耿亚璋 李星
北京航天试验技术研究所 北京 100074
摘要：在工程应用中，容器液位的测量方法有很多种，如超声波式、雷达式、磁翻板式、差压式等。差压变送器因其性能稳定、结构简单、精确度高的特点，多被用于核电厂容器的液位测量。当所测量容器含有蒸汽介质时，由于蒸汽冷凝的因素，在此类液位计设计及安装过程中需要增加冷凝罐装置，以消除蒸汽对测量的影响，达到精确测量的目的。作者根据多年核电厂仪表维护经验，对带冷凝罐的液位变送器常见故障进行介绍，并提出针对性的解决方案。
关键词：差压式变送器；测量蒸发罐；仪表技术
设备冷却水系统为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，最终有效解决了液位测量偏差的问题，此案例的分析与处理，对于供热机组具有广泛的借鉴意义。
1、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。
1.1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。
1.2 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。
1.3 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。
1.4 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。
1.5 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。
2、带冷凝罐的差压变送器测量工作原理
2.1故障问题解决
2.1.1故障现象
设备投运后与其他仪表相比呈现固定的偏差（偏高或偏低），检查冷凝罐内充液量满足要求，变送器表头校验合格。
2.1.2故障分析
当仪表指示偏高时，根据变送器的测量原理，分析，Δ 测量偏高，即正压侧测量偏高或负压侧测量偏低或二者共同作用，这时可以通过检查变送器及冷凝罐的安装标高来判断。如果冷凝罐设计要求的安装高度为h，实际安装高度h’＜h，则变送器负压侧实测压力将变小，Δ 将变大，即会导致测量结果偏高。如果h’＞h，则变送器负压侧实测压力将变大，Δ 将变小，即会导致测量结果偏小。
2.1.3解决方案
根据变送器的迁移计算书，测量实际安装高度与设计高度的偏差，并根据设计文件要求进行调整。
2.2连接冷凝罐的取样管线坡度不满足要求
2.2.1故障现象
电厂调试运行期间，发现某变送器相比于同功能的其他冗余仪表指示偏低，有时偏差会缓慢变大，最后呈现固定偏差。
2.2.2故障分析
出现此故障现象，如果仪表校验无异常，则需要考虑负压侧参考液柱带来的影响。在容器液位基本不变的情况下，如果负压测引入的压力逐渐变大，则变送器测得的压差Δ 将变小，即会导致测量结果偏小。当冷凝罐的安装方式有偏差时，比如图1中的A管线，如果连接容器一侧高于冷凝罐侧，将导致冷凝水难以回流入容器，冷凝罐液面会缓慢升高。这种原因可以通过测量冷凝罐罐体温度来定位，温度如果偏低，则说明蒸汽无法进入罐体，取样管线有水封，仅能传递压力。仪表的设计安装文件中都会明确标注各取样管线的坡度要求，如果安装人员将坡度方向理解错误，安装存在偏差，将会导致此故障的出现。
2.2.3解决方案
根据设计安装文件，确认连接冷凝罐的取样管线的坡度要求，对取样管线重新调整，以满足设计文件要求。此现象在电厂调试初期，仪表调校阶段比较常见，需在安装阶段重点检查管线坡度是否满足要求。
2.3冷凝罐内充液量不足或存在漏点
2.3.1故障现象
仪表投用初期，容器内未产生蒸汽时，发现指示与其他仪表相比偏大，且偏差固定，检查取样管线满足要求，冷凝罐标高合格，变送器表头校验合格。
2.3.2故障分析
根据变送器的测量原理分析，Δ 测量偏高，即正压侧测量偏高或负压侧测量偏低或二者共同作用。根据已检查的内容判断，变送器负压侧实测值存在偏小的固定偏差，即冷凝罐内参考液柱不满足要求的可能性最大。参考液柱液位偏低时变送器负压侧实测压力将变小，Δ 将变大，即会导致测量结果偏高。如果调试时发现测量偏差逐渐扩大时，则需要考虑负压侧可能存在漏点，导致冷凝罐内的参考液柱缓慢下降，导致测量结果偏差扩大。
2.3.3解决方案
考虑系统温度逐渐升高产生蒸汽后，蒸汽不断冷凝，在不存在漏点的情况下，偏差会逐渐减小，直至与其他仪表显示一致。但这并不能代表无需处理该故障，对于参与控制及保护功能的仪表，要求必须时刻满足设计功能，在任何时候发现故障都要及时排查原因。需检查管线是否存在漏点并消漏，及时补充冷凝罐内的液体，以免影响设备的正常运行。
2.4冷凝罐材质选用错误导致锈蚀
2.4.1故障现象
仪表投运的初始阶段，测量稳定无异常，但随着时间推移，开始出现指示波动的现象。
2.4.2故障分析
针对此故障，首先需检查取样管线及冷凝罐，确认合格，然后对仪表进行校验，如果校验结果合格，再进行取样管线的充水排气，多数情况均可消除故障。
经过对锈蚀物化学分析，确认锈蚀来自冷凝罐的本体，其材质错误的选用了碳钢，且未涂抹防锈油。碳钢材质在潮湿的环境下易生锈，且湿度越大，生锈速度越快。锈蚀产生后直接影响了冷凝罐内介质的密度，导致负压侧实测值偏高，Δ 偏小，测量结果向下波动。当锈蚀严重时，可能引起取样管堵塞，压力无法有效传递到负压侧。导致负压侧实测值偏低，Δ 偏大，测量结果又会向上波动。
2.4.3解决方案
在具备条件的情况下使用不锈钢材质的冷凝罐进行更换。此种故障现象一般会在使用后才逐渐出现，因此需从设计角度明确材质的要求，从源头杜绝问题的出现。
3、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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