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简述核电厂开关类仪表的测量原理及方法

2020-05-06 296 上传者：管理员

摘要：对于核电厂而言，其重要的核心部分是仪表以及控制系统。而仪表作为控制系统的“眼睛”，直接关系着核电厂的运行安全。本文笔者结合自身工作经验，立足于核电厂开关量仪表测量原理，探讨常见开关量仪表安装以及调试过程中的要点问题，目的在于给予相关工作人员一定的借鉴和参考。

关键词：
安装调试
开关量仪表
核仪表
核电厂
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1、开关类仪表的测量原理

开关类仪表属于自动控制系统当中非常经典同时非常简单的一种控制元件，也是自动控制系统当中必不可少的一部分。开关类仪表通常都是借助微动开关等机械弹簧、杠杆等构件，实现机械量向开关信号的转换。开关类仪表属于纯机械形变引发的微动开关动作。以压力开关威力，一旦压力增加，就会对不同传感压力元器件带来不同的力的作用，进而引发膜片以及波纹管等期间出现形变，之后产生向上移动的作用，再借助栏杆弹簧等类型的机械结构，开启最上面的微动开关，完成电信号输出工作。根据测量原理划分开关类仪表主要包含以下几种：波纹管式、膜片式、浮子液位以及温度式开关仪表。上述几种开关类仪表中，温度开关通常是在温包中填充气体，使其膨胀出发开关量信号。温度开关仪表和波纹管式压力开关仪表比较相似。下面将详细介绍两种开关类仪表。

2、波纹管式压力开关

核电厂当中较为常见的一种开关仪表就是波纹管式压力开关仪表。从其内部结构探究波纹管式压力仪表，主要就是压力产生变化后就会引发波纹管机械变化，一旦机械杆对此种压力进行传输，就会触碰到波纹管式压力开关仪表的微动开关，最后产生压力信号^[1]。一般情况下，压力开关主要有两种标尺，虽然均能够在外部看到标尺，但区别在于一个位于上部即指示板，另外一个位于下部，即回差调节指示板，不存在指示温度板。不过，需要注意的一点就是上部指示板所显示的数值是当前的定值，因此存在一定的误差，不建议将此定值作为计量值进行参考。而下部回差调节指示可以不调整。通常来说，在未经过授权时禁止调整仪表的内部结构，只有获得相应权限的工作人员才可以调整仪表上部定值以及下部回差螺丝，其他部位也没有权限去调整。而仪表的下部始终在原始位置即可。

3、浮子液位开关

浮子液位开关仪表的基本原理就是浮力，也就是说弹簧受到质量超过液体的浮子作用，使得浮子完全浸入到液体当中，此时的浮力就会出现变化，最终使得弹簧发生向上位移。而弹簧移动的距离A是浮子移动距离B当中很小的一部分，一般情况下，弹簧上端连接着瓷套管C，C在非磁性隔离管D中移动，而一旦弹簧移动就会使得C吸引枢轴上的磁铁E，进而吸引隔离管外的开关F产生动作。

浮子液位开关通常依靠内置式限位止档阻止液体当中的弹簧出现过度位移。众所周知，浮子液位开关容易调整期定值，通常把开关组件调整到内部磁棒所对应的部位就可以，不过在进行调整时需要依靠液体介质标定，禁止直接使用卷尺调整位置^[2]。

针对定制比较大的情况，这种开关仪表当中是应用金属软绳悬挂浮子，这种软绳不能再实验室中达到这么高的水位，因此需要通过水位换算实现调整，例如，某一个仪表的液位开关，其定值是2m，其悬挂位置的基准点是4m，这就表示悬挂绳的长度约为2m，而在实验室中无法仿真模拟4m的悬挂高度以及2m的水位高度进行校准，所以就需要进行水位换算。水位换算的步骤为：

①把牵引浮子的金属软绳进行一定比例的收缩，直到实验室条件下能够模拟相关水位值，例如收缩到0.5m，也就是浮子与仪表头绳之间的距离是0.5m，这个值不是固定的，可以根据比例任选。但是需要注意的是，应该将浮子下端多余出来的金属绳盘好，不能使其碰触到标定设备。② 降浮子液位开关仪表进行自然悬挂，但是需要注意浮子液位开关仪表头、挂绳以及浮子处在相同的垂直线上。将没有水时浮子顶部距离表头的长度定为a。③ 注水，直至可以接通开关，并记录此时浮子顶端到仪表头之间的距离，其长度定为b，用笔在浮子上标识出触发警报时浮子的水位线。④ 排水，将水排出，直到断开浮子常开点，并且另用其他颜色的比标识出触发警报消失时的浮子水位线^[3]。⑤ 浮子安装到就地，对金属软绳进行梳理，这主要是由于报警值就是距离标准点2m，所以需要对浮子位置进行调整，将自然状态下浮子上部标画的报警水位线对应2+（a-b）的位置，此时就做好了报警值标定。

4、开关的接线方法

在核电厂开关量仪表安装中，通常选择三个接线端子来接线，一般我们将三个端子分别用NO、NC、COM来表示，或者直接用一、二、三表示。NO、NC、COM的含义分别是常开点、常闭点以及公共端。若是将端子用数字或汉字标记，就需要工作人员自行按照内部电线颜色来辨别，判定三个端子哪个是常开点，哪个是常闭点，哪个是公共端。根据字面意思我们可以理解常开点和常闭点中，“常”就是正常状态下，也就是指介质未被测量时的初始情况，例如，压力常开点指的就是没有发生压力变化时断开的触点。而常闭点则是指液体当中尚未放入仪表时的状态就是关闭的触点^[4]。所以，一旦压力出现增加，夜里开关就会低警预报，此时正常的连接线就会将公共端闭合。

5、结束语

总而言之，核电厂当中的开关量仪表属于必不可少的组成部分之一。本文立足于开关量仪表的安装原理，简单介绍了波纹式压力开关以及浮子液位开关仪表，探讨了两种仪表的安装方法，并详细阐述了浮子液位开关量仪表的水位换算法，最后以压力开关量仪表为例，总结了开关量仪表的接线方法。希望本文的一些观点和方法对相关工作人员有所帮助，给予其工作上的参考和借鉴。旨在全面提高核电厂仪表类的安装质量，确保核电厂的安全、稳定运行。

参考文献：

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何忱,李本荣,张恩瑜.核电厂开关量仪表安装调试[J].商品与质量,2019,(5):184.