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

【摘 要】用于核電站設(shè)備冷卻水緩沖箱液位測量的羅斯蒙特變送器，在運(yùn)行期間多次出現(xiàn)交叉比較降級的現(xiàn)象，影響液位的監(jiān)視及異常響應(yīng)。論文從多個(gè)角度分析引起液位測量偏差的可能原因，并制定措施加以處理，有效解決了液位測量偏差的問題，對CPR1000機(jī)組具有廣泛的借鑒意義。

【Abstract】The Ross Mont transmitter used for measuring the liquid level of the buffer box of CCWS occurred cross comparison and degradation phenomenon for several times during operation， which affected the level monitoring and abnormal response. This article analyses the causes of level measurement deviations from different perspectives， and adopts solutions to deal with it， so that the problems were solved effectively， and it would be a good reference for other CPR1000 unit.

【關(guān)鍵詞】CPR1000；液位偏差；變送器降級

【Keywords】CPR1000； level deviation； demotion of transmitter

勤【中圖分類號】TQ172 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）01-0150-02

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(tái)Rosemount變送器。以A列緩沖箱為例，使用1臺(tái)Rosemount 3051智能變送器用于寬量程液位監(jiān)視，2臺(tái)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(tái)，SR及NC級采用TXP-T2000 DCS平臺(tái)。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。endprint

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。endprint