核電廠纜式浮球液位開關選型及安裝方式的改進

魏祖榮　劉建忠

【摘 要】福清核電1、2、9號機組核島排氣和疏水系統（以下簡稱RPE系統）絕大部分疏水地坑采用纜式浮球液位開關來實現液位的自動控制。在日常運行期間曾多次發生過浮球液位開關因微動開關銹蝕或與其他設備干涉導致液位開關無法正常動作的情況。當疏水地坑的液位達到疏水泵啟停設定值時，若液位開關無法動作，疏水泵將無法正常啟停，會導致疏水泵空吸或地坑中放射性廢水滿溢的情況。本文介紹了一種新型纜式浮球液位開關及新的安裝方式，以解決浮球微動開關老化銹蝕及浮球與其他設備干涉問題。

【關鍵詞】疏水地坑;纜式浮球液位開關;316L不銹鋼;立體式安裝

中圖分類號： TH816文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）26-0032-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.26.015

【Abstract】Most of the drainage pits in the nuclear island exhaust and drainage system（RPE）of Units 1，2 and 9 of Fuqing Nuclear Power Station install cable float level switch to realize the automatic control of liquid level. During the daily operation，there have been many times that the float level switch can not operate normally because of the rust of the micro switch or interference with other equipment.When the level of the drainage pit reaches the set value of the start-stop of the drainage pump， if the level switch can not operate，the drainage pump will not be able to start and stop normally，which will lead to the drainage pump empty suction or the overflow of radioactive waste water in the pit. This paper introduces a new type of cable float level switch and a new installation method to solve the aging corrosion of float level switch and interference between float and other equipment.

【Key words】Drainage pit;Cable float level switch;316L stainless steel;Stereoscopic installation

1 背景介紹

2018年12月，福清核電1號機組1RPE015PS（地坑編碼）發生放射性廢水溢流到非放射性區域事件。經調查發現由于地坑上游管道逆止閥故障導致1RPE015PS來水量急劇增加，當到達自動排水水位時，由于1RPE015SN（浮球液位開關編碼）與疏水泵出口軟管干涉，1RPE015SN無法正常觸發啟泵信號，地坑來水不斷增加導致放射性廢水滿溢，污染了廠房其他非放射性區域。后續對1、2、9號機組RPE系統的43個地坑的122個纜式浮球液位開關的動作性能及干涉情況進行檢查，發現普遍存在浮球存在干涉和微動開關氧化銹蝕問題，極大地影響了RPE系統的正常穩定運行。

2 浮球開關的基本介紹

2.1 組成結構

纜式浮球液位開關包含四個部分：信號電纜、配重塊、浮球及微動開關。三線制信號電纜線標分別為NC、NO、COM，一般高液位浮球開關選擇接常開觸點，低液位浮球開關選擇接常閉觸點;配重塊一般安裝在浮球上方約200mm處，可以實現浮球的穩定翻轉，動作性能最佳;浮球外形酷似球體，內部固定一個微動開關與信號電纜連接，浮球內充以惰性氣體，浮球內外有密封要求 [1]，防止微動開關銹蝕老化。

2.2 安裝方式

纜式浮球液位開關一般垂直掛在疏水地坑中，如圖1在安裝時需注意浮球動作長度l不得大于信號電纜與坑壁的水平距離L，一般要求距離L需大于2倍的動作長度l，防止浮球動作時與坑壁干涉;信號電纜與疏水泵吸水口的水平距離M需大于600mm，避免疏水泵吸水口的吸力影響液位開關動作;浮球液位開關與坑底的距離D需大于疏水泵吸水口與坑底的距離d，防止疏水泵空吸導致電機損壞。通常每個疏水坑至少會配置3個浮球液位開關：低報開關、高報開關、高高報開關，且這些浮球開關并排分散安裝。目前福清核電RPE系統的所有纜式浮球液位開關均采用“分散式安裝”方式[2]。

2.3 工作原理

浮球液位開關內部固定高靈敏的微動開關，與信號電纜連接。當液位上升到一定高度，由于浮球被固定在配重塊上，不再隨液位上浮，開始改變浮球的上揚角度，當浮球上揚角度大于30°時，浮球內微動開關觸點閉合，觸發高報信號，疏水泵開始排水;反之當液位下降到一定高度，浮球上揚角度小于10°時（受回差影響，消報角度一般會小點），浮球內微動開關觸點斷開，觸發低報信號，疏水泵停止排水。因此，通過設置不同液位高度的浮球液位開關，實現疏水地坑液位的自動控制和報警功能。

3 開關卡澀及干涉問題分析

目前，福清核電1、2、9號機組RPE系統纜式浮球液位開關出現多次疏水泵無法正常啟停的情況，直接原因是浮球微動開關卡澀、浮球與其他設備干涉。針對浮球開關卡澀問題，現場對浮球開關進行解體檢查，發現浮球為塑料材質（聚丙烯），長期浸泡在高溫放射性廢水中，浮球容易老化脆化，導致密封失效，水汽侵入浮球內，導致微動開關觸點氧化銹蝕;針對浮球干涉問題，對浮球開關的安裝方式進行檢查，發現大部分疏水坑空間狹小，不能滿足“分散式安裝”方式的要求，導致浮球開關容易與疏水泵、坑壁及出口軟管等設備發生干涉。

4 開關選型及安裝方式的改進

4.1 開關選型的改進

原纜式浮球液位開關的浮球材質為P.P聚丙烯，是由兩個半球壓制而成，經過長時間的高溫浸泡和輻照，可能導致密封失效。將原浮球材質替代為316L不銹鋼，兩半球采用激光焊接而成，可以很好地解決高溫輻照脆化、密封失效問題。同時，升級后的液位開關耐溫性能提高，從原先的80℃提高到100℃，更適合在高溫介質中工作。同等工作環境下，不銹鋼浮球液位開關的性能比塑料浮球液位開關更佳。

4.2 安裝方式的改進

福清1、2、9號機組RPE系統的纜式浮球開關采用“分散式安裝”方式，這種安裝方式獨立性較好，在開關檢修更換過程中，不會影響到其他開關的運行，但是這種安裝方式要求每個浮球開關之間留有一定距離防止互相纏繞，對空間大小要求較高。本文提出另一種“立體式安裝”方式如圖2，同一個疏水地坑中不同動作定值的浮球液位開關可以安裝在一根繩纜上（繩纜下方系上重錘），不同定值的液位開關固定在繩纜上的不同高度，從而在同一立體空間上實現液位的多點控制功能。這種安裝方式空間利用率高，干涉的幾率大大降低，可以很好地解決浮球與其他設備干涉的問題，且開關與開關之間的干擾也幾乎可以忽略，極大地提高了纜式浮球開關運行的穩定性。

5 結束語

本文詳細介紹了纜式浮球液位開關的基本構成和工作原理，從浮球材質和安裝方式兩個方面分析問題，得出根本原因，并提出合理化的改進措施，解決了福清核電1、2、9號機組RPE系統的纜式浮球開關動作卡澀及干涉問題，不斷提高RPE系統設備的可靠性和穩定性，同時也為其它系統的纜式浮球液位開關的改造工作提供經驗與參考。

【參考文獻】

[1]廖圣勇.非核級浮子液位開關規格書.2009.

[2]姜百華，趙文浩.核島疏水排氣系統手冊.2010.