差压液位变送器在冷却水缓冲箱液位测量中指示偏差原因分析及处理

　　　本文概述：
　　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台差压液位变送器。以A列缓冲箱为例，使用1台差压液位变送器用于宽量程液位监视，2台1152差压液位变送器用于窄量程液位监测。工作人员观测到，这几台设备冷却水缓冲箱液位测量的3051差压液位变送器，在运行期间多次出现交叉比较降级的现象，影响液位的监视及异常响应。本文即是从多个角度分析引起液位测量偏差的可能原因，并针对相应的情况制定处置措施加以处理，终有效解决了液位测量偏差的问题，此案例的分析与处理，对于CPR1000机组具有**的借鉴意义。


 
　　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、窄量程差压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两列的宽量程差压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，本文从差压液位变送器测量原理、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差压液位变送器测量原理
　　缓冲箱液位监视使用电容式差压变送器，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差压液位变送器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，造成缓冲箱差压液位变送器指示存在偏差有多种原因。
　　4.1差压液位变送器本身原因
　　①长期运行情况下，差压液位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，由于宽窄量程差压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差压液位变送器，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，采集卡自身有設计精度，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　在2016年*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調查和统计，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宽量程差压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列宽量程与窄量程差压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。

　　6 结语
　　本文通过对某CPR1000机组设备冷却水系统缓冲箱差压液位变送器交叉比较降级原因分析，指出可能造成指示偏差的变送器异常、取样管线布置异常、系统扰动、校验引入偏差、DCS组态等各项因素，并在检修期间进行了一一检查和排除。其他CPR1000机组可参考借鉴处理方法，节约调查分析的时间，优化工期。

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