[发明专利]一种新型核燃料后处理厂蒸发器过程检测和调试系统

说明书

本发明涉及一种新型核燃料后处理厂蒸发器过程检测和调试系统，包括控制器和仪表设备；所述仪表层设备通过基金会现场总线连入所述控制器。本发明的有益效果在于：采用基金会现场总线(Foundation Fieldbus，简称FF)智能设备替代传统设备，采用FF总线型智能设备对过程参数进行测控将4‑20mA和热电偶等模拟量信号变为更精确的数字量信号在总线上进行传输，有助于提高传输精度和效率。

技术领域

本发明属于核工程设备领域，具体涉及一种新型核燃料后处理厂蒸发器过程检测和调试系统。

背景技术

非沸腾自然循环蒸发器是核燃料后处理工程中一种重要的设备，利用蒸发器可实现放射性废液的浓缩，减少废物贮存量，达到废物最少化。由于蒸发器的工作条件苛刻并伴有“红油”爆炸的危险，精确测量蒸发器运行过程中的各种参数并严格控制蒸发器的运行条件是非常重要的。蒸发器重要的检测参数包括液位、密度、温度和压力，这几个参数都是保证蒸发品质和蒸发器安全必不可少的。

由于介质具有放射性，蒸发器放置在屏蔽的设备室中，人员不能近距离观测，因此液位、密度和温度采用了非接触式的间接测量方案，其中液位和密度采用吹气式测量法，液位值与进料输送装置形成调节回路，控制进、出料液量；温度采用快速拆装热电偶，温度值与蒸汽入口的调节阀形成调节回路，控制蒸发温度。压力由于测的是没有放射性的饱和蒸汽采用的是普通的压力变送器，但压力和温度共同控制蒸汽入口的开关阀，保护蒸发器安全。

蒸发器的过程检测流程如图1所示。

吹气仪表专用的压缩空气经吹气装置内减压过滤器减压和稳压后，通过空气小流量控制器、根阀和吹气管吹入脉冲萃取柱中。当吹气管内吹气压力高于吹气管下端管口的静压时，压缩空气便从吹气管的下端管口以气泡形式逸出。调节吹气装置的空气小流量控制器，使压缩空气以很小的流量均匀稳定地吹入贮槽，这时测得的压力几乎接近下端管口处液位的压力。此时蒸发器内液位、密度值都可通过相应两根吹气管之间测量的差压值计算得出。计算公式如下：

L＝ΔP_L×10³/(D×g)……………………………………(1)

D＝ΔP_D×10³/(g×H_D)……………………………………(2)

式中：

ΔP_D、ΔP_L——压差，单位：kPa；

L、H_D——液位高度或测量密度的吹气管口间距，单位：mm；

D——溶液密度，单位：g/cm³；

g——重力加速度，单位：m/s²。

由公式(1)(2)可知，吹气测量法虽然避免了仪表与放射性介质的直接接触，但这种方法仪表测出的是差压值，不能直接测出所需参数的数值，必须通过其它参数和公式计算才能得出，虽然可以将这些数据传送到控制器中运算后转为控制室中操作人员方便可读的参数，但现场的调试、维护人员只能看到差压变送器上显示的差压值，难以直观判断蒸发器的内部状况。

现有技术中，各个仪表直接连入控制器(如图2所示)，通过控制器来进行相应的计算并将计算结果输出给相应执行机构。这样的不足之处在于控制器负荷较大，一旦出现状况造成后果较为严重，二则调节控制回路反馈较慢，不利于及时调节。

另外，蒸发器的几个调节控制回路也是将所有检测参数传送到控制器经过计算后再传送回现场设备。现有技术中作为控制器的计算机控制系统往往会承担多个工艺系统的参数计算和通讯功能，这种相对集中的控制方式仍然存在风险。传统仪表调试时往往需要操作人员在现场对每块仪表进行校验和参数设定，效率较低，且日常维护时很难判断仪表的状态。

发明内容