差压仪表调试分析

作者:未知

  摘 要:差压仪表是通过测量容器两个不同点处的压力差来计算容器内物体液位(差压)的仪表,其原理是充满管道的流体,当流体流过节流件的时候流速在此处形成局部收缩,因而流速增加使静压降低,于是在节流件前后产生压差。差压仪表在田湾核电3、4号机组测量管道流量、容器液位、设备进出口差压等场所大量应用。在系统调试过程中,出现了较多与差压仪表相关的问题,现就田湾现场差压液位仪表的调试出现的问题进行分析。
  关键词:差压仪表;设备进出口差压;管道流量;智能仪表
  一、差压流量计的调试
  3、4号机组的差压流量计主要为孔板流量计。孔板差压流量计是将标准孔板与差压变送器配套组成的高量程比差压流量测量装置,通过测量节流件前后的压力差来计算流量,可测量气体、蒸汽、液体等多种介质流量。3、4号机组冷试、热试试验时,出现了差压流量计诸如无流量显示、显示值偏低、T2000与TXS系统显示值不一致等诸多问题。
  (一)系统投入运行后差压流量计无流量显示
  检查差压流量计投入并且充分排气后画面上仍无流量显示或显示为零,通过排气过程观察流量波动以及测量仪表输出电流,排除仪表损坏的可能后,经过检查工艺工况、正负压侧仪表管线布置及节流孔板安装情况来确认故障原因。
  (1)检查差压流量计仪表接线与设置,充分排气并投运仪表;
  (2)联系调试系统工程师检查确认一次阀门状态;
  (3)核实差压流量计正负压侧仪表管线接管是否正确;
  (4)核实节流孔板是否装反。
  (二)差压流量计流量显示偏低
  冷试期间泵流量试验时,发现流量在线差压孔板计测量值与就地便携流量计测量值存在差异,经与泵的特性曲线对比,判断差压仪表测量值不准确。通过检查仪表及逻辑设置,现场调换其它通道仪表进行试验,总结原因如下:
  (1)仪表未设置开方。根据孔板差压流量计特性,流量与孔板差压的平方根成正比,即:F=k ΔP,式中F为流量,k为比例常数,ΔP为差压。差压仪表感压元件测量的差压值需要进行开方计算后才能转换为画面显示值,若未开方,则画面显示值偏小。有些智能仪表可在仪表中设置开方,而有些只能在逻辑中设置开方。
  (2)孔板计算值与仪表校验值不一致。由于设计院提供的计算单与工艺设计的最大流量存在差压,导致按照孔板标准差压校验的仪表测量不准。通过核实孔板计算单与工艺设计的最大流量,梳理设计不一致的孔板差压流量计清单,分别计算最大流量工况下对应的差压值,并依据此差压值作为仪表测量的最大差压重新进行仪表校验,投入运行试验流量显示正常。
  (三)差压流量计在T2000与TXS系统显示流量不一致
  TXS系统中使用的是7字头的ROSEMOUNT孔板差压流量计,这些仪表通过TXS系统硬接线送T2000系统显示。由于ROSEMOUNT仪表无法在仪表中设置开方,T2000中通过逻辑中参数设置进行开方计算,TXS系统没有相同的设置,导致同一信号的差压流量计在T2000与TXS系统中显示流量不一致。
  查明原因后,通过执行变更,在TXS系统中经软件进行开方计算,其显示输出与T2000系统显示一致。
  (四)差压流量计在系统无流量时显示不为零
  当系统中无介质流动时,差压流量计在画面上显示有时并不为零,出现虚假流量显示与波动。由于差压流量计测量值实际为仪表感压元件两端差压的反馈,因此当显示不为零时,打开仪表平衡阀平衡两端差压后再关闭基本上可以解决问题。
  但在工程实际中,有时打开孔板差压流量计平衡阀后,甚至在差压变送器的正负压腔室连通大气,仪表感压元件两端没有差压时,流量计仍然显示有一个很小的流量。孔板差压流量计在感压元件两端无差压时显示的非零小流量值实质为小信号,产生的原因如下:
  (1)差压变送器校验不准确。校验人员在调节差压变送器时,只能把输出信号调节到变送器的精确度要求范围内(±0.04mA);
  (2)在使用过程中,差压变送器可能发生零点漂移。差压变送器的零点输出会随时间的变化而发生改变,可能正漂,也可能负漂,实际中正漂的可能性大;
  (3)信号经过传送路径送至画面上显示的过程可能导致失真。针对小信号问题,差压流量计均做小信号切除设置。其中西门子智能型仪表可在就地及逻辑中设置小流量切除,而ROSEMOUNT仪表只能通过逻辑设置来实现,机组上小信号切除设置为5%。
  二、差压液位计的调试
  3、4号机组差压液位计有两种布置方式:其一是正压侧仪表管线上设置平衡容器与被测容器上部空间连通,负压侧仪表管线与被测容器下部相连并作为测量零点,适用于密闭容器;其二是正压侧仪表管線与被测容器下部相连并作为测量零点,负压侧连通大气,适用于开口容器。
  (一)差压液位计常见故障及处理
  系统调试与运行过程中,液位显示不准为差压液位计的常见故障,其检查与处理方法如下:
  (1)差压液位计显示通道故障。检查测量差压是否偏离量程范围,若差压超限,则检查仪表管线是否排气充分、是否存在堵塞或阀门未开的情况,且差压低于下限值时检查负压侧管线,差压高于上限值检查正压侧管线,考虑为正压侧补水。若仪表无输入电压,则检查信号通道及卡件。
  (2)差压液位计显示液位偏高。对于带平衡容器的差压液位计,就地检查仪表一次阀及仪表阀状态是否正确、是否正压侧阀门存在外漏,并通过曲线变化趋势判断是否正压侧管道缺水,对正压侧补水后观察变化,若继续非正常上涨则判断为平衡阀内漏。如果为三废系统整流器液位测量的差压液位计,负压侧仪表管线硼结晶后,也会出现液位显示偏高的情况,此时仅对负压侧管线进行冲洗即可。
  对于负压侧对空的差压液位计,当显示液位偏高时,就地检查负压侧对空管是否通大气,正压侧排气是否充分。   (二)差压液位计的液位修正
  差压液位计利用平衡容器将水位信号转换成差压信号,经导压管将差压传送到差压变送器,由差压变送器指示出液位的大小。
  ΔP=P+-P-=gLρ0-HρH+(L-H)ρS
  =gL(ρ0-ρS)-gH(ρH-ρS)
  式中,P为压力,H,L为高度,ρ为密度。
  有上式可见,差压液位计膜盒两端正负腔室所测压力差,与被测容器中的液态介质及蒸汽的密度、平衡
  容器中水的密度以及液体中的空泡有关。以稳压器为例,在机组的启停过程中,稳压器中的硼水、蒸汽的密度随机组状态变化相应发生变化,并且由于平衡容器与稳压器以短管相连,平衡容器内部温度很高,其内介质密度也发生了变化,因此必须对这些差压计的液位测量进行修正。
  (1)仪表管线煨管调整。调整平衡容器仪表管走向,保证竖直方向同一高度上向下引出,且保证该位置仪表管水平长度大于0.5米,以确保此位置往下仪表管内介质温度均降至环境温度,从而保证介质密度相同。
  (2)逻辑函数修正。在T2000及TXS中进行逻辑修正,修正方式有两种,当一回路温度小于180℃时进行温度修正,一回路温度大于180℃时进行压力修正,修正函数为:
  Y=f(A)X+f(B)+f(C),式中X为稳压器液位未修正的测量值,Y为修正后的显示值,f(A)、f(B)、f(C)为根据温度或者压力计算出的修正因子,且f(C)为消除仪表管影响而增加的修正因子函数。
  采集一回路升温升压及降压降温过程中稳压器宽窄量程各液位计测量值,对数据进行统计分析,并考虑温度修正与压力修正的过渡,绘制一回路压力及液位曲线,确定f(A)、f(B)、f(C)数值,再通过变更落实到机组上逻辑修改。
  稳压器液位计测量修正后,宽、窄量程液位计测量偏差值降至精度要求范围内。
  总之,在仪表调试过程中,要结合各自智能仪表的特性,所在工艺管道回路的特点,仪表实际安装位置来综合判断,就能很快找準故障问题的原因,及时解决问题。
  参考文献:
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  [2]杜海滨,王丙子.关于仪表差压变送器的校验与故障分析.科技与企业,2013-01-22.
  [3]陆建华.差压式液位测量系统中的平衡容器及误差分析.冶金自动化,2011-03-25.
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