核电厂开关量仪表安装调试

林信桐+刘煦

【摘 要】仪表和控制是核电厂的两大核心，仪表是控制系统的“眼睛”，对核电的安全、经济运行起至关重要的作用。本文作者参与过核电机组的安装与调试期间积累的一些经验汇编，从原理为出发点，通过原理和实际的对照，总结了核电厂常见的开关量仪表的安装和调试注意事项，旨在给初使用者提供现场学习参考。

【关键词】核电厂；开关量；仪表安装

1 开关类仪表的测量原理

开关类仪表是自动控制系统中最经典、最简单的控制元件，也是最原始的应用，一般都是通过微动开关等一些机械弹簧、杠杆等机械构件将机械量转换为开关信号。为纯机械形变导致微动开关动作。比如压力开关，当压力增加时，作用在不同的传感压力元器件（膜片、波纹管、活塞）产生形变，将向上移动，通过栏杆弹簧等机械结构，最终启动最上端的微动开关，使电信号输出。

核电常用的开关类仪表从原理上常见的包括：波纹管式压力开关、膜片式差压开关、浮子液位开关、温度开关等，其中温度开关一般也是利用温包内填充气体膨胀使波纹管动作触发开关量信号，因此与波纹管式压力开关类似。以下以波纹管式压力开关和浮子液位开关作典型介绍。

2 波纹管压力开关

压力开关是一种简单的压力控制装置，当被测压力达到额定值时，压力开关可发出警报或控制信号。

从常见的波动管式压力开关内部结构看，压力的变化转换为波纹管的机械伸缩变化，由机械杆传递这种变化触动微动开关从而产生压力开关信号。一般的压力开关由外部看可见两个标尺板，上部为设定值指示板，下部为回差调节指示板，无当前温度指示板。值得注意的是，设定值指示板仅是定性的显示当前定值，指示误差可能非常大，不可作为计量的标准。回差一般情况下无需调整。

仪表开关内部的机械结构一般都会有红色封漆禁止未经授权人员调整内部结构，调试时仅可调节定值和回差调整螺丝，且一般情况下回差也不需调整，默认为A位置附近。

3 浮子液位开关

浮子液位开关的工作原理基于简单的浮力原理，即弹簧被重于液体的浮子加载，浮子浸没在液体时，浮力产生变化，致使弹簧向上移动，由于弹簧公在液位移动到浮子上时移动，因此弹簧移动A始终是浮子移动距离B的一小部分，弹簧上端连接有一个磁套管C，该磁套管在非磁性的隔离管D的范围内移动，弹簧移动导致磁套管吸引装在枢轴上的磁铁E，使位于隔离管外的开关机构F动作，内置式限位止档可以防止弹簧在液体波动的情况下过度移动。

浮子液位开关定值的调整比较简单，一般调整开关组件相对内部磁棒的相对位置即可，但是调整过程必须用液体介质进行标定，严禁“纸上谈兵”直接用卷尺进行调整。对于定值较大，悬挂浮子的金属软绳较长，无法在实验室实现这么高的真实水位，则可用水位换算法来实现，如某一液位开关，定值为高报2m，但是其悬挂位置距现场基准点4m，即正常情况下其悬挂绳长有约2m左右，实验室不可能仿真4m的悬挂高度和2m的水来进行真实校验，水位换算法具体步骤如下：

a. 将牵引浮子的金属绳适当收缩至实验室条件可以模拟的水位值，比如50cm，即浮子距仪表头的绳长0.5m左右，此值无需准确。注意浮子下部多余的金属绳要盘好，不可与标定设备的底部或侧壁接触。

b. 自然悬挂浮子液位开关，注意必须保证浮子液位开关表头、挂绳、浮子在同一竖直线上。测量无水时浮子顶部距表头的长度为a。

c. 注水，到浮子中部时缓慢注入直到开关的常开点接通，记录此时浮子顶部距表头的长度为b，在浮子上用标签笔画出触发报警时浮子上的水位线。

d. 排水，直至浮子的常开点断开，在浮子上用标签笔画出触发报警消失时浮子上的水位线。

e. 浮子安装到就地，梳理金属牵引绳，因为报警值为距离标准点2m，因此调整浮子位置，把自然状态下浮子上部标画的报警水位线对应对2+（a-b）的位置，即可实现报警值标定。

f. 对于多浮子多定值的液位开关，标定原理类似。

4 开关的接线方法

大部分开关类仪表的接线都有三个接线端子，一般标记为“NO”、“NC”、“COM”，分别代表的含义是常开点、常闭点、公共端，也有仅标记1、2、3标识，需自己根据内部电线的颜色判断常开常闭点。

所谓常开、常闭点的概念，初次理解起来可能有些别扭，一般这种“常”的概念是指正常情况下，可以理解为“没有被测量介质时的状态”，如压力开关的常开点，理解为未接压力时常压下的状态为断开的触点；液位开关的常闭点，理解为仪表未放在液体系统时状态为闭合的触点。所以，如果某压力开关测量低报警值，则正常的接线应接常闭点和公共端，某液位开关测量高报警值，则正常接线应接常开点和公共端。

因安装图纸不规范、安装工人经验不足等多种原因限制，调试过程中，发现大部分开关量仪表端接错误，现场修改费时费力。以下摘录几种接线错误的典型案例供学习参考：

4.1 Georgin公司产品（快速插头）

Georgin是著名的开关量仪表生产企业，在核电机组有较多应用。

此类仪表一般在表盖后都画有接线示意图，如这块Georgin压力开关，其内部端接端子上标识了3、30、31三个字符，3、30注释为“switch slosed for T

4.2 Georgin公司产品（普通端接）

与快速插头式Georgin产品不同，此类压力、温度开关的电缆直接由现场人员接至仪表内部端子上，不用制作快速插头。但是端接方式与以上类似，仪表内部标识3、30、31标识清晰，只需理解3-30为常闭点，3-31为常开点即能正确按端接图纸接线。

4.3 Baumer产品

该类型仪表主要分布在通风系统，电缆直接连到仪表端子上，表盖反面已明显标注端子1，2，3 作用，但现场接线箱通常用3，30，31 表示，错误率较高，但现场改正较容易。同样的，Baumer产品也都在仪表盖板背后绘有详细的接线说明。

但是正因为标绘了1、2、3的标识，反而可能导致现场端接错误，一般端接人员会想当然的把电缆的1、2、3线芯与1、2、3端子完全对应，犯了经验主义错误，系统手册11.5章规定的1号线芯为公共端，需要将1号线芯接入2号端子，同样2号线芯需要接入常闭点1端子，3号线芯需要接入常开点3端子。

4.4 Magnetrol 及MIP浮子液位开关

该类型仪表比较多，分布在核岛各工艺系统，电缆直接连到仪表端子上，且端子上已标明3，30，31 三个点，错误率较低，现场改正较容易。Magnetrol 及MIP浮子液位开关一般有两种开关组件，一种是微动开关封闭式，即整个开关组件像一个封闭的铁罐头，一种是能看到微动开关的。封闭式微动开关组件上有明显的接线标识，普通微动开关为1、2、3标识。因为磁杆及微动开关的重力作用，一般中间接线端子为公共端，上部为常闭点，下部为常开点。需要注意的是，对于多浮子的液位开关，接线柱的开关组件顺序即浮子的上下顺序。

【参考文献】

[1]邵文.福清核电厂液位仪表的应用与探索[J].自动化仪表，2014，02：40-42+45.

[2]郑智敏.核电厂汽轮机跳机风险控制与管理方法探讨[J].中国高新技术企业，2015，02：84-86.

[责任编辑：王伟平]