JPH0553215B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はナトリウムレベル計、特に直線性を改
善し、ゼロ点温度補償を行うようにすると共に、
ゼロ点、スパン点調整も容易に行えるようにした
高精度誘導式ナトリウムレベル計に関する。

〔従来の技術〕

一般に、高速増殖炉等の原子炉では、ナトリウ
ムレベルをナトリウムレベル計により測定してい
る。

第６図はこのようなナトリウムレベル計を使用
している原子炉「茨城県大洗町にある『常陽』」
の冷却系の概略図で、１は原子炉、２は炉心、３
は回転プラグ、４はナトリウムレベル計、５，１
１，１６はポンプ、６はオーバーフロータンク、
７は入口配管、８はオーバーフロー用の堰、９は
出口配管、１０は中間熱交換器、１２は配管、１
３はドレン配管、１４はバルブ、１５はダンプタ
ンク、１７はコールドトラツプ、１８は隔壁であ
る。

図において、原子炉１内には炉心２が配置さ
れ、上部は回転プラグ３により蓋がされており、
この回転プラグ３には液面計４が取り付けられて
いる。原子炉１内のナトリウム液はポンプ１１に
より中間熱交換器１０を通して冷却され、冷えた
ナトリウム液が、配管１２を通して炉内に戻され
ている。また原子炉１内にはオーバーフロータン
ク６からポンプ５により純度の高いナトリウム液
が補給され、オーバーフロー用の堰８のレベルを
超えると出口配管９を通してオーバーフロータン
ク６へ排出されており、そのため原子炉１内のナ
トリウムレベルは、通常オーバーフロー用の堰８
のレベルに保たれている。オーバーフロータンク
６内のナトリウム液は、ポンプ１６により隔壁１
８の配管９側から汲み出し、コールドトラツプ１
７により不純物を除去した後、隔壁１８の反対側
でオーバーフロータンク６内へ戻してナトリウム
の純度を維持している。またメンテナンス時に
は、バルブ１４を開いてドレン配管１３を通して
ダンプタンク１５へナトリウム液を排出する。

ところで、原子炉１内は原子炉容器内のナトリ
ウム容器液面を常に監視しておく必要があり、そ
のためにレベル計４として通常、第７図に示す誘
導式ナトリウムレベル計が使用されている。図
中、２０は交流電源、２１は１次コイル、２２は
２次コイル、２３は信号変換器、２４は出力表示
器である。

この誘導式ナトリウムレベル計は、交流電源２
０で励磁された１次コイル２１と電的に結合した
２次コイル２２の出力電圧から連続的にナトリウ
ムレベルを計測しており、その測定原理は、良導
体であるナトリウム液中に生じる渦電流により１
次コイル２１と２次コイル２２の結合が弱められ
て２次コイル２２に発生する電圧が小さくなるの
で、２次コイル出力電圧を測定することによりコ
イルがナトリウム液中に浸つている程度、即ちナ
トリウムレベルを測定するものである。即ち、２
次コイル２２の出力電圧値はナトリウムレベルが
低い時は大きく、ナトリウムレベルが高い時は小
さい。そしてこの２次コイル出力電圧は信号変換
器２３によつて標準的な電流レベル信号４〜
20mAに変換される。すなわち第８図の線図ａの
如くゼロ点（コイル部下端）で4.0mA、スパン点
で20.0mAとなるように変換される。そしてこの
電流値をそれ自体に対応して表示装置２４にナト
リウムレベルが表示される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、この誘導式ナトリウムレベル計
は、部品単品の精度、製作時の誤差、計器校正上
の問題などから測定精度を±３％以内にすること
が今までのシステムはで困難であつた。たとえば
測定長10mのレベル計では±30cmの誤差を生じ、
液面計からトリツプやスクラムといつたインター
ロツクをとる原子炉の液面計として用いた場合、
誤動作による原子炉停止に到る可能性が考えら
れ、実際の使用に耐えられないおそれがあつた。

また誘導式ナトリウムレベ計の校正は、あらか
じめ定めた観測可能なゼロ点（これは、コイル部
最下端と設定してもよいし、下方のレベル検出用
スイツチを設けた位置と設定してもよい）におい
て出力されるべき電流レベル信号値が、設定され
た所定値になるように調整し、かつ観測可能なス
パン点（これはコイル部最上端と設定してもよい
し、上方のレベル検出用スイツチを設けた位置と
設定してよい）において出力されるべき電流レベ
ル信号値が、設定された所定値になるように信号
変換器を調整することにより行われていた。

例えばその調整は、先ず、ナトリウムレベルを
コイル部下端以下に下げ、その時の出力を最低値
（えば4mA）なるように調整し、次にナトリウム
レベルを上方のレベルスイツチ位置（この位置で
レベルスイツチが働き、ナトリウムレベルが、そ
の位置までに達したことが観測される）にまで上
げ、その時の出力がスパン点の出力電流値になる
ように調整していた。

しかしながらこの調整は、熟練した技術者が調
整用のドライバーにより出力調整用のトリマーを
微妙に調整することにより行つていたが、この作
業は熟練した者でも時間を要し、初心者では目標
とする精度内に調整するのは極めて難しい。

本発明は上記問題点を解消するためのもので、
誘導式ナトリウムレベル計の精度を高めると共
に、精度に影響を及ぼす検出器の直線性とゼロ点
の温度影響値に着目し、その特性をマイクロコン
ピユータにより補正して高精度を得ること、従来
熟練技術者でなければ行えなかつたレベ計の調整
作業を、誰でも容易に行うことができ、しかも調
整時の個人差を無くすことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そのために本発明の高精度誘導式ナトリウムレ
ベル計は、レベル検出手段、レベル検出信号を所
定電流値に変換する信号変換器、変換された電流
信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、
Ａ／Ｄ変換器出力をあらかじめ求められた折れ線
補正カーブで直線性補正すると共に、温度補正２
乗曲線と測定データの対温度液面ゼロ点変動０％
の点を合わせるようにゼロ点温度補正する信号補
正手段、補正されたデジタル出力をＤ／Ａ変換す
るＤ／Ａ変換器、Ｄ／Ａ変換された出力を表示す
る液面表示手段を備えたこと、及びレベル検出手
段、レベル検出信号を所定電流値に変換する信号
変換器、変換された電流信号をデジタル信号に変
換するＡ／Ｄ変換器、Ａ／Ｄ変換器出力をあらか
じめ求めた折れ線補正カーブで直線性補正すると
共に、温度補正２乗曲線と測定データの対温度液
面ゼロ点変動０％の点を合わせるようにしてゼロ
点温度補正する信号変換器手段、補正された信号
を手動入力又はレベルスイツチからのトリガ入力
により、ゼロ点とスパン点に見合う所定のレベル
信号に校正する演算手段、校正されたデジタル出
力をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器、Ｄ／Ａ変換さ
れた出力を表示する液面表示手段を備えたことを
特徴とする。

〔作 用〕

本発明の高精度誘導式ナトリウムレベル計は、
Ａ／Ｄ変換されたレベル検出信号を、予め記憶さ
せておいた折れ線補正データ、２乗曲線温度補正
データによりMPUにより直線性補正、ゼロ点温
度補正して高精度化したレベル信号を得ると共
に、ゼロ点とスパン点の調整をMPUを用いて行
い、容易に校正を行うことができる。

〔実施例〕

以下、実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図は本発明による高精度ナトリウムレベル
計の全体構成を示す図、第２図は第１図の信号補
正装置のブロツク構成図である。図中、３０はタ
ンク、３１は誘導式ナトリウムレベル計、３２は
ナトリウムレベル、３３は液面ゼロ点、３４はス
パン点、３５は信号伝送ライン、３６は信号変換
器、３７はＡ／Ｄ変換器、３８は信号補正装置、
３９はＤ／Ａ変換器、４０は出力表示器、５０は
マイクロプロセツサユニツト（MPU）、５１は
RAM、５２はROM、５３，５４は周辺機器イ
ンターフエース用アダプタ（PIA）、５はキーボ
ード、５６はインジケータ、５７はデータバスで
ある。

先ず、タンク３０内の誘導式ナトリウムレベル
計３１の２次コイルに誘起した電圧信号は、伝送
ライン３５を通して信号変換器３６に加えられて
数mA〜20数mAの電流信号に変換される。変換
器３６の電流信号はＡ／Ｄ変換器３７でデジタル
信号に変換され、信号補正装置３８のPIA５３を
通してRAM５１に記憶される。一方ROM５２
には、後述するような直線性補正のためのデー
タ、ゼロ点温度補償データ、校正データ、演算プ
ログラム等が記憶されており、MPU５０でこら
のデータ及びプログラムにより、RAM５１に入
力し記憶されたＡ／Ｄ変換器３７の出力信号の直
線性並びにゼロ点の温度影響値に対する補正及び
校正を行う。こうして補正及び校正されたレベル
信号はＤ／Ａ変換器３９で再びアナログ信号に変
換されて液面表示器４０によりレベル表示され
る。なおキーボード５５は手動でゼロ点、スパン
点の調整を行う場合の設定値入力用などに用い
る。

次に第３図により直線性の補正について説明す
る。

誘導式ナトリウム液面計は測定長に対して点線
（補正前）で示されるような特性を有している。
直線性を改善するためにはこの補正前のカーブと
全く同じ量で正負が反対の信号で補正してやれば
原理上直線性の誤差はゼロになる。例えば第３図
で、補正前の誤差がである点に対してなる
補正量で補正してやると、補正後の直線性の誤差
はとなり補正前の誤差に対して格段の精度
向上を計ることができる。本発明ではこの補正カ
ーブの作成を折れ線による近似で行い、折れ線の
数、補正量、折れ点の位置を任意に選ぶことによ
り、最適な直線性の改善を行うことができる。こ
の折れ線は、あらかじめの試行により決定されて
いるものであり、折れ線のデータはROM５２内
に記憶されている。

次に第４図によりゼロ点の温度補償について説
明する。

誘導式ナトリウム液面計のゼロ点は、その使用
温度差に対して第４図の点線（補正前）のような
特性を有しており、高速炉のように待機状態にお
いては200℃、定格出力においては500℃と広範囲
に渡つてナトリウム温度が変化する場合、ゼロ点
のずれによりナトリウム液面についての誤差が生
ずる。この補正前のカーブはほぼ２乗曲線に近い
ため、正負を逆にした第４図の実線のような２乗
曲線で補正する。例えば図において、250℃で温
度影響値がゼロであつても350℃では図のなる
誤差を生じる。

そこでなる補正量で補正してやると補正後
の誤差は（＝−）となり、補正前の誤差
αβに対して格段に精度を向上させることができ
る。

このように、補正カーブとして２乗曲線を用
い、補正前の曲線のゼロ％の点に補正曲線のゼロ
％の点を合わせ、補正量を任意に選ぶことによ
り、ゼロ点の温度影響の改善を行うことができ
る。第４図の補正値カーブは、試行によりあらか
じめ決定されたものであつて、この補正値のカー
ブのデータもROM５２中に記憶されている。

次に自動校正について説明すると、MPU内で
は次の演算が実行される。

Ie′＝〔（Ie−Ｚ）−４〕×Sk＋４ Ie′：計算機出力信号 Ie：計算機入力信号 Ｚ ：ゼロ点校正の補正量 Sk：スパン点校正の係数 即ち、ナトリウムレベルが下端以下の時、表示
装置へ入力されるべき電流レベル値（校正済）
は、あらかじめ定めた値4.0mA（この場合4.0mA
としたから）でなければならないので、計算機の
入力に対して補正量Ｚで〔（Ie−Ｚ）−４〕がゼロ
になるようにゼロ点を補正する。スパン点に対し
ては、当該スパン点の計算機出力Ie′がそのスパ
ン点の値、例えば20.0mAなるように係数Skを変
え、入出力特性の傾きをえることによりスパン点
が調整される。

次に第５図のフローチヤートにより直線性、ゼ
ロ点温度補正、校正を行うフローについて説明す
る。

先ず、ナトリウムレベル計からのレベル信号を
ステツプにおいて、NL（Nonlinear）補正し直
線性の改善を行う。ステツプにおいては、ステ
ツプで設定された第３図に示した補正カーブに
基づき補正する。次に、ステツプでゼロ点温度
補正を行う。ステツプにおいては、ステツプ
で設定された第４図に示した補正曲線と、ナトリ
ウムレベル計から別途得られる温度信号に基づき
温度補正する。次にステツプでゼロ点設定を行
う。この場合、手動モードではナトリウムレベル
が測定下限以下になつたところでキーボード等で
設定入力し（ステツプ）、自動モードではナト
リウムレベルを測定下限から上昇させていき、液
面信号が出たところ外部スイツチ等により自動的
に設定入力する。次にステツプでスパン設定を
行うが、この場合もステツプの場合と同様に、
手動モード（ステツプ）、自動モード（ステツ
プ）のどちらかで行う。こうして、直線性補
正、ゼロ点温度補正、ゼロ点・スパン点調整によ
り校正された４−20mAのレベル信号を得るとが
できる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、誘導式ナトリウムレベル計において、直線性
補正に折れ線を導入し、ゼロ点の温度影響値の補
正に２乗曲線の導入することにより、精度の良い
レベル信号を得ることができ、さらにレベル計の
ゼロ点とスパン点調整が極めて容易になり、ゼロ
点及びスパン点を決めるようにプログラムしてお
くことにより、液面を下限から上げていくだけで
作業員の操作なしに校正を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による高精度ナトリウムレベル
計の全体構成を示す図、第２図は第１図の信号補
正装置のブロツク構成図、第３図は本発明による
直線性補正方法を示す図、第４図は本発明による
温度補正方法を示す図、第５図は本発明による直
線性補正、温度補正を説明するためのフローチヤ
ート、第６図はナトリウムレベル計を使用してい
る原子炉冷却系の概略図、第７図は従来の誘導式
ナトリウムレベル計のブロツク構成図、第８図は
従来の誘導式ナトリウムレベル計の入出力特性を
示す図である。 ３０……タンク、３１……誘導式ナトリウムレ
ベル計のコイル部、３２……ナトリウムレベル、
３３……液面ゼロ点、３４……スパン点、３５…
…信号伝送ライン、３６……信号変換器、３７…
…Ａ／Ｄ変換器、３８……信号補正装置、３９…
…Ｄ／Ａ変換器、４０……液面表示器、５０……
マイクロプロセツサユニツト（MPU）、５１……
RAM、５２……ROM、５３，５４……周辺機
器インターフエース用アダプタ（PIA）、５５…
…キーボード、５６……インジケータ、５７……
データバス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ レベル検出手段、レベル検出信号を所定電流
   値に変換する信号変換器、変換された電流信号を
   デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、Ａ／Ｄ変
   換器出力をあらかじめ求めた折れ線補正カーブで
   直線性補正すると共に、温度補正２乗曲線と測定
   データの対温度液面ゼロ点変動０％の点を合わせ
   るようにゼロ点温度補正する信号補正手段、補正
   されたデジタル出力をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換
   器、Ｄ／Ａ変換された出力を表示する液面表示手
   段を備えた高精度誘導式ナトリウムレベル計。 ２ レベル検出手段、レベル検出信号を所定電流
   値に変換する信号変換器、変換された電流信号を
   デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、Ａ／Ｄ変
   換器出力をあらかじめ求めた折れ線補正カーブで
   直線性補正すると共に、温度補正２乗曲線と測定
   データの対温度液面ゼロ点変動０％の点を合わせ
   るようにしてゼロ点温度補正する信号補正手段、
   補正された信号を手動入力又はレベルスイツチか
   らのトリガ入力により、ゼロ点とスパン点に見合
   う所定のレベル信号に校正する演算手段、校正さ
   れたデジタル出力をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換
   器、Ｄ／Ａ変換された出力を表示する液面表示手
   段を備えた高精度誘導式ナトリウムレベル計。