核电厂带冷凝罐的差压变送器常见故障分析

核电厂带冷凝罐的差压变送器常见故障分析

黄金

（阳江核电有限公司广东阳江529500）

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：核电厂；冷凝罐；变送器；液位测量

0引言

核电目前已是技术成熟，且能大规模经济开发使用并提供稳定电力的清洁能源，已日益成为当今世界的主要能源之一，在所有能源中所占的比例也越来越大。目前，我国正处于核电发展的高速阶段。

核电站是一个庞大的系统，其中仪表及控制系统就是它的“大脑及神经系统”，时刻监视着电站的健康状态，仪表测量的准确性对核电站的安全控制起着至关重要的作用。本文通过对核电厂常用的带冷凝罐的差压变送器的故障进行分析并给出解决方案，从而保证变送器测量信号的准确性，进而为核反应堆及核电厂安全经济稳定运行提供有力保障。

1带冷凝罐的差压变送器测量工作原理

差压变送器通常含有高低压两侧引压管接口，介质压力通过导压管作用在感压膜片上，膜盒将压力的变化转换为标准电信号（如4~20mA、0~5V）输出至DCS系统，然后转换为成比例的物理量，为运行人员提供实时液位显示。由于变送器的导压管温度与容器内介质的温度有差别，测量含有蒸汽介质（如蒸汽发生器、除氧器）的液位时，蒸汽介质容易冷凝产生压力传导的波动，无法准确测量压差。通过在变送器的负压测（或正压侧）连接固定高度的冷凝罐，其取样管线向容器方向倾斜，使蒸汽凝结后能回流入容器内，形成了稳定的负压侧参考液柱，消除了蒸汽带来的测量偏差。

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（式1）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。

在作者参与的一次维修工作中，执行完以上工作故障仍未彻底解决。工作人员对冷凝罐进行了重点检查，在冲洗罐体时发现存在较严重的锈蚀。

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结论

本文对核电厂带冷凝罐的差压变送器常见的故障模式进行了介绍，并通过详细的故障分析给出了解决方案。为仪表维护人员后续的工作提供了参考，有助于更快速的解决故障，也为电厂的安全稳定运行提供了技术保障。

参考文献：

[1]刘国发郭文琪核电厂仪表与控制[M].北京：原子能出版社，2010

[2]尚鹏欣浅谈变送器的常见故障及判断方法[J].企业导报，2012（8）：286