核电厂循环水超声流量计原理及安装调试

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1概 述循环水系统是秦山二期核电工程3、4号机组中重要系统之-，作为汽轮机凝汽器及辅助冷却水系统的冷源，向其提供冷却海水。

循环水系统的四条大 口径出水管沟上，各安装-台内装式多声道超声流量计，用来测定满水工况下循环水泵参数和监测循环水系统的流量。

超声流量计测量装置由流量计主机、内装式换能器、同轴电缆、软件以及-些安装附件构成。其中，换能器的准确定位对于保证超声流量计测量精度起着关键作用。在核电厂运行环境中，输变电线路、发电机及变压器等设备对超声流量计测量装置存在电磁干扰，同轴电缆连接要求严格，影响信号传输强度。而调试工作是保证系统正常运行的关键，决定系统是否满足设计和生产运行要求。

为了最大限度降低安装阶段引起的误差，厂家己对仪表自身误差、安装误差、横向流引起的误差、脉动流引起的误差进行了分析。

在此基础上，重点从换能器定位安装、电缆连接和调试三个方面进行控制。

2超声流量计测量原理时差法流量计是利用超声波在流体中传播特性测量流量的流量计，测量其顺流传播时间 td和逆流传播时间 tu的差值，从而计算出流体流动的线平均速度。工作原理图如图 1所示，在上下游分别布置有 2只换能器 P1和P2。

图1流量计工作原理图流体的轴向线平均流速V可用下式表示v ：2Cos-0(亡- (1) 、式中，L为声道长度， e为声道角，是每对换能器端面中心连线与轴线在声道测量平面上的夹角，T1和 T2分别为超声波在流体中逆流和顺流传播的时间。

为克服由于大口径管道内各点的流速差异较大，用单声道的平均流速计算管道流量不准确的问题，秦山二期 3、4号机组在流量计管段内按照-定的规则设置多条声道，将各条声道测得的管道轴向线平均流速采用相应的积分方法进行积分计算，得到管道内流体的总流量。

3换能器定位安装换能器安装需要考虑位置的确定和方式的选择两个问题。安装位置不准确直接导致超声波流量计能不能正常工作，而合理的方式决定换能器超声波信号的强度和测量的稳定性〖虑到循环水管道是埋地钢管，现场选用安装在管道内壁的内装式换能器，通过与之配套的保护管和穿缆器将信号电缆引出管道。

3.1声道布置根据施工图纸，测量地点位于循环水系统汽轮机厂房出口的阀门井内，压力管道直径为 2800 mil。参考水轮机、蓄能泵和水泵水轮机水力性能现场验收试验规程 GB/T20043-2005，根据管路条件和测量精度的要求，现场采用内装式交叉 4声道布置，换能器声道角为65。，管道测流断面和声道布置如图 2所示。

图 2 换能器定位安装管道断 面图图2中，1u表示第-声道的上游侧 (up)换能器，2u表示第二声道的上游侧 (Up)换能器，以此类推；lD表示第-声道的下游侧 (Down)换能器，2D表示第二声道的下游侧 (Down)换能器，以此类推；dl/2/3/4为声道高度，是每条声道到轴线的距离。

3.2理论计算换能器安装之前应先计算出各声道的换能器在管轴线方向到测量中心的垂直距离。根据被测管径的大型以下计算各声道的换能器在管轴线方向到测量中心面的垂直距离 L，用以下公式计算：LRxcos Xctg 0 (2)式中，R为管道半径，o为管道断面与水平轴线的夹角， 0为换能器声道角。

3.3换能器安装换能器空间位置误差和管道截面积测量误差均构成超声波流量计测量误差的重要原因，必须采用专业的激光经纬仪、激光瞄准器等安装工具和仪器进行精确定位和声道布置。

3.3.1确定换能器座位置在确定管道轴线的前提下，可根据计算得到的声道布置和声道角找到 8个换能器座的理论安装位置，在管壁上精确标记〖虑到换能器座和换能器 自身高度，换能器的超声波发射面与管壁存在-定距离，因此需对理论安装位置进行修正，最后按修正后的位置进行换能器座焊接。

3.3.2铺设护缆管和电缆铺设在管内的电缆护管，要求做到布置合理，阻水性校穿缆器在焊接之前，所用孔应光滑无毛刺；穿缆器安装在外露钢管处，焊牢即可～电缆往换能器端的电缆保护管中穿，穿时-定要保持电缆上的拉力恒定并满足最小弯曲半径的要求，不能刮破或拉断电缆。

3.3.3换能器的安装和对准将换能器拉到底座位置，将换能器组件放入底座，用扳手将换能器上的螺栓上至手紧。所有换能器安装完毕之后，用激光瞄准器将同-声道的两个换能器对准；用螺丝刀将对准的两个换能器上的螺丝上紧要注意的是，换能器座的安装和管壁反射位置要避开接口和焊缝，并旧能与水平直径成 45度的范围内，避免在垂直直径位置附近安装。否则在测量液体时换能器声波表面易受气体或颗粒影响，在测量气体时受液滴或颗粒影响。

4电缆连接(下转第 465页)2013.06 l 461科技论坛2.2算法描述假设故障原因集合为 x，故障现象集合为 Y，条件概率集合为P ，底层发生故障原因的概率为PF。则求出最佳的故障假设集合FR(")。

步骤如下：(1)令 ( )-彰， (O)： ，y(O)- ，X)且 ： 。 ， ( )～。

(2)根据故障现象的出现顺序进行排列，列出故障现象集合y( )； y(，-1)， ( )(3)列出可能原因集合D(y，)，并放进故障原因子集：X(J)； xq1)·D(yp(4)将每-个 羲∈xq～1)-D(辫)的概率进行赋值：R，(嚣) RM (麓)(5)根据 (7)，对∞∈D(yp计算。

(6)将 u- ，R 的子集按顺序放进 F (j-1)中，得到新的F (J)，并保留F (j-1)。

(7)判断F (J)和F (j-1)有没有等同关系，并令F (j-1) ，若不等，返回 (1)，相等则继续。

(8)找出F (J)的前 n个原因，令其故障现象的集合包含 Y(J)，则新的集合 x (n)为最佳的故障诊断。