設備冷卻水緩沖箱液位指示偏差原因分析及處理

韋洪剛，宋國富，張鵬

（中廣核核電運營有限公司，廣東深圳518120）

1 背景介紹

在CPR1000機組中，設備冷卻水系統為核島內各熱交換器提供冷卻水，設計有A/B兩列緩沖箱，為監視緩沖箱危急液位，兩列緩沖箱共使用了6臺Rosemount變送器。以A列緩沖箱為例，使用1臺Rosemount 3051智能變送器用于寬量程液位監視，2臺1152變送器用于窄量程液位監測。

2 異常問題描述

在日常運行期間，在對緩沖箱液位指示進行的例行檢查中，反復、多次出現同列寬、窄量程液位變送器指示交叉比較偏差大的情況。以某CPR1000機組為例，在最近三年執行的三次定期檢查中，2次出現A/B兩列的寬量程液位變送器交叉比較結果降級，其中1次寬量程液位變送器處于降級的邊緣。

針對變送器交叉比較降級的現象，本文從變送器測量原理、系統管線布置情況、DCS組態情況進行了分析調查，并在檢修窗口進行了處理。

3 原理分析

3.1 變送器測量原理

緩沖箱液位監視使用羅斯蒙特電容式差壓變送器，所測差壓信號轉換為電流信號送往DCS顯示。取樣管所傳導的差壓作用于變送器σ室中心的兩側感壓膜片上，膜片產生微小位移的變化，改變了感壓膜片和兩側電容極板構成的差動電容值，σ室的差動電容值在設計時與差壓成線性關系，差動電容經過整流電路轉換為4～20mA標準信號輸出。

1152系列仍使用模擬電路板件，將差動電容信號轉換為4～20mA信號輸出。而3051系列變送器，設計支持Hart協議，內部設計有微控制器，可以對傳感器的數據進行處理，包括測量信號調理、數據顯示、自動校正和自動補償等功能。

3.2 DCS信號采集流程和組態

在某CPR1000機組，1E級系統采用AREVA TXS平臺，SR及NC級采用TXP-T2000 DCS平臺。窄量程液位經TXS采集處理，通過網關送往操作員終端進行顯示。寬量程液位送TXP-2000系統進行采集處理，然后送操作員終端進行顯示。

在TXP中信號采集時產生帶有時間標簽的數據（TTD），當液位變化量超過組態設置的Delta值時，會產生TTD數據。信號在服務器處理后送往畫面顯示時，同樣設有Delta，液位變化超過Delta時畫面指示才會刷新。

4 異常可能原因分析

根據以上情況分析，造成緩沖箱液位變送器指示存在偏差有多種原因。

4.1 變送器本身原因

①長期運行情況下，變送器出現零點漂移。②校驗單數據不正確，取樣管實際安裝高度與安裝圖不一致。

4.2 取樣管線原因

①正壓側取樣管線缺水或存在氣體，此時會造成變送器指示偏低。②負壓側取樣管線有水，此時會造成變送器指示偏低。③取樣管線布置不合理，負壓側容易進水，水在細小的取樣管內形成水封或水膜，造成壓力傳導不暢，導致寬、窄量程液位變送器的負壓側壓力不完全一致。

4.3 系統原因

設備冷卻水緩沖箱為水泵提供吸入壓頭，在泵啟動瞬間以及兩列泵切換期間，容易出現液位波動，影響變送器的測量結果，由于寬窄量程液位變送器的量程不同、型號不同，對于單個變送器的影響存在不一致的可能。

4.4 檢修期間對變送器校驗不恰當

①打壓計量程選擇不當，緩沖箱液位變送器均是小量程液位變送器，使用選用大量程打壓計校驗時，由于打壓計精度不足引入誤差。②正反行程各校驗點穩壓不當引入人為誤差。③打壓計使用前未清零，打壓計零點的微小的差別會引入較大誤差，使用大量程的打壓計時影響更大。

4.5 DCS采集及顯示帶來的誤差

①變送器輸出的4～20mA信號需經模擬量采集卡采集處理，采集卡自身有設計精度，DCS組態設置有Delta值，變化量小于Delta值時不會再次產生TTD。②TXP采集的信號經過服務器處理，TXS采集的信號通過網關在操作員終端進行顯示時，由于畫面刷新設置有Delta，存在一定的顯示誤差。

5 對超差變送器的檢查處理

在2016年首次出現A/B列交叉比較結果降級現象，根據上文分析的變送器超差的可能原因，制定了檢查方案，要點簡述如下。①調查歷史校驗報告，分析寬量程液位變送器本身異常的可能性。②在檢修窗口對寬量程液位變送器按現有校驗單進行校驗，檢查確認校驗結果。③如變送器校驗結果存在漂移情況，調整變送器至合格。④如變送器本身校驗合格，則檢查寬、窄量程變送器的標高，檢查校驗單輸入差壓，核實校驗單是否存在偏差，如有偏差，則進行修正后再校驗。⑤檢查變送器的取樣管線實際安裝情況，檢查管線布置、坡度等是否存在不利于壓力傳導的地方。⑥同時對變送器進行充水排氣，負壓側管線進行吹掃，檢查有無殘水。⑦對DCS組態設置對變送器顯示的影響進行分析。

5.1 2016年交叉比較降級的調查及原因分析

根據上述檢查方案，在2016年檢修結果如下：

①調閱歷史校驗單，發現A列寬量程變送器在2012年校驗時存在漂移，零點指示偏低約1.238cm，已調整合格。2015年的交叉比較結果表明A列寬量程液位計指示偏低、處于降級的邊緣，在檢修窗口，對A列寬量程變送器校驗再次發現存在漂移；且變送器實際安裝高度較設計值偏低，對校驗單進行了升版并校驗調整變送器合格。②2016年，在檢修窗口對A/B列變送器進行了校驗。為防止打壓計量程過大引入校驗誤差，校驗選取了小量程打壓計，精度等級0.025，滿足變送器校驗要求（變送器等級0.5）。每一列變送器打壓時統一清零打壓計零點，發現A/B列寬量程變送器均發現零點偏低，同時B列寬量程校驗單標高偏低，且變送器無法調整合格，通過修改校驗單更換合格變送器加以解決。③檢查取樣管線，寬量程變送器與一窄量程變送器公用負壓側管線，窄量程負壓側有排水罐，而寬量程變送器未設計，造成寬量程負壓側容易積水使變送器指示偏低。④緩沖箱系統在線后對變送器負壓側管線用壓縮空氣吹掃，未發現大量的水跡，只有少量水滴，排水罐中也無殘水排出。⑤DCS組態對于寬窄量程變送器均有影響，微小的液位變化難以在畫面刷新，在進行交叉比較工作時選取了工況穩定窗口，調取歷史曲線，盡量排除了畫面顯示不刷新的偏差。

根據上述檢查過程，可以確認2016年交叉比較降級，是因A列緩沖箱的寬量程液位變送器發生漂移；而B列寬量程液位變送器也有漂移且變送器標高不正確。

5.2 2017年交叉比較降級的調查及原因分析

在2017年日常執行交叉比較，再次發現A/B列緩沖箱液位變送器交叉比較降級，對此進行調查和分析見下。

對2016年檢修后歷史曲線進行調查和統計，選取多個時間段的數據做比較，發現隨時間推移A列寬量程與窄量程液位指示平均值偏差逐漸變大，分析認為A列寬量程變送器發生漂移的可能性大。檢修結果表明，A寬量程液位變送器確實存在漂移且無法調整合格，更換新備件并校驗合格后，對負壓側管線進行吹掃，重新在線后寬量程與窄量程液位指示一致。

B列寬量程與窄量程液位變送器平均值偏差存在周期性波動現象。分析可能原因為負壓側取樣管線有水封造成壓力傳導不暢。在檢修窗口進行了校驗，變送器校驗合格，執行完充水排氣和管線吹掃后，寬窄量程液位指示一致。

此外，已經發起管線改造申請，在寬量程變送器負壓側同樣增加排水罐，消除積水導致液位指示異常的可能。

6 結語

本文通過對某CPR1000機組設備冷卻水系統緩沖箱液位變送器交叉比較降級原因分析，指出可能造成指示偏差的變送器異常、取樣管線布置異常、系統擾動、校驗引入偏差、DCS組態等各項因素，并在檢修期間進行了一一檢查和排除。其他CPR1000機組可參考借鑒處理方法，節約調查分析的時間，優化工期。