超声波液位计故障分析及维护策略分析及维护策略之二

3.2 超声波液位计跳变
三门核电废水、废液处理系统以及非能动堆芯冷却系统中采用了西门子超声波液位计测量部分容器内液位。该批超声波液位计为分体式液位计，变送器型号为LUT400，超声波探头元件为STH，总计使用了19台。在调试和预运行过程中，该批次超声波液位计出现了多次不同原因的跳变现象。
3.2.1 因安装原因导致跳变
超声波探头在正常工作时，受发射脉冲激励产生振动，从而发出超声波脉冲信号。在超声波换能器正常工作时，探头表面能感受到机械振动。STH型探头尺寸约为Φ51mm，而在三门核电废水、废液系统中，仪表是安装于罐体上方立管上。立管尺寸为2英寸，部分探头在安装时与立管壁存在挤压，摩擦现象，导致探头元件中的超声波换能器在脉冲振动时与管壁干涉，晶体振动不自由。从回波曲线上来看，元件收到挤压、摩擦的情况下，超声波液位计初始脉冲基波信号强度收到很大影响。另外根据STH手册技术规格书，该型探头元件的发射角为12°，过高的安装立管导致不能满足超声波束发射角要求。进而使得超声波的回波质量进一步恶化。从而导致部分液位计跳变频繁。
采取截短立管，并对立管内壁进行打磨处理后，超声波回波曲线质量得到明显增强，跳变现象基本消除。
3.2.2 空罐下跳变
废液系统中，废液暂存箱收集来自反应堆安全壳冷却、乏燃料池衬里泄露、设备和区域去污等废水，共2台不锈钢水箱用于废液后续处理前的暂存。每个废液暂存箱设置一台西门子超声波液位计监测液位。调试期间设置超声波液位计测量量程为0.468~5.777m，电流输出设置为4mA对应0.533m，20mA对应5.309m。仪表调试完成后，液位在测量范围内显示准确，但在液体排空时，液位出现频繁跳变。
检查发现，罐体底部为锥形底，在罐体液位排空时，存在聚焦反射现象。空罐下，超声波液位计回音曲线在反射时因罐底聚焦反射现象，导致在某一个距离上回波强度会超出回波抑制曲线，且聚焦反射后被放大的回波信号并不固定，随机出现在某个高度，从而造成识别算法在无真实液位回波的情况下，将被随机放大的回波作为“真实”液位信号，导致频繁跳变。
从故障液位计回波曲线（见图5）



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