鈉回路過程檢測系統設計、調試經驗總結

呂鵬

摘 要 今年來，隨著金屬鈉作為介質的回路應用日益廣泛。本文基于作者多年的設計調試經驗，向大家概述了鈉回路過程檢測系統的設計、調試，重點介紹了鈉回路過程檢測系統各類儀表常見的故障問題和解決方法。通過本文的經驗介紹，對鈉回路設計、安裝、調試和運行起到一些實用參考價值

關鍵詞 鈉回路；過程檢測系統；儀表

中圖分類號 TP3 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）160-0148-02

1 概述

鈉回路過程檢測系統的功能在于提供適當的測量與顯示手段，監測回路系統在正常運行、事故，以及事故后的過程參數（溫度、流量、壓力、壓差、液位、鈉泄漏、等）。在過程參數異常時，提供事故或應急報警觸點信號和警告報警觸點信號。

鈉回路過程檢測系統是由鈉回路中安裝的各類儀表和連接電纜、接線箱、測量機柜及計算機監控系統組成。

2 主要測量手段及安裝方式

2.1 溫度

溫度傳感器選用K型鎧裝熱電偶。設備和管道壁面安裝的測溫熱電偶是采用固定壓片將傳感器的頂端固定在被測設備的安裝面的方式安裝（如圖1）。

2.2 壓力

鈉壓力傳感器選用可靠的高溫介質壓力傳感器。

用于其它介質的壓力、壓差變送器選用工業部門廣泛使用的1151型電容式壓力、壓差變送器。選用彈簧管式壓力表作為就地壓力指示儀表。

2.3 液位

鈉液位計選用電感式鈉液位計。對于其它介質采用電容式液位計。

2.4 流量

鈉介質流量主要采用永磁式鈉流量計。

測量其它介質（油、水、氣）流量的流量計系依據不同管道內徑選擇的渦街流量變送器。

2.5 鈉泄漏

探測設備鈉泄漏管道管鈉泄漏的傳感器采用雙絲結構的鈉泄漏探測器。

3 鈉回路過程檢測系統設計

鈉回路過程檢測系統的設計考慮到安全原則、可用性原則。根據鈉回路的準備實現的功能需求開展設計：編制鈉回路過程檢測系統設計說明書，依據《自動化儀表選型設計規定》開展儀表選型工作以及施工圖設計工作等。施工圖設計時應充分考慮儀表設備安裝位置和后續運行、維修等因素。例如選取容器液位測量儀表時，應考慮空間位置，若選擇電容式物位變送器，需考慮容器上部安裝高度是否合適；后續拆卸檢修更換時，上部空間是否合適，不應有其他設備阻礙拆卸檢修更換等。

4 鈉回路過程檢測系統調試及故障問題分析

調試分為過程檢測系統儀表通道調試和鈉回路綜合調試。

儀表的測量通道調試：對于輸出模擬量信號的儀表通道是采用標準信號源在儀表測量通道信號輸入端加載標準信號，將標準信號值與計算機顯示值進行比對，誤差和變差應在允許范圍內，以保證測量通道（電纜、接線箱、測量機柜、計算機監控系統）的準確度、精度、安全性和可靠性。對于輸出開關量的儀表通道采用短路或斷開的方式進行檢測。鈉回路綜合調試是鈉回路進鈉后，進行的鈉回路整體功能性調試。

在不同的調試階段會遇到不同的故障問題，現將調試過程中各類儀表遇到的出現頻率較多的故障問題及解決進行總結。

4.1 測溫熱電偶測量誤差較大

熱電偶作為測量溫度的儀表普遍用在各種工藝回路中，經常會遇到熱電偶測量不準確的問題。本文歸納了幾種常見的熱電偶測量不準確問題，具體如下。

1）測溫熱電偶通道測量調試時，溫度顯示值與標準信號輸入值有相對恒定的偏差如表1，此類問題主要可能原因是熱電偶的冷端補償問題。對于此類問題的解決，可采用標準信號源對熱電偶的測量通道進行矯正，調整冷端補償在合理誤差范圍內。

2）常溫時測溫熱電偶顯示環境溫度，在溫度上升時則溫度顯示反而下降，甚至顯示負的溫度示值（如表2）。此類問題是由于熱電偶的補償導線與熱電偶的正負極接反造成的，分段查看熱電偶接線端，將錯接的電纜進行重新端接。

3）測溫熱電偶升溫時，溫度示值上升速率非常緩慢。例如：某段鈉管道設定加熱速率為12℃/min，實際溫度上升數值如表3。這類問題產生的原因是測溫段沒有與安裝面貼緊，或由于固定熱電偶測溫段的壓片翹起導致測溫段沒有緊貼安裝面，就會產生給設備升溫時，溫度示值上升速率卻非常緩慢。

4）測溫熱電偶升溫時，溫度示值上升速率非常快。這類問題主要的產生原因是熱電偶的安裝太靠近設備加熱絲、加熱環等加熱元件，如表4。

5）斷偶問題。造成熱電偶斷偶現象的原因大致有幾種：（1）熱電偶損壞；（2）電纜損壞；（3）接線端損壞或接線端子氧化導致虛接；（4）測溫模塊損壞。遇到問題可采用萬用表測量熱電偶阻值和加載標準信號等方式進行傳感器和測量通道的檢測。

4.2 渦街流量變送器

渦街流量變送器普遍用于工藝回路中，用以測量回路介質的流量。常見問題是渦街流量變速器使用時，就地顯示正常，遠傳無顯示。渦街流量傳感器一般采用兩線制或四線制，這類問題主要出現在兩線制的流量傳感器中，如圖2。原因分析：渦街流量傳感器就地表頭有顯示，說明給傳感器供電電源正常，那么原因就是傳感器的測量信號沒有傳輸至二次表或測量柜。首先確定二次表或測量機柜接收信號的模塊是正極接收測量信號還是負極接收測量信號；然后檢查流量傳感器，正負極是否都有測量信號輸出。通常傳感器的正負極均有信號，但部分廠家出產的傳感器有負極接傳感器外殼的現象，從而導致負極上沒有測量信號輸出，與此同時選擇的二次表或測量機柜的模塊是采用負極接收測量信號，則會出現上述問題。此時需解除傳感器負極接地的設置或更換接收信號模塊等方式解決問題。

4.3 泄漏探測器

鈉回路中裝有鈉泄漏探測器，該探測器通常是由兩根金屬絲和絕緣體組成（如圖2），其檢測原理是在探測器兩斷加載電壓，當有金屬介質泄漏時，造成兩根探測器短路，以達到金屬介質泄漏的目的。該探測器使用時經常出現誤報警的現象，主要原因：1）安裝時，探測器與包裹管路的不銹鋼皮接觸導致短路或接地；2）鈉回路路升溫時由于熱脹造成探測器與不銹鋼皮接觸導致傳感器兩根金屬絲短路或接地。

4.4 永磁鈉流量計

鈉回路通常采用永磁式鈉流量計（圖3）進行鈉流量測量，其測量原理是基于法拉第電磁感應定律，當鈉流量計管路中介質流動時，在兩塊永久磁鋼形成的磁場中切割磁力線，從而在垂直于磁場和介質流動方向的一對磁極上產生感應電動勢，通過測量電動勢的大小來確定管路中的鈉流量。調試中發現，當永磁鈉流量計管路中沒介質流動的情況下，依然有流量顯示值。經現場勘查，為發現有電磁干擾現象，因此對永磁鈉流量計進行了測試：

采用萬用表永磁鈉流量計的磁極頂部和根部以及引出線進行了信號測量，結果如表5。

根據上表分析，初步判斷是由于電纜引線的材料不同，產生了附加電動勢。因此對該流量計進行了改造：1）縮短電極；2）更換材質相同的電纜引線。改造完成后，經檢驗該永磁鈉流量計輸出信號為-0.034mV，在流量計輸出信號值的允許誤差范圍內。

5 結論

綜上所述，隨著液態鈉作為介質的回路系統廣泛應用在工業領域，鈉回路過程檢測系統設計、調試是鈉回路正常運行至關重要的工作。本文從鈉回路過程檢測系統設計、調試常見問題出發，總結過程檢測系統設計調試常見問題和處理方法，為過程檢測系統設計調試問題處理提供依據。為過程檢測系統運行檢修工作提供依據。