核電站常規(guī)差壓變送器在液位測(cè)量中的應(yīng)用

摘要:智能差壓變送器在核電站常規(guī)島的液位測(cè)量中得到了廣泛應(yīng)用,，雖然其測(cè)量精度高，環(huán)境適應(yīng)好,，但是在實(shí)際應(yīng)用中難免會(huì)出問(wèn)題。本文從解決實(shí)際問(wèn)題的角度,，對(duì)調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決措施進(jìn)行反饋,。
0引言
　　核電站常規(guī)島在從把核島來(lái)的蒸汽能轉(zhuǎn)換為汽輪機(jī)動(dòng)能的過(guò)程中，蒸汽和水在不斷地轉(zhuǎn)換,。在裝換的過(guò)程中就需要對(duì)水的液位進(jìn)行測(cè)量,。以汽水分離再熱器疏水箱為例來(lái)探討差壓變送器的應(yīng)用，汽水分離再熱器在除去高壓缸排汽水分的過(guò)程中,，產(chǎn)生了大量的疏水,，需要用疏水箱來(lái)收集并暫存，然后傳到高壓加熱器或者凝汽器,。汽水分離再熱器的疏水受疏水調(diào)節(jié)閥的控制，而調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度調(diào)節(jié)信號(hào)來(lái)自疏水箱的液位信號(hào),。因此,，液位信號(hào)的正確測(cè)量在核電站的運(yùn)行中變得十分重要，而液位的測(cè)量就需要智能型差壓變送器來(lái)實(shí)現(xiàn),。
1智能差壓變送器測(cè)量原理
　　由正壓側(cè)和負(fù)壓側(cè)引壓管來(lái)的介質(zhì)對(duì)隔離膜片產(chǎn)生壓力,，導(dǎo)致隔離膜片產(chǎn)生形變，隔離膜片的形變被傳導(dǎo)到中心膜片兩側(cè),。于是,，中心膜片發(fā)生軸向位移，進(jìn)而導(dǎo)致了電容發(fā)生變化,。壓力信號(hào)就轉(zhuǎn)變成了電信號(hào),，再經(jīng)過(guò)電容-電流轉(zhuǎn)換電路和放大器的處理，最終轉(zhuǎn)換為4~20mA電流值,。此變送器在原有的差壓變送器的基礎(chǔ)之上,，增加了微處理器，使其具有了通訊功能,，可以連接到采用HART協(xié)議控制回路,、變送器現(xiàn)場(chǎng)、手持通訊器或者采用該協(xié)議的其他設(shè)備上,。在核電站汽水分離再熱器疏水箱的使用中,此信號(hào)被傳到DEH(汽輪機(jī)控制)系統(tǒng)機(jī)柜上,，作為控制疏水箱水位的信號(hào)來(lái)源。
在對(duì)汽水分離再熱器疏水箱的液位測(cè)量時(shí),，帶有平衡罐的一側(cè)是負(fù)壓側(cè),，在蒸汽凝結(jié)作用下,，處于充滿水狀態(tài)并具有恒定的壓力;正壓側(cè)要連在取樣管中與疏水箱底部位置對(duì)應(yīng)的地方，與疏水箱組成連通器,，由于平衡容器側(cè)在正常的運(yùn)行工況下,始終處于恒定的液位狀態(tài)(滿水態(tài)),。由于壓力平衡特點(diǎn)，其正壓側(cè)的壓力變化就由疏水箱的液位變化凸顯出來(lái),，進(jìn)而采集差壓值△P進(jìn)行換算后得出疏水箱的液位值,因此差壓值△P與疏水箱液位變化成正比關(guān)系,。如圖1所示。
 
　　設(shè)智能差壓變送器負(fù)壓側(cè)壓力為Pa,正壓側(cè)壓力為Pb,智能差壓變送器測(cè)得的差壓為△P,疏水罐內(nèi)部壓力為P,，疏水罐內(nèi)水的密度為ρ,，重力加速度為go假設(shè)疏水罐的工藝零點(diǎn)和取樣管的零點(diǎn)相同(如果不同則需要進(jìn)行零點(diǎn)遷移，后面的章節(jié)將會(huì)詳細(xì)講解),，設(shè)取樣管零點(diǎn)到疏水箱上部取樣管的高度為h',疏水箱的液位為h',智能差壓變送器到取樣管零點(diǎn)的高度為h,差壓AP計(jì)算公式為:
 
　　當(dāng)疏水箱由0變到最大時(shí),，即疏水箱液位高度變化到和取樣管高度相同時(shí)，智能差壓變送器測(cè)得壓差由量程最大值變化到最小值,，對(duì)應(yīng)的把變送器輸出電流由20mA變?yōu)?mA,。當(dāng)信號(hào)傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)時(shí)，電流值再轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的水位高度,，這樣主控室就可以直接看到就地疏水箱的水位高度,，將此電信號(hào)作為控制疏水箱水位的信號(hào)，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制,。
2調(diào)零,、量程遷移、量程調(diào)整國(guó)
 
　　當(dāng)智能差壓變送器的正壓側(cè)和負(fù)壓側(cè)與疏水箱的工藝零點(diǎn)和滿水位一一對(duì)應(yīng)時(shí),，不需要遷移量程,，也不需要調(diào)整量程。但是在使用時(shí),，考慮到更便于安裝和維護(hù),，取壓點(diǎn)無(wú)法和實(shí)際水位正確對(duì)應(yīng)，這時(shí)就需要遷移量程,，甚至調(diào)整量程,。
　　設(shè)變送器輸人值為x，輸出值為Y,測(cè)量部分的轉(zhuǎn)換系數(shù)為D,，放大器的放大系數(shù)為K,反饋部分的反饋系數(shù)為F則有:
 
　　得出變送器的輸出和輸人的關(guān)系取決于測(cè)量部分和反饋部分的特性而與放大器的特性幾乎無(wú)關(guān),。其中量程遷移是改變了zo，是將變送器的測(cè)量范圍向左或者向右移動(dòng),，而量程的大小沒(méi)有發(fā)生變化;量程的調(diào)整是通過(guò)改變反饋系數(shù),，則改變了輸出與輸入關(guān)系的斜率，其量程的大小發(fā)生改變。如圖2所示,。
2.1零點(diǎn)檢查
　　關(guān)閉三閥組中的正負(fù)壓閥門,，打開(kāi)平衡閥，此時(shí)變送器輸出值應(yīng)量程最大值",，即20mA,0Kpa,。
2.2校零
　　在上述零點(diǎn)檢查中，發(fā)現(xiàn)變送器無(wú)法達(dá)到最大值,，可打開(kāi)變送器后的排氣孔進(jìn)行排氣";如果不行,，打開(kāi)排污閥進(jìn)行排污，并檢查管道和閥門處是否有堵塞漏液的情況發(fā)生,。
如果經(jīng)過(guò)上述排查后,，變送器仍然無(wú)法歸零，可以將HART475連接到變送器,，在475中選擇較零功能,，對(duì)變送器較零。
2.3量程未遷移
　　當(dāng)變送器的正壓側(cè)和負(fù)壓側(cè)的取樣口與疏水箱的工藝零點(diǎn)和滿水位對(duì)應(yīng)時(shí),，則不需要進(jìn)行量程遷移,。
2.4量程正遷移
　　如果需要測(cè)量起點(diǎn)比參考零點(diǎn)的值高，則需要正遷移,。若要變送器測(cè)量范圍為1500-3000mmH2O,，而原量程為0~1500mmH2O,則需要正遷移100%。
2.5量程負(fù)遷移
　　如果需要測(cè)量起點(diǎn)比參考零點(diǎn)的值低,，則需要負(fù)遷移。若要變送器測(cè)量范圍為-1500-0mmH20,，而原量程為0~1500mmH2O,，則需要負(fù)遷移100%。
2.6量程大小調(diào)整
　　輸出信號(hào)的上限值y與測(cè)量范圍的上限值x不對(duì)應(yīng)時(shí),，則需要調(diào)整量程大小,。調(diào)整量程大小的方法通常是改變反饋部分的反饋系數(shù)F,反饋系數(shù)越大，量程則越小;反之,反饋系數(shù)越小,，量程越大,。
3調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的缺陷及解決辦法
3.1導(dǎo)壓管堵塞
　　一方面智能差壓變送器的導(dǎo)壓管和閥門，以及管道接口處,，長(zhǎng)期處在高溫水和蒸汽中,，很容易發(fā)生腐蝕;另一方面在初次調(diào)試階段，由于安裝單位在安裝過(guò)程中容易將鐵銹和雜質(zhì)等灌人導(dǎo)壓管,并且管道中的閥門內(nèi)徑比較小,，鐵銹或者其他雜質(zhì)很容易在這里淤積,。在--次調(diào)試過(guò)程中，就發(fā)現(xiàn)了平衡閥打開(kāi)或者關(guān)閉后,測(cè)量值都沒(méi)有發(fā)生變化,原因就是平衡閥發(fā)生了堵塞,。
解決辦法:對(duì)管道定期排污或者沖洗,，減少管道中的顆粒物的存量;盡量多的使用耐腐蝕的管道和閥門,。當(dāng)閥門發(fā)生堵塞時(shí),在做了相應(yīng)的隔離后,可將其拆下沖洗去污。
3.2導(dǎo)壓管泄漏或者有氣泡
　　在導(dǎo)壓管與閥門或者變送器表頭接口處,，螺絲松動(dòng)或者密封不好,，將導(dǎo)致介質(zhì)泄漏或引入氣泡。
解決辦法:導(dǎo)壓管和閥門或者變送器表頭接口處泄漏時(shí),，可以將此處螺絲緊固,。如果緊固后仍然泄漏，則考慮是墊片變形無(wú)法密封,，可以更換墊片后,，再進(jìn)行緊固;導(dǎo)壓管內(nèi)有氣泡，可以將變送器后的排氣口打開(kāi),，當(dāng)流出的液體為均勻流速,，而不再是斷斷續(xù)續(xù)時(shí),則說(shuō)明排氣完成。
3.3線路故障
　　安裝和使用過(guò)程中,，變送器的接線和控制回路的接線可能會(huì)被接錯(cuò),，一些無(wú)操作可能會(huì)導(dǎo)致表頭的損壞，甚至燒毀電路板,。
解決辦法:檢查變送器表頭的電源線是否接反,、接錯(cuò);檢查變送器是否有24V直流電壓;檢查表頭是否損壞，檢查電路板是否燒毀,。如果變送器仍存在問(wèn)題,，將電流表串聯(lián)接人電源回路，檢查電流是否正常,。若正常則說(shuō)明變送器正常,，應(yīng)檢查回路中其他儀表是否有故障。
4調(diào)試和使用過(guò)程中的注意事項(xiàng)
1)禁止將高于36V的電壓加到變送器上,，以防燒壞變送器,。
2)禁止將硬物觸碰膜片，以防隔離膜片損壞,。
3)請(qǐng)勿將變送器接到結(jié)冰的介質(zhì)上,，介質(zhì)結(jié)冰會(huì)損壞傳感器。
4)介質(zhì)溫度不應(yīng)超過(guò)變送器的使用溫度范圍,。
5)測(cè)量壓力不應(yīng)超過(guò)變送器的壓力測(cè)量范圍,。
6)變送器投用時(shí)，要緩慢打開(kāi)閥門,防止被測(cè)介質(zhì)對(duì)隔離膜片造成過(guò)大沖擊,。
5結(jié)束語(yǔ)
　　海南昌江核電廠汽水分離器疏水箱采用了霍尼韋爾ST3000系列智能差壓變送器,，該變送器環(huán)境適應(yīng)性好、安裝和調(diào)試方便、測(cè)量精度高,，其本身發(fā)生故障的幾率較小,。在調(diào)試過(guò)程中，若出現(xiàn)誤差偏大,甚至無(wú)法正常測(cè)量的故障時(shí),，主要原因-方面是零點(diǎn)未校準(zhǔn),、量程沒(méi)有正確遷移、負(fù)壓側(cè)平衡罐沒(méi)有充滿液體;另一方面是導(dǎo)壓管連接處或者閥門處發(fā)生堵塞,、漏液等故障,。在以后的調(diào)試過(guò)程中，可以先對(duì)變送器進(jìn)行排污,、排氣操作;在變送器首次投用時(shí),，緩慢開(kāi)啟閥門,防止隔離膜片損壞;在緊固閥門時(shí)，切勿野蠻施工,因?yàn)槁萁z的螺紋是脆弱的;在變送器量程遷移時(shí),要正確測(cè)量,，努力保證測(cè)量的精度,。