Inwiefern unterscheidet sich die Auswahl von Drucksendern in Kernkraftwerken von der Auswahl herkömmlicher Drucksender?

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Dieser Artikel stellt die gängigen Arten von Drucksendern in Kernkraftwerken vor. Unter Berücksichtigung der technischen Anforderungen an Drucksender in Kernkraftwerken werden Auswahlmethoden sowie wichtige Hinweise gegeben, um bei der Auswahl und Planung von Drucksendern in Kernkraftwerken eine Orientierung zu bieten. Drucksender yunrun.com.cn/product/list_84.html In Kernkraftwerken sind die Prozessüberwachungsgeräte die Schnittstelle zwischen dem gesamten Steuerungssystem und dem Prozess selbst. Die Leistung dieser Geräte hat direkten Einfluss auf die Leistung des Steuerungssystems. Unter allen Arten von Prozessüberwachungsgeräten werden Drucksendern am häufigsten eingesetzt. Sie dienen hauptsächlich zur Überwachung des Drucks, des Durchflusses und des Füllstands in Prozessanlagen. Drucksender für sicherheitstechnische Zwecke liefern notwendige Signale für die Schutzsysteme in Kernkraftwerken sowie für die Überwachung nach Unfällen – somit tragen sie zur Sicherheit und zur Nachbereitung von Unfällen bei. Gleichzeitig hängt die Verfügbarkeit der Drucksensoren, die für die Bewältigung schwerer Unfälle erforderlich sind, unter den Bedingungen solcher Unfälle davon ab, ob die in den Richtlinien zur Bewältigung schwerer Unfälle vorgesehenen Strategien in der Praxis tatsächlich umgesetzt werden können. Daher ist die richtige und angemessene Auswahl von Drucksendern von großer Bedeutung, um einen sicheren und zuverlässigen Betrieb von Kernkraftwerken zu gewährleisten. Arten von Drucksendern in Kernkraftwerken Es gibt viele Arten von Drucksendern, die je nach verschiedenen Klassifizierungsprinzipien in die folgenden Kategorien eingeteilt werden können. 1. Je nach Art des gemessenen Drucks können Transmitter in Drucktransmitter, Differenzdrucktransmitter und Absolutdrucktransmitter unterteilt werden. 2. Nach dem Messprinzip lassen sich die in Kernkraftwerken üblichen Drucksender nach ihrem Messprinzip in Kapazitivsender, druckempfindliche Widerstandssender, induktive Dehnungssender, Monokristallsilizium-Drucksender sowie Kraftausgleichssender einteilen. 3. Je nachdem, ob der Druck des Mediums direkt gemessen wird oder nicht, können Drucksender in Basis-Sender und Flanschsender mit Fernübertragungskapillaren unterteilt werden. 4. Nach der erfüllten Funktion: Je nachdem, ob das Messgerät Sicherheitsfunktionen erfüllt, können die Drucktransmitter in Kernkraftwerken in Drucktransmitter und Transmitter ohne Sicherheitsfunktionen unterteilt werden. Drucktransmitter mit Sicherheitsfunktionen müssen gemäß verschiedenen Prüfanforderungen qualitativ geprüft werden, um sicherzustellen, dass sie bei Bedarf ihre Funktionen ordnungsgemäß erfüllen können. Grundprinzipien der Konzeption von Drucksendern in Kernkraftwerken Bei der Auswahl und Konzeption von Drucksendern in Kernkraftwerken werden hauptsächlich die folgenden Prinzipien berücksichtigt: 1. Erfüllung der Anforderungen an die Design-, Herstellungs-, Prüf- sowie Qualitätskontrollstandards für Drucksender in Kernkraftwerken ； 2. Erfüllung der Messanforderungen des Prozesssystems an Instrumente dieser Art ； 3. Erfüllung der speziellen Anforderungen an diese Art von Instrumenten gemäß den Richtlinien für den Betrieb von Kernkraftwerken in Bezug auf Sicherheitsfunktionen, Sicherheitsanalysen und Unfallmanagement ； 4. Ermöglicht eine einfache Installation und Wartung der Geräte ； 5. Es sollte in Erwägung gezogen werden, den Anteil der inländisch hergestellten Geräte zu erhöhen – unter Berücksichtigung der technischen Anforderungen sollten möglichst Produkte ausländischer Herstellung vermieden werden ； 6. Um den Anforderungen an die spätere Umrüstung der Kraftwerksausrüstung gerecht zu werden, sollte die Anzahl der Messgeräte so weit wie möglich reduziert werden, um die Wartung zu erleichtern. Auswahl von Drucktransmittern in Kernkraftwerken
Bei der Auswahl von Druck- und Differenzdrucktransmittern in Kernkraftwerken werden in der Regel Aspekte wie die Funktionen des Geräts, die Art des zu messenden Prozessmediums, das Messbereich, die Eigenschaften des Mediums, die Installationsbedingungen, die Umweltbedingungen, die Leistungsfähigkeit des Instruments sowie wirtschaftliche Aspekte berücksichtigt. Es müssen nicht nur Anforderungen hinsichtlich hoher Zuverlässigkeit, Stabilität und Genauigkeit erfüllt werden, sondern auch die Anforderungen an ein sicheres Design des Schutzsystems. Zudem müssen die Anforderungen an ein vollständig digitalisiertes Steuerungssystem berücksichtigt werden, sowie die Anforderungen an den Betrieb und die Wartung des Kraftwerks. Bei der Auswahl von Drucksendern für Kernkraftwerke sollten folgende Aspekte berücksichtigt werden: 1. Sicherheitsstufe – Der sichere Betrieb eines Kernkraftwerks hängt in erster Linie von der Zuverlässigkeit der Geräte ab, die die Sicherheitsfunktionen übernehmen. Elektrische Ausrüstungen, die für die Ausführung dieser Sicherheitsfunktionen zuständig sind – wie zum Beispiel der Notabschaltung des Reaktors, die Kühlung des Reaktorkerns in Notfällen, die Abführung von Restwärme, die Isolierung des Sicherheitsgehäuses, die Abführung der Wärme aus dem Sicherheitsgehäuse sowie die Verhinderung eines Austretens von radioaktivem Material in die Umwelt – werden als Sicherheits-Ebene-1E-Elektrik bezeichnet. Insbesondere für nukleare Differenzdruck-/Druckwandler, die im Sicherheitsgehäuse von Kernkraftwerken installiert sind, sind die Betriebsbedingungen äußerst streng, da sie in strahlungsbelasteten Umgebungen arbeiten müssen und gleichzeitig in Erdbeben- sowie Unfallfällen (z. B. LOCA-Unfälle) weiterhin ihre Funktionalität und Leistungsfähigkeit beibehalten müssen. Um sicherzustellen, dass der Transmitter während seiner Lebensdauer unter normalen Betriebsbedingungen sowie in Notfallsituationen in Kernkraftwerken den strengsten Umweltbedingungen standhält und die vorgeschriebenen Sicherheitsfunktionen erfüllt, müssen Transmitterprodukte verwendet werden, die eine Qualitätsprüfung bestanden haben. Für einige Geräte, bei denen die Signale an Überwachungssysteme und Schutzsysteme nach einem Unfall übertragen werden müssen, sollten gemäß den Anforderungen für Geräte der K1-, K2- und K3-Klasse in RCC-E qualitativ geprüfte Geräte ausgewählt werden (teilweise können auch die Anforderungen von IEEE-323/344 angewandt werden). Gleichzeitig werden die Sicherheitsvorgaben der Kraftwerke berücksichtigt. Aufgrund der begrenzten Fähigkeiten zur Inlandsproduktion werden für einige Geräte der K1-Klasse Produkte von ausländischen Unternehmen in Betracht gezogen, die über die Qualifikationen für den Lieferung von Atomkrafttechnik verfügen und über umfangreiche Erfahrungen in der Anwendung solcher Technologien besitzen. Für Druckwandler, die bei schweren Unfällen unbedingt erforderlich sind, muss eine Qualitätsprüfung gemäß den technischen Anforderungen durchgeführt werden oder es muss eine zuverlässige Analyse vorliegen, um nachzuweisen, dass sie den Bedingungen in solchen Unfallsituationen standhalten können und auch während sowie nach dem Unfall einsatzbereit sind. 2. Typ des Drucksenders und Messbereich: Je nach den Anforderungen der Prozessparameter wird je nach Art des zu messenden Drucks ein entsprechender Drucksender, Differenzdrucksender oder Absolutdrucksender ausgewählt. Bei der Auswahl des Drucksenders muss außerdem die Arbeitsdruckklasse der Anlage sowie die Arbeitsdruckklasse des Senders berücksichtigt werden. Der Messbereich des ausgewählten Transmitters liegt innerhalb des Messbereichs des Transmitters ； Der Messbereich des ausgewählten Transmitters liegt innerhalb des tatsächlich nutzbaren Messbereichs des Transmitters ； Der Messbereich des ausgewählten Transmitters sollte möglichst nahe am maximalen Messbereich des Transmitters liegen. Bei der Messung des stabilen Drucks wird in der Regel ein Messbereich für den Drucksender gewählt, der etwa 1,5-mal so groß ist wie der normale Druckwert – oder etwas größer ； Bei der Messung der pulsierenden Drücke wird in der Regel ein Drucksensor gewählt, dessen Wert annähernd dem Doppelten des normalen Druckwertes entspricht – oder etwas höher ist. Dabei muss auch die Überlastfähigkeit des Sensors berücksichtigt werden ； Bei der Messung des Drucks am Pumpenausgang wird in der Regel ein Messbereich gewählt, der dem maximalen Druckwert am Pumpenausgang nahekommt ； Bei der Messung von Hochdrücken sollte die maximale Messspanne in der Regel 1,7-mal größer sein als der maximale Druckwert. Der Messbereich muss unbedingt innerhalb des Messbereichs des Transmitters liegen und darf nicht unter dem minimalen Wert des Transmitters liegen. Insbesondere bei der Messung von Flüssigkeitsständen mittels Differenzdruck ist darauf zu achten, dass der Messbereich des Differenzdrucktransmitters nicht über den maximalen Wert des Transmitters hinausgeht – andernfalls ist eine genaue Messung nicht möglich. Bei der Auswahl eines Differenzdrucksenders sollte die Fähigkeit zur Belastung durch statischen Druck sowie der Einfluss des statischen Drucks auf die Messgenauigkeit berücksichtigt werden. Für Fälle, in denen das zu prüfende Medium zähflüssig, leicht erstarrbar, leicht kristallisierend oder bei hohen Temperaturen vorliegt, kann ein Fernübertragungs-Flanschsender gewählt werden. Für die kontinuierliche Messung des Wasserspiegels im Containerrückhaltebecken zur Überwachung nach Unfällen wurden ebenfalls Fernübertragungs-Flanschsender mit einseitigen Kapillaren gewählt. Bei Fernübertragungsdrucksendern und Fernübertragungsdifferenzdrucksendern muss bei der Auswahl der Kapillarlänge sowohl auf die Bequemlichkeit bei der Installation und Wartung als auch auf die Auswirkungen einer zu langen Kapillare auf die Messung Rücksicht genommen werden. Dazu gehören nachteilige Effekte wie Änderungen der Ausgangssignale durch Temperaturänderungen sowie eine verlangsamte Reaktionszeit. 3. Auswahl des geeigneten Materials: Je nach den physikalischen und chemischen Eigenschaften des zu messenden Mediums wird das Material für die mit dem Medium in Berührung kommenden Teile des Transmitters (Prozessanschluss) sowie für die nicht mit dem Medium in Berührung kommenden Teile sowie für die Trennmembran ausgewählt. Der Teil des Transmitters, der mit dem Medium in Berührung kommt, muss den Anforderungen der RCC-Serie entsprechen. In der Regel wird dazu ein austenitisches, ultraniedrigkohlenstoffhaltiges Edelstahlmaterial verwendet. Häufig verwendete Materialien sind 304L oder 316L (nach ASTM-Standard). Bei Systemen, die mit Meerwasser in Berührung kommen, sollte stattdessen das korrosionsbeständige Hastelloy C verwendet werden. Gleichzeitig müssen die Anforderungen an die Reinheit des Kerns berücksichtigt werden. Je nachdem, um welche Medien es sich handelt – sei es im Primärkreislauf, in den Einleitungsleitungen des Primärkreislaufs oder in den Fluiden des Sekundärkreislaufs sowie in den Abfallbehältern – gelten unterschiedliche Reinheitsanforderungen. Im tatsächlichen Auswahlprozess sind aufgrund der unterschiedlichen Konstruktionen der Transmitter auch einige Sondermaßnahmen erforderlich. Beispielsweise ist bei den Entlüftungsventilen der Transmitter ein Nadelventil verwendet. Wenn auch die Dichtkugeln aus 316L hergestellt werden, kann dies nach mehrfachen Entlüftungsvorgängen der Dichtflächen schaden. In solchen Fällen kann man in Erwägung ziehen, Dichtkugeln aus dem Material 316 zu verwenden. 4. Anforderungen an Betrieb und Wartung: Bei der Auswahl von Druck- und Differenzdrucksendern muss man zunächst die Anforderungen des Steuerungssystems berücksichtigen. Je nach den Anforderungen an die Steuerleistung sollten Geräte mit hoher Genauigkeit gewählt werden. Für die Berechnungen zum thermischen Gleichgewicht im Testgerätesystem (KME) wurden Druck- und Differenzdrucksender mit einer Genauigkeit von 0,025% sowie besserer Leistung ausgewählt. Zweitens muss man die Bequemlichkeit der Wartung berücksichtigen. Unter Berücksichtigung der Strahlenschutzzonen sollten die Geräte in Bereichen platziert werden, die für Personen zugänglich sind. Sie sollten außerdem auf Gerätehaltern montiert werden, damit eine einfache Wartung und Bedienung möglich ist – und um den Anforderungen an regelmäßige Prüfungen sowie Kalibrierungen der Geräte gerecht zu werden. 5. Weitere Hinweise Bei der Auswahl und Konzeption von Drucksendern in Kernkraftwerken muss auch auf die Anforderungen in den Sicherheitsvorschriften geachtet werden – insbesondere hinsichtlich der Funktionsgenauigkeit, Reaktionszeit, Genauigkeit nach einem Unfall sowie der Konsistenz der Messwerte an den jeweiligen Messstellen. Außerdem muss bei einem Umfeld des Messgeräts, in dem eine brennbare und explosionsgefährdete Atmosphäre vorliegt, auf Explosionsschutz geachtet werden. Obwohl einige Messgeräte in der Klassifizierungsliste der elektrischen Anlagen als nicht sicherheitskritisch eingestuft sind, erfordern sie dennoch die Fähigkeit, auch bei Erdbeben weiterhin zu funktionieren. Zudem weisen die Orte ihrer Installation eine bestimmte Strahlendosis auf. Um die Messgenauigkeit und Stabilität der Drucktransmitter über einen langen Zeitraum zu gewährleisten, werden bei der Auswahl solcher Transmitter in der Regel solche verwendet, die einer Strahlungstests unterzogen wurden und zudem widerstandsfähig gegen Erschütterungen sind. Auswahl von Drucksendern für Kernkraftwerke yunrun.com.cn/tech/1916.html In diesem Artikel werden die gängigen Arten von Drucksendern sowie die Designprinzipien für Kernkraftwerke beschrieben. Zudem werden die bei der Auswahl und Konzeption von Drucksendern zu berücksichtigenden Aspekte sowie besondere Hinweise zusammengefasst. Dies kann als Referenz für die Auswahl von Drucksendern in Kernkraftwerksprojekten dienen. Autoren: Liu Li, Wu Ping, Guo Lin, Run Guiyin von China Nuclear Power Engineering Co., Ltd