文丘里管评定、修正及更换关键技术研究和应用

文丘里管评定、修正及更换关键技术研究和应用

一、立项背景

核电机组主给水流量采用文丘里管差压式测量原理，文丘里管在高温高压运行环境下不可避免会受到流体的侵蚀作用，其特性也会发生变化。法国某核电厂曾发生过文丘里管因长时间侵蚀而穿孔的事故。国内核电机组也曾多次出现由于文丘里管侵蚀导致主给水流量测量降级或者失效的情况。主给水流量测量作为核电机组重要过程参数，参与重要控制系统蒸发器水位调节以及反应堆保护逻辑汽水失配信号，其信号测量的准确性直接影响核电机组的安全稳定运行。结合多台核电机组多年主给水流量测量数据及运行经验，经过多年深入分析和研究，旨在突破主给水文丘里管多维度侵蚀特性评定、差压精确修正以及文丘里管更换等关键技术。

二、内涵和主要方法

主给水流量测量信号作为核电机组重要过程参数，参与重要控制系统蒸发器水位调节以及反应堆保护逻辑汽水失配信号，其信号测量的准确性直接影响核电机组的安全稳定运行。核电机组主给水流量采用文丘里管差压式测量原理，文丘里管在高温高压运行环境下不可避免会受到流体的侵蚀作用，其特性也会发生变化。为掌握多维度文丘里管侵蚀特性评定、文丘里管差压精确修正以及文丘里管更换等关键技术，本项目的内涵和主要方法如下：

（1）本项目结合中广核集团旗下多台核电机组多年主给水流量测量数据及运行经验，通过分析核电厂文丘里管的流体侵蚀特性，得出侵蚀特性公式及侵蚀特性曲线，为文丘里管使用寿命预测提供方法。给出文丘里管可靠性提升方法，有效缓解文丘里管侵蚀对测量造成的影响，提高文丘里管抗侵蚀能力。

（2）本项目结合现场数据和文丘里管的流体侵蚀特性，制定主给水多维度文丘里管侵蚀特性评定流程，并给出主给水文丘里管降级、失效、更换评定标准，实现对现场文丘里管侵蚀情况的量化评估。

（3）本项目采用更高精度测得的主给水流量近似真实流量作为研究侵蚀特性的参考标准。通过将参考标准流量值进行平方运算来表征参考标准差压值，实际差压值与参考标准差压值再进行差值运算，得到差压偏差量，可以有效表征文丘里管的侵蚀作用的强度。

（4）本项目对超出差压更换标准的文丘里管则实施文丘里管更换。更换后需要对现场流量变送器进行新差压校验单修正和调整技术，并实施多平台交叉验证技术以保证全量程差压测量的准确性。

三、创新亮点

创新性1：针对中广核集团多基地多机组多年主给水流量测量数据及运行经验，分析核电厂文丘里管的流体侵蚀现象，并给出了侵蚀特性公式及侵蚀特性曲线，实现文丘里管侵蚀规律总结，为文丘里管使用寿命预测提供方法，同时给出文丘里管可靠性提升方法，有效缓解文丘里管侵蚀对测量造成的影响，提高文丘里管抗侵蚀能力。

创新性2：针对不同的侵蚀程度，提出了多维度文丘里管侵蚀特性评定技术和方法，主要包括降级评定准则和策略、失效评定准则和策略以及更换评定准则和策略。同时首次提出全工况交叉准则计算方法。多维度文丘里管侵蚀特性评定技术填补国内空白，处于国际领先，对于提升测量的准确性和可靠性作用显著。

创新性3：针对频繁出现的主给水测量偏差，提出了文丘里管差压精确修正技术（满功率主给水流量参考标准一致法），实现全工况主给水流量的准确修正，保证0~100%全量程流量准确测量，夯实反应堆重要控制和保护系统功能实现基础。

创新性4：根据多维度文丘里管侵蚀特性评定技术和方法，对超出差压更换标准的文丘里管，国内某核电机组率先实施文丘里管更换技术，主要包括（一）文丘里管更换安装技术；（二）现场流量变送器进行新差压校验单修正和调整技术；（三）实施多平台交叉验证技术以保证全量程差压测量的准确性。

四、项目效益

本项目申请及授权知识产权6项，发表论文5篇，其中SCI收录4篇，EI收录1篇，发表著作一部。多维度文丘里管侵蚀特性评定技术及文丘里管差压精确修正技术在国内核电机组多台机多次实施，将降级或者失效测量及时得到修正，有效缓解文丘里管侵蚀对测量造成的影响，保证反应堆保护和控制系统重要过程量的准确性；同时，提升文丘里管抗侵蚀能力，提高重要设备可靠性，保证机组发电量，具有巨大的潜在经济价值。文丘里管更换技术率先于2019年在国内某核电机组两个环路得到实施，单次实施直接创造经济效益大于120万元（使用替代改进型文丘里管更换），间接经济效益大于5000万元。另一方面，多维度文丘里管侵蚀特性评定技术及文丘里管差压精确修正技术已在（宁德基地、红沿河基地、防城港基地、阳江基地、台山基地等）多次实施，将降级或者失效测量及时得到修正，有效缓解文丘里管侵蚀对测量造成的影响，保证反应堆保护和控制系统重要过程量的准确性；同时，提升了文丘里管抗侵蚀能力，提高重要设备可靠性，保证机组发电量，具有巨大的潜在经济价值。

五、可推广应用范围

核电厂主给水文丘里管侵蚀特性评定、修正技术已在中广核集团多基地核电机组进行了推广和应用，可同步推广至中核和国外等同类型核电机组。同时文丘里管更换率先在国内某核电机组得到实施，文丘里管更换策略及更换方案的技术实践总结形成标准化，可以完整复制推广到国内和国外同类型核电机组。