设备冷却水缓冲箱液位指示偏差原因分析及处理

2018-02-07韦洪刚宋国富张鹏

中小企业管理与科技 2018年3期

韦洪刚，宋国富，张鹏

（中广核核电运营有限公司，广东深圳518120）

1 背景介绍

在CPR1000机组中，设备冷却水系统为核岛内各热交换器提供冷却水，设计有A/B两列缓冲箱，为监视缓冲箱危急液位，两列缓冲箱共使用了6台Rosemount变送器。以A列缓冲箱为例，使用1台Rosemount 3051智能变送器用于宽量程液位监视，2台1152变送器用于窄量程液位监测。

2 异常问题描述

在日常运行期间，在对缓冲箱液位指示进行的例行检查中，反复、多次出现同列宽、窄量程液位变送器指示交叉比较偏差大的情况。以某CPR1000机组为例，在最近三年执行的三次定期检查中，2次出现A/B两列的宽量程液位变送器交叉比较结果降级，其中1次宽量程液位变送器处于降级的边缘。

针对变送器交叉比较降级的现象，本文从变送器测量原理、系统管线布置情况、DCS组态情况进行了分析调查，并在检修窗口进行了处理。

3 原理分析

3.1 变送器测量原理

缓冲箱液位监视使用罗斯蒙特电容式差压变送器，所测差压信号转换为电流信号送往DCS显示。取样管所传导的差压作用于变送器σ室中心的两侧感压膜片上，膜片产生微小位移的变化，改变了感压膜片和两侧电容极板构成的差动电容值，σ室的差动电容值在设计时与差压成线性关系，差动电容经过整流电路转换为4～20mA标准信号输出。

1152系列仍使用模拟电路板件，将差动电容信号转换为4～20mA信号输出。而3051系列变送器，设计支持Hart协议，内部设计有微控制器，可以对传感器的数据进行处理，包括测量信号调理、数据显示、自动校正和自动补偿等功能。

3.2 DCS信号采集流程和组态

在某CPR1000机组，1E级系统采用AREVA TXS平台，SR及NC级采用TXP-T2000 DCS平台。窄量程液位经TXS采集处理，通过网关送往操作员终端进行显示。宽量程液位送TXP-2000系统进行采集处理，然后送操作员终端进行显示。

在TXP中信号采集时产生带有时间标签的数据（TTD），当液位变化量超过组态设置的Delta值时，会产生TTD数据。信号在服务器处理后送往画面显示时，同样设有Delta，液位变化超过Delta时画面指示才会刷新。

4 异常可能原因分析

根据以上情况分析，造成缓冲箱液位变送器指示存在偏差有多种原因。

4.1 变送器本身原因

①长期运行情况下，变送器出现零点漂移。②校验单数据不正确，取样管实际安装高度与安装图不一致。

4.2 取样管线原因

①正压侧取样管线缺水或存在气体，此时会造成变送器指示偏低。②负压侧取样管线有水，此时会造成变送器指示偏低。③取样管线布置不合理，负压侧容易进水，水在细小的取样管内形成水封或水膜，造成压力传导不畅，导致宽、窄量程液位变送器的负压侧压力不完全一致。

4.3 系统原因

设备冷却水缓冲箱为水泵提供吸入压头，在泵启动瞬间以及两列泵切换期间，容易出现液位波动，影响变送器的测量结果，由于宽窄量程液位变送器的量程不同、型号不同，对于单个变送器的影响存在不一致的可能。

4.4 检修期间对变送器校验不恰当

①打压计量程选择不当，缓冲箱液位变送器均是小量程液位变送器，使用选用大量程打压计校验时，由于打压计精度不足引入误差。②正反行程各校验点稳压不当引入人为误差。③打压计使用前未清零，打压计零点的微小的差别会引入较大误差，使用大量程的打压计时影响更大。

4.5 DCS采集及显示带来的误差

①变送器输出的4～20mA信号需经模拟量采集卡采集处理，采集卡自身有设计精度，DCS组态设置有Delta值，变化量小于Delta值时不会再次产生TTD。②TXP采集的信号经过服务器处理，TXS采集的信号通过网关在操作员终端进行显示时，由于画面刷新设置有Delta，存在一定的显示误差。

5 对超差变送器的检查处理

在2016年首次出现A/B列交叉比较结果降级现象，根据上文分析的变送器超差的可能原因，制定了检查方案，要点简述如下。①调查历史校验报告，分析宽量程液位变送器本身异常的可能性。②在检修窗口对宽量程液位变送器按现有校验单进行校验，检查确认校验结果。③如变送器校验结果存在漂移情况，调整变送器至合格。④如变送器本身校验合格，则检查宽、窄量程变送器的标高，检查校验单输入差压，核实校验单是否存在偏差，如有偏差，则进行修正后再校验。⑤检查变送器的取样管线实际安装情况，检查管线布置、坡度等是否存在不利于压力传导的地方。⑥同时对变送器进行充水排气，负压侧管线进行吹扫，检查有无残水。⑦对DCS组态设置对变送器显示的影响进行分析。

5.1 2016年交叉比较降级的调查及原因分析

根据上述检查方案，在2016年检修结果如下：

①调阅历史校验单，发现A列宽量程变送器在2012年校验时存在漂移，零点指示偏低约1.238cm，已调整合格。2015年的交叉比较结果表明A列宽量程液位计指示偏低、处于降级的边缘，在检修窗口，对A列宽量程变送器校验再次发现存在漂移；且变送器实际安装高度较设计值偏低，对校验单进行了升版并校验调整变送器合格。②2016年，在检修窗口对A/B列变送器进行了校验。为防止打压计量程过大引入校验误差，校验选取了小量程打压计，精度等级0.025，满足变送器校验要求（变送器等级0.5）。每一列变送器打压时统一清零打压计零点，发现A/B列宽量程变送器均发现零点偏低，同时B列宽量程校验单标高偏低，且变送器无法调整合格，通过修改校验单更换合格变送器加以解决。③检查取样管线，宽量程变送器与一窄量程变送器公用负压侧管线，窄量程负压侧有排水罐，而宽量程变送器未设计，造成宽量程负压侧容易积水使变送器指示偏低。④缓冲箱系统在线后对变送器负压侧管线用压缩空气吹扫，未发现大量的水迹，只有少量水滴，排水罐中也无残水排出。⑤DCS组态对于宽窄量程变送器均有影响，微小的液位变化难以在画面刷新，在进行交叉比较工作时选取了工况稳定窗口，调取历史曲线，尽量排除了画面显示不刷新的偏差。

根据上述检查过程，可以确认2016年交叉比较降级，是因A列缓冲箱的宽量程液位变送器发生漂移；而B列宽量程液位变送器也有漂移且变送器标高不正确。

5.2 2017年交叉比较降级的调查及原因分析

在2017年日常执行交叉比较，再次发现A/B列缓冲箱液位变送器交叉比较降级，对此进行调查和分析见下。

对2016年检修后历史曲线进行调查和统计，选取多个时间段的数据做比较，发现随时间推移A列宽量程与窄量程液位指示平均值偏差逐渐变大，分析认为A列宽量程变送器发生漂移的可能性大。检修结果表明，A宽量程液位变送器确实存在漂移且无法调整合格，更换新备件并校验合格后，对负压侧管线进行吹扫，重新在线后宽量程与窄量程液位指示一致。

B列宽量程与窄量程液位变送器平均值偏差存在周期性波动现象。分析可能原因为负压侧取样管线有水封造成压力传导不畅。在检修窗口进行了校验，变送器校验合格，执行完充水排气和管线吹扫后，宽窄量程液位指示一致。

此外，已经发起管线改造申请，在宽量程变送器负压侧同样增加排水罐，消除积水导致液位指示异常的可能。