M310核電堆型調試過程中常見的液位測量儀表

劉月超

摘要 本文從海南昌江核電廠所常使用的液位測量儀表：浮力式（浮球或沉筒）液位開關及變送器、電容式差壓變送器、超聲波液位計等現場儀表調試出發，探討它們的基本原理、儀表調試及調試期間出現的問題以及解決方法、現場遷移校驗方法等，使大家在核電廠調試過程中更加熟悉儀控液位測量儀表。

關鍵詞 調試；液位；浮力；超聲波；變送器

中圖分類號 TM6 文獻標識碼 A 文章編號 2095—6363（2016）04—0116—02

液位測量與控制是核電站自動化控制系統的重要組成部分，隨著自動化儀表技術的發展，測量液位的方法及相應的儀表也在不斷的改進和更新，本文以海南昌江核電廠現場幾種液位測量儀表的實際應用為出發點，來探討液位測量儀表的基本原理、儀表調試及調試過程中出現的問題及解決方法、現場遷移校驗方法等。

1浮力式液位測量儀表介紹

1.1浮力式液位開關儀表

浮力式液位開關儀表基本原理是利用浮子隨液位變化而上下移動來測量液位的，當液位上升到定值時，浮子提供的浮力會使液位開關中的微動開關動作，輸出開關量信號。下面以浮力式液位開關RCP080SN（雙沉筒的，下邊的沉筒是低報，上邊的沉筒是高報。）為例介紹。

1.2液位開關的調試及調試過程中遇到的問題及解決方法

1）以RCP080SN為例，在調試RCP080SN時，首先確定液位開關的常閉、常開觸點，一般低報使用微動開關的常閉觸點，高報使用常開觸點，在RCP080SN中，AA是常開觸點，BB是常閉觸點。（注意在測量就地儀表是否觸發時，要使用萬用表的電壓檔進行測量；使用通斷檔位，DCS側會一直觸發。）

2）在實際應用中，低報（接BB觸點）報警值設定為1.96m，但實際液位到1.94m才出現報警，因此根據工藝要求，需要調整報警值。因為報警值與實際希望的報警值偏差較小，并且液位開關的報警值。

可以做往上44mm的調整設定，或往下50mm的調整設定，因此我們采取的調整方法為：首先拆開液位開關的白色外殼，松開液位開關組件的位置如下圖安裝的固定螺絲，向上調整20mm即可，經重新驗證報警值為1.96m。滿足工藝需求。

低報報警值調整好以后，卸壓箱繼續充水，驗證RCP080SN高報（接AA觸點）報警值2.42m，結果出乎意料，在2.29m時高報已經出現，初步分析可能為沉筒下方固定螺絲脫落，經拆開法蘭取出沉筒時，第一個沉筒（從上往下數）下方的固定螺絲已松動，未緊固，后往上調整沉筒13cm，固定緊固螺絲后，驗證合格。

3）其它液位開關的調整與RCP080SN幾乎一致，在此不做說明。

1.3浮力式液位變送器

浮力式液位變送器（如RPE008MN）的工作原理：阿基米德定理規定浸入液體中的物體所承受的浮力等于它所排開的液體的重量，借助彈簧，該浮力可看作是掛在彈簧下面的浮筒元件重量的有效減輕量，因此導致彈簧收縮。將一臺線性差動變壓器（LVDT）安裝在變送器外殼內壓力管的外部，彈簧對壓力管中的鐵芯提供支撐，在彈簧收縮或延伸時，鐵芯可自由上升或下降，LVDT的輸出將按比例發生變動，將這種電壓信號饋入微處理器控制的電子元件并轉換成4～20mA輸出信號，并疊加HART數字信號。液位沿整個浮筒長度移動時，鐵芯移動的最大距離為15mm。

1.4變送器的調試及調試過程中遇到的問題及解決方法

1）以RPE008MN現場調試為例，在調試過程中，我們發現當水池沒水時，測量儀表輸出不是4mA，經過調零位變化不大，我們采取的措施是：把手定在LVDT的白色帽子和螺紋處，再鎖緊LVDT上部的螺母，并看毫安表的輸出為4mA。

2）在現場調試中，儀表本身帶的鏈條較長，不能正常的測量液位的變化；經過簡易的收縮鏈條長度（收縮長度根據試驗確定），來保證儀表的正常輸出，切記不可剪斷鏈條，因為此鏈條長度與配重有關。

2電容式差壓變送器液位測量

2.1電容式差壓變送器的工作原理

電容式差壓變送器的工作原理是把被測壓力差的變化轉換成電容的變化，再通過對電容的測量求得壓力的大小。電容的大小與極板的面積和極板間距離有關，我們利用的就是通過壓力使彈性元件位移，從而改變極板間的距離，那么電容就改變了，測量電容即可計算出壓力的大小。

電容式壓力計的核心元件，中間為可動的測量膜片，兩邊為隔離膜片，隔離膜片與測量膜片之間充硅油，以便傳遞壓力，測量室由兩個對稱的有球形凹面的玻璃物體合成，在球形凹面上鍍金屬膜，作為電容器的定極片，它與外殼絕緣，通過焊接引線與外部電路相連。當中間的測量膜片位移時，電容會發生變化，由此產生的電容變化量經電子線路轉換成二線制4mA～20mA直流輸出信號。

這種結構對測量膜片具有較好的過載保護能力。當被測壓差過大時，測量膜片緊貼另一側的凹形球面上，不會因產生過大位移而損壞膜片；過載消除后，測量膜片恢復到正常位置。硅油除用作傳遞壓力外，他的粘度特性對沖擊力具有一定緩沖作用，可消除被測介質的高頻脈動壓差對變送器輸出準確度的影響。

海南昌江核電廠常用的電容式差壓變送器測量液位分為以下幾種：正壓接罐體負壓對空、正壓接罐體負壓接平衡罐、正壓接罐體底部負壓接罐體上部充氣體、正壓接罐體負壓接毛細管并帶平衡罐、正負壓室都接毛細管等。

2.2電容式差壓變送器調試過程中遇到的問題及解決方法

1）帶平衡罐的變送器平衡罐到變送器中間還有很多閥門易跑水，所以在平衡罐沖完水后，一定要確認檢查并掛牌。我們在調試中就發現2次跑水現象，因此沖完水后必須掛牌，有必要時上鎖。

2）帶平衡罐變送器待平衡罐充水時，水源離儀表處較遠，在做此試驗時，提前取水到儀表處，節約時間；儀表排水時注意用桶接著。

3）帶平衡罐變送器標定時，需要用到核島內墻上的標高，在此需要自己確認標高的準確性。因為在實際應用中，核島內標高由于施工單位自己在墻上標記較多比較混亂，在做此項工作時，需要測量人員重新標記正確的標高。

3超聲波液位測量

3.1超聲波液位測量

超聲波液位測量的基本工作原理是由超聲波探頭發出高頻脈沖聲波遇到被測物位表面被反射折回反射回波被探頭接收。聲波的傳播時間差與聲波的發出到物體表面的距離成正比。聲波傳輸距離S與聲速C和聲傳輸時間T的關系用公式：S=C×T/2。探頭部分發出超聲波，然后被液面反射，探頭部分再接收，探頭到液面的距離和超聲波經過的時間成比例：M=T×C/2，聲速的溫度補償公式：環境聲速=331.5+0.6×溫度。

3.2以RCP097MN為例介紹超聲波液位計的安裝、調試及調試中出現的問題及解決方法

3.2.1探頭的安裝

1）探頭正確的安裝方法（固定在管道上的連接件已完好安裝完）為：用專用力矩扳手確定安裝在管道上的緊固處的彈簧墊片正好卡住，松開探頭的小螺絲，把圓形擰的螺帽向下全部松開，在探頭處涂抹專用耦合劑（最好均勻全部覆蓋探頭部分），涂抹前用衛生紙先把探頭擦干凈，探頭安裝的管道處也要擦干凈，探頭安裝到管道后，用探頭本身白帶的螺帽向上旋緊固，直到手動不了，然后擰緊小螺絲，探頭部分安裝完成。

2）在調試過程中，由于缺少經驗，在安裝探頭時未涂抹耦合劑，直接安裝在管道上，導致在處理箱STATUS一致報FAULT，白檢不合格。

3）在耦合劑涂抹3天后，再使用097MN測液位時發現STATUS一直報FAULT，經查看說明書，發現此類儀表必須每3天涂抹一次耦合劑。

4）在儀表運行過程中，探頭工作溫度必須在10℃～70℃之間工作。

3.2.2儀表調試及調試中出現的問題及解決方法

1）儀表的調試

（1）檢查水位處于滿管水位，這是確定儀表調試的第一步條件；

（2）用高權限密碼：3.3.3.3.3.3.，進入菜單“PARAMEIER SET UP，依次選擇下列菜單：“REFERENCE CALIBRATION”→“NEXT CALIBRATION AS REFERENCE CALIBRATION”并確定有效F鍵；（3）請求進入“AUTO CALIBRATION”→“NEW CALIBRATION”，幾秒鐘后，系統白檢，如果沒有出其他故障，開關切換到ACTIVE模式；如果出現故障，STATUS會報FAULT，這樣現場需重新安裝探頭或檢查處理機柜，直到無故障；（4）如白檢成功，則顯示器顯示：

此時控制箱門上會顯示“正常運行”（normal operation）、“良好耦合”（good coupling）、“高水位”（high level）指示燈亮；用萬用表測模擬量輸出為：20±0.16mA。

2）調試過程中，經常會出現STATUS校準完后出現FAULT，一般出現這種情況我們要先校準幾次，如果一直是FAULT，那再重新涂抹耦合劑試驗，直到校準成功；另外在調試過程中，會出現控制機柜自動斷電后自動恢復的情況，經反復測試發現對講機會對機柜形成干擾，造成上述現象。

3）控制箱傳遞到DCS處的信號為12mA～20mA；測量范圍為半管水位到滿管；雖然到滿管以下還有顯示，但不可信，最低到20%；50%～20%處，控制箱會報OK FROZEN LEVEL（冷凍水位）；20%以下不顯示，控制箱會報ECHO TIME OUT 0F RANGE（探頭時間超過量程）。

4結論

本文主要介紹了海南昌江核電廠常用的幾種液位測量儀表，從它們實際的應用、調試及調試期間的問題出發進行分析，可以對后續機組液位相關的儀表調試提供良好的參考借鑒，并具有一定的指導意義。