設(shè)備冷卻水緩沖箱液位指示偏差原因分析及處理

韋洪剛，宋國富，張鵬

（中廣核核電運(yùn)營有限公司，廣東深圳518120）

1 背景介紹

在CPR1000機(jī)組中，設(shè)備冷卻水系統(tǒng)為核島內(nèi)各熱交換器提供冷卻水，設(shè)計(jì)有A/B兩列緩沖箱，為監(jiān)視緩沖箱危急液位，兩列緩沖箱共使用了6臺Rosemount變送器。以A列緩沖箱為例，使用1臺Rosemount 3051智能變送器用于寬量程液位監(jiān)視，2臺1152變送器用于窄量程液位監(jiān)測。

2 異常問題描述

在日常運(yùn)行期間，在對緩沖箱液位指示進(jìn)行的例行檢查中，反復(fù)、多次出現(xiàn)同列寬、窄量程液位變送器指示交叉比較偏差大的情況。以某CPR1000機(jī)組為例，在最近三年執(zhí)行的三次定期檢查中，2次出現(xiàn)A/B兩列的寬量程液位變送器交叉比較結(jié)果降級，其中1次寬量程液位變送器處于降級的邊緣。

針對變送器交叉比較降級的現(xiàn)象，本文從變送器測量原理、系統(tǒng)管線布置情況、DCS組態(tài)情況進(jìn)行了分析調(diào)查，并在檢修窗口進(jìn)行了處理。

3 原理分析

3.1 變送器測量原理

緩沖箱液位監(jiān)視使用羅斯蒙特電容式差壓變送器，所測差壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號送往DCS顯示。取樣管所傳導(dǎo)的差壓作用于變送器σ室中心的兩側(cè)感壓膜片上，膜片產(chǎn)生微小位移的變化，改變了感壓膜片和兩側(cè)電容極板構(gòu)成的差動(dòng)電容值，σ室的差動(dòng)電容值在設(shè)計(jì)時(shí)與差壓成線性關(guān)系，差動(dòng)電容經(jīng)過整流電路轉(zhuǎn)換為4～20mA標(biāo)準(zhǔn)信號輸出。

1152系列仍使用模擬電路板件，將差動(dòng)電容信號轉(zhuǎn)換為4～20mA信號輸出。而3051系列變送器，設(shè)計(jì)支持Hart協(xié)議，內(nèi)部設(shè)計(jì)有微控制器，可以對傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括測量信號調(diào)理、數(shù)據(jù)顯示、自動(dòng)校正和自動(dòng)補(bǔ)償?shù)裙δ堋?/p>

3.2 DCS信號采集流程和組態(tài)

在某CPR1000機(jī)組，1E級系統(tǒng)采用AREVA TXS平臺，SR及NC級采用TXP-T2000 DCS平臺。窄量程液位經(jīng)TXS采集處理，通過網(wǎng)關(guān)送往操作員終端進(jìn)行顯示。寬量程液位送TXP-2000系統(tǒng)進(jìn)行采集處理，然后送操作員終端進(jìn)行顯示。

在TXP中信號采集時(shí)產(chǎn)生帶有時(shí)間標(biāo)簽的數(shù)據(jù)（TTD），當(dāng)液位變化量超過組態(tài)設(shè)置的Delta值時(shí)，會(huì)產(chǎn)生TTD數(shù)據(jù)。信號在服務(wù)器處理后送往畫面顯示時(shí)，同樣設(shè)有Delta，液位變化超過Delta時(shí)畫面指示才會(huì)刷新。

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根據(jù)以上情況分析，造成緩沖箱液位變送器指示存在偏差有多種原因。

4.1 變送器本身原因

①長期運(yùn)行情況下，變送器出現(xiàn)零點(diǎn)漂移。②校驗(yàn)單數(shù)據(jù)不正確，取樣管實(shí)際安裝高度與安裝圖不一致。

4.2 取樣管線原因

①正壓側(cè)取樣管線缺水或存在氣體，此時(shí)會(huì)造成變送器指示偏低。②負(fù)壓側(cè)取樣管線有水，此時(shí)會(huì)造成變送器指示偏低。③取樣管線布置不合理，負(fù)壓側(cè)容易進(jìn)水，水在細(xì)小的取樣管內(nèi)形成水封或水膜，造成壓力傳導(dǎo)不暢，導(dǎo)致寬、窄量程液位變送器的負(fù)壓側(cè)壓力不完全一致。

4.3 系統(tǒng)原因

設(shè)備冷卻水緩沖箱為水泵提供吸入壓頭，在泵啟動(dòng)瞬間以及兩列泵切換期間，容易出現(xiàn)液位波動(dòng)，影響變送器的測量結(jié)果，由于寬窄量程液位變送器的量程不同、型號不同，對于單個(gè)變送器的影響存在不一致的可能。

4.4 檢修期間對變送器校驗(yàn)不恰當(dāng)

①打壓計(jì)量程選擇不當(dāng)，緩沖箱液位變送器均是小量程液位變送器，使用選用大量程打壓計(jì)校驗(yàn)時(shí)，由于打壓計(jì)精度不足引入誤差。②正反行程各校驗(yàn)點(diǎn)穩(wěn)壓不當(dāng)引入人為誤差。③打壓計(jì)使用前未清零，打壓計(jì)零點(diǎn)的微小的差別會(huì)引入較大誤差，使用大量程的打壓計(jì)時(shí)影響更大。

4.5 DCS采集及顯示帶來的誤差

①變送器輸出的4～20mA信號需經(jīng)模擬量采集卡采集處理，采集卡自身有設(shè)計(jì)精度，DCS組態(tài)設(shè)置有Delta值，變化量小于Delta值時(shí)不會(huì)再次產(chǎn)生TTD。②TXP采集的信號經(jīng)過服務(wù)器處理，TXS采集的信號通過網(wǎng)關(guān)在操作員終端進(jìn)行顯示時(shí)，由于畫面刷新設(shè)置有Delta，存在一定的顯示誤差。

5 對超差變送器的檢查處理

在2016年首次出現(xiàn)A/B列交叉比較結(jié)果降級現(xiàn)象，根據(jù)上文分析的變送器超差的可能原因，制定了檢查方案，要點(diǎn)簡述如下。①調(diào)查歷史校驗(yàn)報(bào)告，分析寬量程液位變送器本身異常的可能性。②在檢修窗口對寬量程液位變送器按現(xiàn)有校驗(yàn)單進(jìn)行校驗(yàn)，檢查確認(rèn)校驗(yàn)結(jié)果。③如變送器校驗(yàn)結(jié)果存在漂移情況，調(diào)整變送器至合格。④如變送器本身校驗(yàn)合格，則檢查寬、窄量程變送器的標(biāo)高，檢查校驗(yàn)單輸入差壓，核實(shí)校驗(yàn)單是否存在偏差，如有偏差，則進(jìn)行修正后再校驗(yàn)。⑤檢查變送器的取樣管線實(shí)際安裝情況，檢查管線布置、坡度等是否存在不利于壓力傳導(dǎo)的地方。⑥同時(shí)對變送器進(jìn)行充水排氣，負(fù)壓側(cè)管線進(jìn)行吹掃，檢查有無殘水。⑦對DCS組態(tài)設(shè)置對變送器顯示的影響進(jìn)行分析。

5.1 2016年交叉比較降級的調(diào)查及原因分析

根據(jù)上述檢查方案，在2016年檢修結(jié)果如下：

①調(diào)閱歷史校驗(yàn)單，發(fā)現(xiàn)A列寬量程變送器在2012年校驗(yàn)時(shí)存在漂移，零點(diǎn)指示偏低約1.238cm，已調(diào)整合格。2015年的交叉比較結(jié)果表明A列寬量程液位計(jì)指示偏低、處于降級的邊緣，在檢修窗口，對A列寬量程變送器校驗(yàn)再次發(fā)現(xiàn)存在漂移；且變送器實(shí)際安裝高度較設(shè)計(jì)值偏低，對校驗(yàn)單進(jìn)行了升版并校驗(yàn)調(diào)整變送器合格。②2016年，在檢修窗口對A/B列變送器進(jìn)行了校驗(yàn)。為防止打壓計(jì)量程過大引入校驗(yàn)誤差，校驗(yàn)選取了小量程打壓計(jì)，精度等級0.025，滿足變送器校驗(yàn)要求（變送器等級0.5）。每一列變送器打壓時(shí)統(tǒng)一清零打壓計(jì)零點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)A/B列寬量程變送器均發(fā)現(xiàn)零點(diǎn)偏低，同時(shí)B列寬量程校驗(yàn)單標(biāo)高偏低，且變送器無法調(diào)整合格，通過修改校驗(yàn)單更換合格變送器加以解決。③檢查取樣管線，寬量程變送器與一窄量程變送器公用負(fù)壓側(cè)管線，窄量程負(fù)壓側(cè)有排水罐，而寬量程變送器未設(shè)計(jì)，造成寬量程負(fù)壓側(cè)容易積水使變送器指示偏低。④緩沖箱系統(tǒng)在線后對變送器負(fù)壓側(cè)管線用壓縮空氣吹掃，未發(fā)現(xiàn)大量的水跡，只有少量水滴，排水罐中也無殘水排出。⑤DCS組態(tài)對于寬窄量程變送器均有影響，微小的液位變化難以在畫面刷新，在進(jìn)行交叉比較工作時(shí)選取了工況穩(wěn)定窗口，調(diào)取歷史曲線，盡量排除了畫面顯示不刷新的偏差。

根據(jù)上述檢查過程，可以確認(rèn)2016年交叉比較降級，是因A列緩沖箱的寬量程液位變送器發(fā)生漂移；而B列寬量程液位變送器也有漂移且變送器標(biāo)高不正確。

5.2 2017年交叉比較降級的調(diào)查及原因分析

在2017年日常執(zhí)行交叉比較，再次發(fā)現(xiàn)A/B列緩沖箱液位變送器交叉比較降級，對此進(jìn)行調(diào)查和分析見下。

對2016年檢修后歷史曲線進(jìn)行調(diào)查和統(tǒng)計(jì)，選取多個(gè)時(shí)間段的數(shù)據(jù)做比較，發(fā)現(xiàn)隨時(shí)間推移A列寬量程與窄量程液位指示平均值偏差逐漸變大，分析認(rèn)為A列寬量程變送器發(fā)生漂移的可能性大。檢修結(jié)果表明，A寬量程液位變送器確實(shí)存在漂移且無法調(diào)整合格，更換新備件并校驗(yàn)合格后，對負(fù)壓側(cè)管線進(jìn)行吹掃，重新在線后寬量程與窄量程液位指示一致。

B列寬量程與窄量程液位變送器平均值偏差存在周期性波動(dòng)現(xiàn)象。分析可能原因?yàn)樨?fù)壓側(cè)取樣管線有水封造成壓力傳導(dǎo)不暢。在檢修窗口進(jìn)行了校驗(yàn)，變送器校驗(yàn)合格，執(zhí)行完充水排氣和管線吹掃后，寬窄量程液位指示一致。

此外，已經(jīng)發(fā)起管線改造申請，在寬量程變送器負(fù)壓側(cè)同樣增加排水罐，消除積水導(dǎo)致液位指示異常的可能。

6 結(jié)語

本文通過對某CPR1000機(jī)組設(shè)備冷卻水系統(tǒng)緩沖箱液位變送器交叉比較降級原因分析，指出可能造成指示偏差的變送器異常、取樣管線布置異常、系統(tǒng)擾動(dòng)、校驗(yàn)引入偏差、DCS組態(tài)等各項(xiàng)因素，并在檢修期間進(jìn)行了一一檢查和排除。其他CPR1000機(jī)組可參考借鑒處理方法，節(jié)約調(diào)查分析的時(shí)間，優(yōu)化工期。