程必須用液體介質(zhì)進(jìn)行標(biāo)定，嚴(yán)禁“紙上談兵”直接用卷尺進(jìn)行調(diào)整。對(duì)于定值較大，懸掛浮子的金屬軟繩較長(zhǎng)，無法在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)這么高的真實(shí)水位，則可用水位換算法來實(shí)現(xiàn)，如某一液位開關(guān)，定值為高報(bào)2m，但是其懸掛位置距現(xiàn)場(chǎng)基準(zhǔn)點(diǎn)4m，即正常情況下其懸掛繩長(zhǎng)有約2m左右，實(shí)驗(yàn)室不可能仿真4m的懸掛高度和2m的水來進(jìn)行真實(shí)校驗(yàn)，水位換算法具體步驟如下：

a. 將牽引浮子的金屬繩適當(dāng)收縮至實(shí)驗(yàn)室條件可以模擬的水位值，比如50cm，即浮子距儀表頭的繩長(zhǎng)0.5m左右，此值無需準(zhǔn)確。注意浮子下部多余的金屬繩要盤好，不可與標(biāo)定設(shè)備的底部或側(cè)壁接觸。

b. 自然懸掛浮子液位開關(guān)，注意必須保證浮子液位開關(guān)表頭、掛繩、浮子在同一豎直線上。測(cè)量無水時(shí)浮子頂部距表頭的長(zhǎng)度為a。

c. 注水，到浮子中部時(shí)緩慢注入直到開關(guān)的常開點(diǎn)接通，記錄此時(shí)浮子頂部距表頭的長(zhǎng)度為b，在浮子上用標(biāo)簽筆畫出觸發(fā)報(bào)警時(shí)浮子上的水位線。

d. 排水，直至浮子的常開點(diǎn)斷開，在浮子上用標(biāo)簽筆畫出觸發(fā)報(bào)警消失時(shí)浮子上的水位線。

e. 浮子安裝到就地，梳理金屬牽引繩，因?yàn)閳?bào)警值為距離標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)2m，因此調(diào)整浮子位置，把自然狀態(tài)下浮子上部標(biāo)畫的報(bào)警水位線對(duì)應(yīng)對(duì)2+（a-b）的位置，即可實(shí)現(xiàn)報(bào)警值標(biāo)定。

f. 對(duì)于多浮子多定值的液位開關(guān)，標(biāo)定原理類似。

4 開關(guān)的接線方法

大部分開關(guān)類儀表的接線都有三個(gè)接線端子，一般標(biāo)記為“NO”、“NC”、“COM”，分別代表的含義是常開點(diǎn)、常閉點(diǎn)、公共端，也有僅標(biāo)記1、2、3標(biāo)識(shí)，需自己根據(jù)內(nèi)部電線的顏色判斷常開常閉點(diǎn)。

所謂常開、常閉點(diǎn)的概念，初次理解起來可能有些別扭，一般這種“?！钡母拍钍侵刚Ｇ闆r下，可以理解為“沒有被測(cè)量介質(zhì)時(shí)的狀態(tài)”，如壓力開關(guān)的常開點(diǎn)，理解為未接壓力時(shí)常壓下的狀態(tài)為斷開的觸點(diǎn)；液位開關(guān)的常閉點(diǎn)，理解為儀表未放在液體系統(tǒng)時(shí)狀態(tài)為閉合的觸點(diǎn)。所以，如果某壓力開關(guān)測(cè)量低報(bào)警值，則正常的接線應(yīng)接常閉點(diǎn)和公共端，某液位開關(guān)測(cè)量高報(bào)警值，則正常接線應(yīng)接常開點(diǎn)和公共端。

因安裝圖紙不規(guī)范、安裝工人經(jīng)驗(yàn)不足等多種原因限制，調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)大部分開關(guān)量?jī)x表端接錯(cuò)誤，現(xiàn)場(chǎng)修改費(fèi)時(shí)費(fèi)力。以下摘錄幾種接線錯(cuò)誤的典型案例供學(xué)習(xí)參考：

4.1 Georgin公司產(chǎn)品（快速插頭）

Georgin是著名的開關(guān)量?jī)x表生產(chǎn)企業(yè)，在核電機(jī)組有較多應(yīng)用。

此類儀表一般在表蓋后都畫有接線示意圖，如這塊Georgin壓力開關(guān)，其內(nèi)部端接端子上標(biāo)識(shí)了3、30、31三個(gè)字符，3、30注釋為“switch slosed for T

4.2 Georgin公司產(chǎn)品（普通端接）

與快速插頭式Georgin產(chǎn)品不同，此類壓力、溫度開關(guān)的電纜直接由現(xiàn)場(chǎng)人員接至儀表內(nèi)部端子上，不用制作快速插頭。但是端接方式與以上類似，儀表內(nèi)部標(biāo)識(shí)3、30、31標(biāo)識(shí)清晰，只需理解3-30為常閉點(diǎn)，3-31為常開點(diǎn)即能正確按端接圖紙接線。

4.3 Baumer產(chǎn)品

該類型儀表主要分布在通風(fēng)系統(tǒng)，電纜直接連到儀表端子上，表蓋反面已明顯標(biāo)注端子1，2，3 作用，但現(xiàn)場(chǎng)接線箱通常用3，30，31 表示，錯(cuò)誤率較高，但現(xiàn)場(chǎng)改正較容易。同樣的，Baumer產(chǎn)品也都在儀表蓋板背后繪有詳細(xì)的接線說明。

但是正因?yàn)闃?biāo)繪了1、2、3的標(biāo)識(shí)，反而可能導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)端接錯(cuò)誤，一般端接人員會(huì)想當(dāng)然的把電纜的1、2、3線芯與1、2、3端子完全對(duì)應(yīng)，犯了經(jīng)驗(yàn)主義錯(cuò)誤，系統(tǒng)手冊(cè)11.5章規(guī)定的1號(hào)線芯為公共端，需要將1號(hào)線芯接入2號(hào)端子，同樣2號(hào)線芯需要接入常閉點(diǎn)1端子，3號(hào)線芯需要接入常開點(diǎn)3端子。

4.4 Magnetrol 及MIP浮子液位開關(guān)

該類型儀表比較多，分布在核島各工藝系統(tǒng)，電纜直接連到儀表端子上，且端子上已標(biāo)明3，30，31 三個(gè)點(diǎn)，錯(cuò)誤率較低，現(xiàn)場(chǎng)改正較容易。Magnetrol 及MIP浮子液位開關(guān)一般有兩種開關(guān)組件，一種是微動(dòng)開關(guān)封閉式，即整個(gè)開關(guān)組件像一個(gè)封閉的鐵罐頭，一種是能看到微動(dòng)開關(guān)的。封閉式微動(dòng)開關(guān)組件上有明顯的接線標(biāo)識(shí)，普通微動(dòng)開關(guān)為1、2、3標(biāo)識(shí)。因?yàn)榇艞U及微動(dòng)開關(guān)的重力作用，一般中間接線端子為公共端，上部為常閉點(diǎn)，下部為常開點(diǎn)。需要注意的是，對(duì)于多浮子的液位開關(guān)，接線柱的開關(guān)組件順序即浮子的上下順序。

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[責(zé)任編輯：王偉平]