原子力発電所用圧力変換器の選定と通常の圧力変換器の選定にはどのような違いがあるか

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本稿では、原子力発電所で一般的に使用される圧力変換器の種類について解説し、原子力発電所が圧力変換器に求める技術的要件を踏まえて、選定方法や注意点を示すことで、原子力発電所における圧力変換器の選定設計業務の参考とするものである。 圧力変送器 yunrun.com.cn/product/list_84.html 原子力発電所において、プロセス計測計器は計装制御システムとプロセスの間のインターフェースであり、計器の性能の良し悪しが計装制御システムの性能に直結します。各種プロセス計測機器の中で、圧力変換器は最も広く、最も一般的に使用されており、主にプロセスシステムの圧力、流量、液面を計測するために用いられます。特に安全等級の圧力変換器は、原子力発電所の保護システムや事故後の監視システムに必要な信号を供給し、安全保障や事故後の監視に役立っています。同時に、重大事故管理に必要な圧力変送器の重大事故時の可用性も、重大事故管理ガイドラインに定められた重大事故管理戦略が実際に実現可能かどうかに関わってくる。したがって、正しくかつ合理的に圧力変換器を選定することは、原子力発電所の安全かつ信頼性の高い運用を確保する上で非常に重要である。 原子力発電所の圧力変換器の種類　圧力変換器には多くの種類があり、異なる分類基準によって以下のようなカテゴリーに分けられます。 1. 測定圧力の種類によって、トランスミッターは圧力トランスミッター、差圧トランスミッター、絶対圧トランスミッターに分けられます。 2、測定原理による分類 原子力発電所で一般的に使用される圧力変換器は、測定原理によって以下のように分類される：容量型変換器、圧力敏感抵抗型圧力変換器、インダクティブ変位型圧力変換器、単結晶シリコン型圧力変換器、および力平衡型変換器。 3、媒体の圧力を直接測定するかどうかにより、圧力変換器は基本型変換器と、遠隔伝送用キャピラリーを備えたフランジ式変換器に分けられる。 4. 実行する機能による分類　計測器が安全機能を実行するかどうかにより、原子力発電所の圧力変換器は安全級圧力変換器と非安全級圧力変換器に分けられる。安全級圧力変換器は、必要な時に正しく機能することを確保するため、さまざまな評価要件に基づいて品質評価を受けなければならない。 原子力発電所用圧力変換器の設計原則　原子力発電所用圧力変換器の選定・設計においては、主に以下の原則が考慮される：1．原子力発電所用圧力変換器に関する設計、製造、検査、および品質評価の基準規格の要求を満たすこと； 2、その種類の計器に対するプロセスシステムの測定要件を満たす； 3、原子力発電所の安全機能の実行、安全解析、事故管理のガイドラインにおける、この種の計器に対する特別な要求を満たすこと； 4、計器の取り付けやメンテナンスが容易； 5、設備の国産化率を高めることを検討し、技術要件を満たす前提のもとで可能な限り国産品を選定する； 6、今後の発電所設備の改修に対応し、計器の種類をできるだけ減らしてメンテナンスを容易にする。 原子力発電所用圧力変換器の選定にあたっては、原子力発電所で使用される圧力変換器や差圧変換器の選定は、その装置が果たす機能、測定対象となる媒体の種類、測定範囲、特性、設置条件、環境条件、計器の性能、経済性などを考慮して行われます。高い信頼性、安定性、精度が求められるだけでなく、保護システムの安全設計上の要件も満たさなければなりません。また、完全デジタル化された計装制御システムの設計要件も満たし、発電所の運用やメンテナンス上の要求も考慮する必要があります。 原子力発電所の圧力変換器を選定する際には、以下の点を具体的に考慮する必要がある：1、安全等級 原子力発電所の安全な運用は、安全機能を果たす機器の信頼性に依存している。緊急停止、緊急炉心冷却、余熱排出、安全容器の隔離、安全容器からの放熱、および放射性物質の環境への放出防止といった安全機能を実行する電気機器は、安全（1E）クラスの電気機器と呼ばれます。特に、原子力発電所の安全容器内に設置される原子力用差圧変換器／圧力変換器は、放射線が存在する環境下で動作し、地震や事故時（例えばLOCA事故など）にもその機能と性能を維持することが求められるため、その動作条件は極めて厳しいものとなっています。送信機がその寿命期間中、原子力発電所の通常運転時や事故時といった最も過酷な環境条件下でも規定された安全機能を果たし続けるためには、品質検証をパスした送信機製品を使用する必要がある。 そのうち、信号を事故後の監視システムおよび保護システムに送信する必要がある一部の計器については、RCC-EにおけるK1、K2、K3クラスの計器に関する要求事項に従って（一部はIEEE-323/344の要求事項を同等に適用してもよい）、品質が検証された計器を選定しなければならない。発電所の安全基準を満たすことも同時に考慮し、国産化の能力が限られているため、K1クラスの計器の一部については、原子力発電機器の供給資格を有し、豊富な実績がある海外企業の製品を採用することとしている。 重大な事故時に必ず使用される圧力変換器については、技術的な要求に従って品質評価を行うか、あるいは信頼性の高い分析を実施し、その変換器が重大な事故時の環境条件に耐えられ、事故時および事故後にも使用可能であることを証明しなければならない。 2、圧力変換器のタイプと測定範囲 工程パラメータの要求に応じて、測定対象となる圧力の種類に応じて適切な圧力変換器、差圧変換器、または絶対圧変換器を選択し、さらに圧力変換器を選定する際には、装置の動作圧力レベルや変換器自体の動作圧力レベルも考慮する必要がある。選択されたトランスミッタの測定範囲は、そのトランスミッタの測定領域内にあります；選択されたトランスミッタの測定範囲は、トランスミッタの実際に使用可能な測定範囲比の範囲内です；選択したトランスミッタの測定範囲は、できるだけそのトランスミッタの最大測定範囲に近いものを選ぶこと。安定した圧力を測定する際、一般的な圧力変換器の測定範囲は、通常の圧力値の1.5倍程度、またはそれよりわずかに大きい値が選ばれる；脈動圧力を測定する際、一般的に圧力トランスミッターは通常の圧力値の2倍近く、またはそれよりわずかに高い値が選ばれ、トランスミッターのオーバースケール時の耐荷重能力も考慮される；ポンプの出口圧力を測定する際、一般的には最大目盛りをポンプ出口の最大圧力値に近いものに設定します；高圧の圧力を測定する際、一般的に最大目盛りは最大圧力測定値の1.7倍以上に設定すべきです。測定範囲は必ず送信機の測定範囲内にある必要があり、送信機の最小測定範囲を下回ってはならない。特に差圧式液面計の用途においては、差圧送信機の移動後の測定範囲が送信機の最大測定範囲（URL）を超えてはならないことに注意し、そうでなければ正確な測定は不可能となる。差圧変換器を選定する際には、静圧耐性および静圧が測定精度に与える影響を考慮すべきである。測定対象の媒体が粘性が高く、凝固しやすく、結晶化しやすい、または高温の場合は、遠隔フランジ型トランスミッターを選択できます。事故後の監視に用いられる安全容器の底水深の連続測定においても、片側キャピラリー式の遠隔伝送フランジ型トランスミッターが選ばれました。遠隔型圧力変換器や遠隔型差圧変換器において、キャピラリーの長さを選定する際には、設置やメンテナンスの容易さを考慮するとともに、キャピラリーが過度に長くなることで生じる測定上の影響、例えば温度変化による出力の変動や応答速度の遅れといった不利な要因も考慮する必要がある。 3、適切な材質の選定 被測定媒体の物理的・化学的性質に基づき、トランスミッターの接液部（プロセスインターフェース）および非接液部、隔膜の材質を選定する。媒体と接する部分において、トランスミッターの材質はRCCシリーズ規格の要求を満たす必要があり、一般的にはオーステナイト系の超低炭素ステンレス鋼を使用することが求められる。現在よく使われているのは304Lや316L（ASTM規格）などである。海水を媒体とするシステムの場合は、耐腐食性に優れたハステロイCを選択すべきである。同時に、核の清浄度要件も考慮し、一次系、一次系への注入媒体、二次系の流体、廃液タンクの違いに応じて、異なる清浄度要件を適用する必要がある。実際の選定過程においても、トランスミッター自体の構造の違いにより、特別な対処が必要になることがあります。例えば、トランスミッターの排出部が針状バルブの場合、シール用の鋼球も316Lを使用すると、何度も排出操作を行うとシール面に悪影響を及ぼします。そのため、このような場合は316材質のシール用鋼球を使用することを検討できます。 4、運用保守の要件 圧力変換器や差圧変換器の選定にあたっては、まず制御チャネルの要件を考慮する必要があり、制御性能の要求に応じてより高精度な計器を選択する。特に、試験計器システム（KME）の熱バランス計算に使用される計器については、精度の要求から、精度が0.025％で性能も優れた圧力変換器および差圧変換器が選ばれている。二つ目は、メンテナンスのしやすさを考慮することです。放射線防護区域を考慮し、計器は人がアクセスできる場所に配置し、メンテナンスや操作が容易な計器台に設置して、定期的な試験や計器の校正要件を満たすものとする。 5、その他の注意事項 原子力発電所の圧力変換器の選定設計においては、安全基準における特別な測定点の機能精度、応答時間、事故後の精度、一貫性などの要求事項にも注意する必要がある。また、計器が設置される環境に可燃性や爆発性の危険な雰囲気がある場合は、防爆対策を考慮する必要があります。電気機器の分類リスト上では非安全等級とされている計器の中にも、地震時に機能を発揮する必要があるものや、設置場所の放射線量が一定水準以上であるものがあります。圧力変換器が長期にわたって正確かつ安定して動作し続けるために、このような圧力変換器を選定する際には、放射線による劣化試験を経て耐震試験も済ませたものを使用することが一般的です。 原子力発電所用圧力変換器の選定 yunrun.com.cn/tech/1916.html 本稿では、原子力発電所でよく使用される圧力変換器の種類や設計上の原則について説明しており、圧力変換器の選定設計において考慮すべき事項や特別な注意点をまとめている。原子力プロジェクトにおける圧力変換器の選定作業の参考にしていただける。 著者：中国核電工程有限公司 劉莉、呉萍、郭林、閏桂銀