核電廠中兩種液位計的比較（上）

以往，核電廠核島液位測量多采用差壓變送器、電容式液位儀表等，這些儀表均為接觸式儀表。而超聲波和雷達液位計主要采用非接觸式液位測量。非接觸式測量，不受容器內液體密度的影響，適用于腐蝕性、高粘度、顆粒雜質等場合的液位測量，安裝維護方便。因此，核電站在某些適用場合可以考慮超聲波和雷達液位計。今天我們分上下篇，從不同角度一起看看在核電廠中，雷達液位計與超聲波液位計有什么不同。

影響超聲波和微波回波強度的因素是不同的，超聲波是一種機械波，機械波在傳播過程中受傳播介質穩定性的影響。粉塵、蒸汽等都會引起空氣波動，降低回波的質量和強度，影響液位測量效果。雷達微波是電磁波，電磁波在傳播過程中不受傳播介質穩定性的影響，只與其介電常數有關，介電常數越穩定，越有利于電磁波的傳播，介電常數太小的介質很難測量。當空氣中含有鐵合金等高介電粉塵時，會影響液位測量效果。由于微波傳播的波速幾乎不受環境影響，雷達液位計的測量精度高于超聲波液位計，能適應一些超聲波技術無法勝任的工況，如高溫度、高壓、湍流、蒸汽、泡沫、揮發物等。對于核電站來說，容器內一般不會有高介電粉塵，所以對測量精度要求高的測點可以考慮雷達液位計。以核電站安全注水箱液位測量為例，安全注水箱的中壓注水主要用于某些事故工況。當事故發生時，安全注入罐中的硼水會在幾分鐘內被排空，測量精度非常高，所以單從精度上來說，可以考慮雷達液位計。

壓力影響和應用也是不同的，由于超聲波液位計采用機械波傳播和測距原理，聲波需要空氣作為傳播介質，因此只能在常壓下使用，不建議在工作條件下使用壓力超過0.2MPa。當壓力過大時，傳感器的輻射面會產生很大的壓力，阻礙發射面的振動，降低傳感器的發射效率;負壓低于-0.03MPa也不推薦，因為超聲波是通過介質傳播的，不能在真空中傳播。當空氣減少時，傳聲損失會增加。雷達液位計的最大工作壓力可達40MPa，微波在真空中可以傳播，因此雷達液位計可用于測量密封負壓罐內的液位。核電站壓力容器較多，不能使用超聲波液位計，可以考慮雷達液位計。

溫度的影響和適用范圍不同，聲波在氣體中的傳播速度與溫度有關，一般只能在80℃以內使用。雖然超聲波液位計一般在傳感器內裝有熱敏元件，可以測量環境溫度進行補償，但傳感器一般安裝在罐體頂部，當被測材料的溫度較高時，從上到下會出現溫度梯度。在傳感器安裝點測量的溫度代表行程的平均溫度會引入測量誤差。溫度對雷達液位計的測量影響不大，但其適用溫度范圍與傳感器天線的材料、密封結構等有關。核電站中，設計溫度較高的液位測量場合較多，不宜采用超聲波液位計，可考慮雷達液位計，超聲波液位計主要考慮在常溫常壓條件下使用。