陳玉華

（江蘇電子信息職業(yè)學(xué)院智能制造學(xué)院，江蘇 淮安 223003）

1 問(wèn)題的提出

高壓加熱器是壓水堆核電站常規(guī)島中的重要輔機(jī)設(shè)備[1]。高壓加熱器的安全投運(yùn)，不僅可以提高機(jī)組的熱效率，還能確保核電站的安全可靠運(yùn)行[2]。高壓加熱器疏水位控制包括浮球控制、電動(dòng)控制和氣動(dòng)控制。其中，浮球液位控制器適用于對(duì)各種容器內(nèi)液體的液位控制，當(dāng)液位到達(dá)上、下切換值時(shí)，控制器觸點(diǎn)發(fā)出通斷開(kāi)關(guān)式信號(hào)；與氣動(dòng)液位控制器類(lèi)似，電動(dòng)液位控制器中浮筒利用置換原理，將浮力轉(zhuǎn)換為機(jī)械運(yùn)動(dòng)，引起擺臂及切線臂的微小位移，使高低液位對(duì)應(yīng)的接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作，輸出ON/OFF電氣信號(hào)，控制電動(dòng)閥開(kāi)閉，實(shí)現(xiàn)液位控制。

傳統(tǒng)的液位控制方法存在壽命短和工作性能不太可靠的問(wèn)題，控制的水位的范圍也比較大，而且一旦產(chǎn)生的太多汽水混合物排入大氣，就造成了能源的浪費(fèi)。因?yàn)樵诟邏杭訜崞鲀?nèi)，本身水位都不穩(wěn)定，測(cè)得的數(shù)據(jù)也不會(huì)很準(zhǔn)確，導(dǎo)致水位的控制得不到非常精準(zhǔn)的數(shù)值，影響工作人員對(duì)液位的判斷?；诖?，有必要針對(duì)傳統(tǒng)高壓加熱器水位不穩(wěn)的問(wèn)題，提供一種更為實(shí)用的高壓加熱器疏水液位控制輔助裝置。

2 高壓加熱器疏水液位控制輔助裝置的設(shè)計(jì)

2.1 基本結(jié)構(gòu)

如圖1所示，高壓加熱器疏水液位控制輔助裝置的主要結(jié)構(gòu)為：高壓加熱器外壁上設(shè)有通水管，內(nèi)壁設(shè)有安裝部，安裝部包括第一安裝部和第二安裝部，第一安裝部與通水管相連接，高壓加熱器內(nèi)壁還設(shè)有浮動(dòng)板。

圖1 高壓加熱器疏水液位控制輔助裝置的剖視圖

如圖2所示，浮動(dòng)板兩側(cè)分別設(shè)有第一配合件和第二配合件，第一配合件與第一安裝部相配合，第二配合件與第二安裝部滑動(dòng)連接；浮動(dòng)板內(nèi)設(shè)有空腔，空腔與通水管相連通，浮動(dòng)板頂部設(shè)有不止一個(gè)通水孔，通水孔與空腔相連通。

圖2 浮動(dòng)板的結(jié)構(gòu)示意圖

第一安裝部為安裝環(huán)，第一配合件為圓環(huán)，圓環(huán)的尺寸與安裝環(huán)相匹配，這樣第一安裝部和第一配合件會(huì)安裝得更加穩(wěn)定。第二安裝部為凹槽，第二配合件為配合環(huán)，配合環(huán)與凹槽滑動(dòng)連接。因?yàn)楦邏杭訜崞鲀?nèi)部的水面會(huì)進(jìn)行上下的浮動(dòng)，第二配合件可以在凹槽進(jìn)行滑動(dòng)，這樣第二配合件會(huì)隨水位的晃動(dòng)進(jìn)行上下的浮動(dòng)。凹槽的長(zhǎng)邊的方向與高壓加熱器的軸向方向保持一致，這樣可以保證第二配合件的滑動(dòng)保持豎直方向。如果水位恰好高于預(yù)定位置一點(diǎn)，也會(huì)有多余的水進(jìn)入浮動(dòng)板，這樣可以穩(wěn)定高壓加熱器內(nèi)部的水位。

通水孔設(shè)于浮動(dòng)板的頂部，通水孔沿浮動(dòng)板的周向均勻間隔排布。浮動(dòng)板上設(shè)有圓弧槽，圓弧槽的截面為圓弧形，圓弧槽與浮動(dòng)板的頂部和底部均連通，圓弧槽的頂部與通水孔相連接。高于浮動(dòng)板頂部的水會(huì)直接進(jìn)入浮動(dòng)板頂部設(shè)的通水孔，進(jìn)而通過(guò)與第一安裝部相連通的通水管排出高壓加熱器外進(jìn)行循環(huán)使用。

如圖3所示，高壓加熱器上安裝有液位計(jì)，用于觀察高壓加熱器內(nèi)的水位。高壓加熱器的側(cè)壁上設(shè)有安裝槽，液位計(jì)與安裝槽相配合。高壓加熱器上還安裝有液位控制模塊，液位控制模塊設(shè)于高壓加熱器的一側(cè)，并與高壓加熱器的側(cè)壁和底部均連接。

圖3 高壓加熱器疏水液位控制輔助裝置的軸測(cè)圖

2.2 工作原理

如圖4所示，液位控制模塊的工作過(guò)程為：當(dāng)高壓加熱器內(nèi)的水位上升時(shí)，汽量信號(hào)減小，通過(guò)氣相管傳遞給汽液兩相流疏水器，汽液兩相流疏水器內(nèi)液位上升，疏水排水量增大，最終使高壓加熱器內(nèi)的水位下降；反之，當(dāng)高壓加熱器內(nèi)的水位下降時(shí)，汽量信號(hào)增大，通過(guò)氣相管傳遞給汽液兩相流疏水器，汽液兩相流疏水器內(nèi)的液位減小，疏水排出量減少，最終使高壓加熱器內(nèi)的水位上升，從而達(dá)到控制水位目的。

圖4 高壓加熱器疏水液位控制輔助裝置的使用狀態(tài)參考圖

本設(shè)計(jì)提供的高壓加熱器疏水液位控制輔助裝置，可以使高壓加熱器內(nèi)的水位更加平穩(wěn)，使水位的測(cè)量更加準(zhǔn)確；畢竟液位控制模塊的調(diào)節(jié)是小范圍的水位情況，在水位出現(xiàn)過(guò)多而且液位控制模塊的調(diào)節(jié)不過(guò)來(lái)時(shí)，因?yàn)楦邏杭訜崞魇杷何豢刂戚o助裝置，可以快速地把高壓加熱器內(nèi)的水汽排出，排出的水汽可以循環(huán)使用，也不會(huì)浪費(fèi)能源。具體工作原理為：根據(jù)預(yù)定的水位，浮動(dòng)板安裝于高壓加熱器內(nèi)部預(yù)定的高度，因?yàn)楦?dòng)板的高度跟水位相對(duì)應(yīng)，如果水位高于浮動(dòng)板，那么沸騰的水和水汽會(huì)通過(guò)通水孔進(jìn)入浮動(dòng)板內(nèi)的空腔，這樣進(jìn)入空腔的水會(huì)通過(guò)通水管排出高壓加熱器外，重新循環(huán)使用；當(dāng)水位低于浮動(dòng)板，液位控制模塊從高壓加熱器往外排出的水會(huì)變少，最終水位上升，這樣就可以穩(wěn)定高壓加熱器內(nèi)的水位。

3 高壓加熱器疏水液位控制裝置的特點(diǎn)

本設(shè)計(jì)解決了傳統(tǒng)技術(shù)中存在的缺陷，有利于提高高壓加熱器水位的穩(wěn)定性和精準(zhǔn)性。

1）因?yàn)楦?dòng)板為圓環(huán)形板，而且圓環(huán)內(nèi)部設(shè)有圓弧槽，圓弧槽的頂部又與通水孔相通。圓環(huán)底部對(duì)沸騰的水面有平穩(wěn)的作用，這樣沸騰的水會(huì)集中于圓環(huán)中間的圓弧槽內(nèi)進(jìn)行沸騰，帶動(dòng)浮動(dòng)板也進(jìn)行晃動(dòng)，通水孔在浮動(dòng)板上均勻排布，這樣浮動(dòng)板上對(duì)水流的采集也是均勻的，不會(huì)因?yàn)楦?dòng)板的晃動(dòng)而影響浮動(dòng)板對(duì)水流的采集。

2）第一安裝部與通水管相連接，這樣浮動(dòng)板內(nèi)收集的水可以隨時(shí)從通水管排到高壓加熱器外，可以大大提升高壓加熱器內(nèi)當(dāng)水非常多需要往外排的時(shí)候的排水效率。

3）因?yàn)榈诙浜霞c第二安裝部滑動(dòng)連接，這樣第二配合件可以在第二安裝部上進(jìn)行上下的晃動(dòng)，當(dāng)水位正好高于預(yù)定高度一點(diǎn)時(shí)，第二安裝部因?yàn)榉序v的水而進(jìn)行的晃動(dòng)，浮動(dòng)板上的通水孔就可以把高于浮動(dòng)板的多余的水汽進(jìn)行收集，進(jìn)而以保證測(cè)得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，這樣的話，高壓加熱器外的液位計(jì)所測(cè)得數(shù)據(jù)也會(huì)比傳統(tǒng)液位控制的數(shù)據(jù)±50 mm更小。