【摘要】用于核电站设备冷却水缓冲箱液位测量的罗斯蒙特变送器，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。论文从多个角度分析引起液位测量偏差的可能原因，并制定措施加以处理，有效解决了液位测量偏差的问题，对CPR1000 机组具有广泛的借鉴意义。
1 背景介绍
在 CPR1000 机组中，设备冷却水系统为核岛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 Rosemount 变送器。以 A 列缓冲箱为例，使用 1 台 Rosemount 3051
智能变送器用于宽量程液位监视，2 台 1152 变送器用于窄量程液位监测。
2 异常问题描述
在日常运行期间，在对缓冲箱液位指示进行的例行检查中，反复、多次出现同列宽、窄量程
液位变送器指示交叉比较偏差大的情况。以某 CPR1000 机组为例，在最近三年执行的三次定期检查中，2 次出现 A/B 两列的宽量程液位变送器交叉比较结果降级，其中 1 次宽量程液位变送器处于降级的边缘。针对变送器交叉比较降级的现象，本文从变送器测量原理、系统管线布置情况、DCS 组态情况进行了分析调查，并在检修窗口进行了处理。
3 原理分析
3.1 变送器测量原理
缓冲箱液位监视使用罗斯蒙特电容式差压变送器，所测差压信号转换为电流信号送往 DCS 显示。取样管所传导的差压作用于变送器 σ 室中心的两侧感压膜片上，膜片产生微小位移的变化，改变了感压膜片和两侧电容极板构成的差动电容值，σ 室的差动电容值在设计时与差压成线性关系，差动电容经过整流电路转换为 4~20mA 标准信号输出。1152 系列仍使用模拟电路板件，将差动电容信号转换为4~20mA 信号输出。而 3051 系列变送器，设计支持 Hart 协议，内部设计有微控制器，可以对传感器的数据进行处理，包括测量信号调理、数据显示、自动校正和自动补偿等功能。
3.2 DCS 信号采集流程和组态
在某 CPR1000 机组，1E 级系统采用 AREVA TXS 平台，SR 及 NC 级采用 TXP-T2000 DCS 平台。窄量程液位经 TXS采集处理，通过网关送往操作员终端进行显示。宽量程液位送TXP-2000 系统进行采集处理，然后送操作员终端进行显示。
在 TXP 中信号采集时产生带有时间标签的数据（TTD），当液位变化量超过组态设置的 Delta 值时，会产生 TTD 数据。信号在服务器处理后送往画面显示时，同样设有 Delta，液位变化超过 Delta 时画面指示才会刷新。
4 异常可能原因分析
根据以上情况分析，造成缓冲箱液位变送器指示存在偏差有多种原因。
4.1 变送器本身原因
①长期运行情况下，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。
4.2 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。
4.3 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。
4.4 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。
4.5 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，采集卡自身有设计精度，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。
5 对超差变送器的检查处理
在 2016 年首次出现 A/B 列交叉比较结果降级现象，根据上文分析的变送器超差的可能原因，制定了检查方案，要点简述如下。①调查历史校验报告，分析宽量程液位变送器本身异常的可能性。②在检修窗口对宽量程液位变送器按现有校验单进行校验，检查确认校验结果。③如变送器校验结果存在漂移情况，调整变送器至合格。④如变送器本身校验合格，则检查宽、窄量程变送器的标高，检查校验单输入差压，核实校验单是否存在偏差，如有偏差，则进行修正后再校验。⑤检查变送器的取样管线实际安装情况，检查管线布置、坡度等是否存在不利于压力传导的地方。⑥同时对变送器进行充水排气，负压侧管线进行吹扫，检查有无残水。⑦对 DCS 组态设置对变送器显示的影响进行分析。
5.1 2016 年交叉比较降级的调查及原因分析
根据上述检查方案，在 2016 年检修结果如下：
①调阅历史校验单，发现 A 列宽量程变送器在 2012 年校验时存在漂移，零点指示偏低约 1.238cm，已调整合格。2015年的交叉比较结果表明 A 列宽量程液位计指示偏低、处于降级的边缘，在检修窗口，对 A 列宽量程变送器校验再次发现存在漂移；且变送器实际安装高度较设计值偏低，对校验单进行了升版并校验调整变送器合格。
②2016 年，在检修窗口对 A/B列变送器进行了校验。为防止打压计量程过大引入校验误差，校验选取了小量程打压计，精度等级 0.025，满足变送器校验要求（变送器等级 0.5）。每一列变送器打压时统一清零打压计零点，发现 A/B 列宽量程变送器均发现零点偏低，同时 B 列宽量程校验单标高偏低，且变送器无法调整合格，通过修改校验单更换合格变送器加以解决。
③检查取样管线，宽量程变送器与一窄量程变送器公用负压侧管线，窄量程负压侧有排水罐，而宽量程变送器未设计，造成宽量程负压侧容易积水使变送器指示偏低。
④缓冲箱系统在线后对变送器负压侧管线用压缩空气吹扫，未发现大量的水迹，只有少量水滴，排水罐中也无残水排出。⑤DCS 组态对于宽窄量程变送器均有影响，微小的液位变化难以在画面刷新，在进行交叉比较工作时选取了工况稳定窗口，调取历史曲线，尽量排除了画面显示不刷新的偏差。根据上述检查过程，可以确认 2016 年交叉比较降级，是因 A 列缓冲箱的宽量程液位变送器发生漂移；而 B 列宽量程液位变送器也有漂移且变送器标高不正确。
5.2 2017 年交叉比较降级的调查及原因分析
在 2017 年日常执行交叉比较，再次发现 A/B 列缓冲箱液位变送器交叉比较降级，对此进行调查和分析见下。
对 2016 年检修后历史曲线进行调查和统计，选取多个时间段的数据做比较，发现随时间推移 A 列宽量程与窄量程液位指示平均值偏差逐渐变大，分析认为 A 列宽量程变送器发生漂移的可能性大。检修结果表明，A 宽量程
液位变送器确实存在漂移且无法调整合格，更换新备件并校验合格后，对负压侧管线进行吹扫，重新在线后宽量程与窄量程液位指示一致。B 列宽量程与窄量程液位变送器平均值偏差存在周期性波动现象。分析可能原因为负压侧取样管线有水封造成压力传导不畅。在检修窗口进行了校验，变送器校验合格，执行完充水排气和管线吹扫后，宽窄量程液位指示一致。此外，已经发起管线改造申请，在宽量程变送器负压侧同样增加排水罐，消除积水导致液位指示异常的可能。
6 结语
本文通过对某 CPR1000 机组设备冷却水系统缓冲箱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。
