差壓儀表調(diào)試分析

張淼

摘?要：差壓儀表是通過測(cè)量容器兩個(gè)不同點(diǎn)處的壓力差來計(jì)算容器內(nèi)物體液位（差壓）的儀表，其原理是充滿管道的流體，當(dāng)流體流過節(jié)流件的時(shí)候流速在此處形成局部收縮，因而流速增加使靜壓降低，于是在節(jié)流件前后產(chǎn)生壓差。差壓儀表在田灣核電3、4號(hào)機(jī)組測(cè)量管道流量、容器液位、設(shè)備進(jìn)出口差壓等場(chǎng)所大量應(yīng)用。在系統(tǒng)調(diào)試過程中，出現(xiàn)了較多與差壓儀表相關(guān)的問題，現(xiàn)就田灣現(xiàn)場(chǎng)差壓液位儀表的調(diào)試出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：差壓儀表;設(shè)備進(jìn)出口差壓;管道流量;智能儀表

一、差壓流量計(jì)的調(diào)試

3、4號(hào)機(jī)組的差壓流量計(jì)主要為孔板流量計(jì)?？装宀顗毫髁坑?jì)是將標(biāo)準(zhǔn)孔板與差壓變送器配套組成的高量程比差壓流量測(cè)量裝置，通過測(cè)量節(jié)流件前后的壓力差來計(jì)算流量，可測(cè)量氣體、蒸汽、液體等多種介質(zhì)流量。3、4號(hào)機(jī)組冷試、熱試試驗(yàn)時(shí)，出現(xiàn)了差壓流量計(jì)諸如無流量顯示、顯示值偏低、T2000與TXS系統(tǒng)顯示值不一致等諸多問題。

（一）系統(tǒng)投入運(yùn)行后差壓流量計(jì)無流量顯示

檢查差壓流量計(jì)投入并且充分排氣后畫面上仍無流量顯示或顯示為零，通過排氣過程觀察流量波動(dòng)以及測(cè)量?jī)x表輸出電流，排除儀表?yè)p壞的可能后，經(jīng)過檢查工藝工況、正負(fù)壓側(cè)儀表管線布置及節(jié)流孔板安裝情況來確認(rèn)故障原因。

（1）檢查差壓流量計(jì)儀表接線與設(shè)置，充分排氣并投運(yùn)儀表;

（2）聯(lián)系調(diào)試系統(tǒng)工程師檢查確認(rèn)一次閥門狀態(tài);

（3）核實(shí)差壓流量計(jì)正負(fù)壓側(cè)儀表管線接管是否正確;

（4）核實(shí)節(jié)流孔板是否裝反。

（二）差壓流量計(jì)流量顯示偏低

冷試期間泵流量試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)流量在線差壓孔板計(jì)測(cè)量值與就地便攜流量計(jì)測(cè)量值存在差異，經(jīng)與泵的特性曲線對(duì)比，判斷差壓儀表測(cè)量值不準(zhǔn)確。通過檢查儀表及邏輯設(shè)置，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)換其它通道儀表進(jìn)行試驗(yàn)，總結(jié)原因如下：

（1）儀表未設(shè)置開方。根據(jù)孔板差壓流量計(jì)特性，流量與孔板差壓的平方根成正比，即：F=k?ΔP，式中F為流量，k為比例常數(shù)，ΔP為差壓。差壓儀表感壓元件測(cè)量的差壓值需要進(jìn)行開方計(jì)算后才能轉(zhuǎn)換為畫面顯示值，若未開方，則畫面顯示值偏小。有些智能儀表可在儀表中設(shè)置開方，而有些只能在邏輯中設(shè)置開方。

（2）孔板計(jì)算值與儀表校驗(yàn)值不一致。由于設(shè)計(jì)院提供的計(jì)算單與工藝設(shè)計(jì)的最大流量存在差壓，導(dǎo)致按照孔板標(biāo)準(zhǔn)差壓校驗(yàn)的儀表測(cè)量不準(zhǔn)。通過核實(shí)孔板計(jì)算單與工藝設(shè)計(jì)的最大流量，梳理設(shè)計(jì)不一致的孔板差壓流量計(jì)清單，分別計(jì)算最大流量工況下對(duì)應(yīng)的差壓值，并依據(jù)此差壓值作為儀表測(cè)量的最大差壓重新進(jìn)行儀表校驗(yàn)，投入運(yùn)行試驗(yàn)流量顯示正常。

（三）差壓流量計(jì)在T2000與TXS系統(tǒng)顯示流量不一致

TXS系統(tǒng)中使用的是7字頭的ROSEMOUNT孔板差壓流量計(jì)，這些儀表通過TXS系統(tǒng)硬接線送T2000系統(tǒng)顯示。由于ROSEMOUNT儀表無法在儀表中設(shè)置開方，T2000中通過邏輯中參數(shù)設(shè)置進(jìn)行開方計(jì)算，TXS系統(tǒng)沒有相同的設(shè)置，導(dǎo)致同一信號(hào)的差壓流量計(jì)在T2000與TXS系統(tǒng)中顯示流量不一致。

查明原因后，通過執(zhí)行變更，在TXS系統(tǒng)中經(jīng)軟件進(jìn)行開方計(jì)算，其顯示輸出與T2000系統(tǒng)顯示一致。

（四）差壓流量計(jì)在系統(tǒng)無流量時(shí)顯示不為零

當(dāng)系統(tǒng)中無介質(zhì)流動(dòng)時(shí)，差壓流量計(jì)在畫面上顯示有時(shí)并不為零，出現(xiàn)虛假流量顯示與波動(dòng)。由于差壓流量計(jì)測(cè)量值實(shí)際為儀表感壓元件兩端差壓的反饋，因此當(dāng)顯示不為零時(shí)，打開儀表平衡閥平衡兩端差壓后再關(guān)閉基本上可以解決問題。

但在工程實(shí)際中，有時(shí)打開孔板差壓流量計(jì)平衡閥后，甚至在差壓變送器的正負(fù)壓腔室連通大氣，儀表感壓元件兩端沒有差壓時(shí)，流量計(jì)仍然顯示有一個(gè)很小的流量?？装宀顗毫髁坑?jì)在感壓元件兩端無差壓時(shí)顯示的非零小流量值實(shí)質(zhì)為小信號(hào)，產(chǎn)生的原因如下：

（1）差壓變送器校驗(yàn)不準(zhǔn)確。校驗(yàn)人員在調(diào)節(jié)差壓變送器時(shí)，只能把輸出信號(hào)調(diào)節(jié)到變送器的精確度要求范圍內(nèi)（±0.04mA）;

（2）在使用過程中，差壓變送器可能發(fā)生零點(diǎn)漂移。差壓變送器的零點(diǎn)輸出會(huì)隨時(shí)間的變化而發(fā)生改變，可能正漂，也可能負(fù)漂，實(shí)際中正漂的可能性大;

（3）信號(hào)經(jīng)過傳送路徑送至畫面上顯示的過程可能導(dǎo)致失真。針對(duì)小信號(hào)問題，差壓流量計(jì)均做小信號(hào)切除設(shè)置。其中西門子智能型儀表可在就地及邏輯中設(shè)置小流量切除，而ROSEMOUNT儀表只能通過邏輯設(shè)置來實(shí)現(xiàn)，機(jī)組上小信號(hào)切除設(shè)置為5%。

二、差壓液位計(jì)的調(diào)試

3、4號(hào)機(jī)組差壓液位計(jì)有兩種布置方式：其一是正壓側(cè)儀表管線上設(shè)置平衡容器與被測(cè)容器上部空間連通，負(fù)壓側(cè)儀表管線與被測(cè)容器下部相連并作為測(cè)量零點(diǎn)，適用于密閉容器;其二是正壓側(cè)儀表管線與被測(cè)容器下部相連并作為測(cè)量零點(diǎn)，負(fù)壓側(cè)連通大氣，適用于開口容器。

（一）差壓液位計(jì)常見故障及處理

系統(tǒng)調(diào)試與運(yùn)行過程中，液位顯示不準(zhǔn)為差壓液位計(jì)的常見故障，其檢查與處理方法如下：

（1）差壓液位計(jì)顯示通道故障。檢查測(cè)量差壓是否偏離量程范圍，若差壓超限，則檢查儀表管線是否排氣充分、是否存在堵塞或閥門未開的情況，且差壓低于下限值時(shí)檢查負(fù)壓側(cè)管線，差壓高于上限值檢查正壓側(cè)管線，考慮為正壓側(cè)補(bǔ)水。若儀表無輸入電壓，則檢查信號(hào)通道及卡件。

（2）差壓液位計(jì)顯示液位偏高。對(duì)于帶平衡容器的差壓液位計(jì)，就地檢查儀表一次閥及儀表閥狀態(tài)是否正確、是否正壓側(cè)閥門存在外漏，并通過曲線變化趨勢(shì)判斷是否正壓側(cè)管道缺水，對(duì)正壓側(cè)補(bǔ)水后觀察變化，若繼續(xù)非正常上漲則判斷為平衡閥內(nèi)漏。如果為三廢系統(tǒng)整流器液位測(cè)量的差壓液位計(jì)，負(fù)壓側(cè)儀表管線硼結(jié)晶后，也會(huì)出現(xiàn)液位顯示偏高的情況，此時(shí)僅對(duì)負(fù)壓側(cè)管線進(jìn)行沖洗即可。

對(duì)于負(fù)壓側(cè)對(duì)空的差壓液位計(jì)，當(dāng)顯示液位偏高時(shí)，就地檢查負(fù)壓側(cè)對(duì)空管是否通大氣，正壓側(cè)排氣是否充分。

（二）差壓液位計(jì)的液位修正

差壓液位計(jì)利用平衡容器將水位信號(hào)轉(zhuǎn)換成差壓信號(hào)，經(jīng)導(dǎo)壓管將差壓傳送到差壓變送器，由差壓變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為壓力，H，L為高度，ρ為密度。

有上式可見，差壓液位計(jì)膜盒兩端正負(fù)腔室所測(cè)壓力差，與被測(cè)容器中的液態(tài)介質(zhì)及蒸汽的密度、平衡

容器中水的密度以及液體中的空泡有關(guān)。以穩(wěn)壓器為例，在機(jī)組的啟停過程中，穩(wěn)壓器中的硼水、蒸汽的密度隨機(jī)組狀態(tài)變化相應(yīng)發(fā)生變化，并且由于平衡容器與穩(wěn)壓器以短管相連，平衡容器內(nèi)部溫度很高，其內(nèi)介質(zhì)密度也發(fā)生了變化，因此必須對(duì)這些差壓計(jì)的液位測(cè)量進(jìn)行修正。

（1）儀表管線煨管調(diào)整。調(diào)整平衡容器儀表管走向，保證豎直方向同一高度上向下引出，且保證該位置儀表管水平長(zhǎng)度大于0.5米，以確保此位置往下儀表管內(nèi)介質(zhì)溫度均降至環(huán)境溫度，從而保證介質(zhì)密度相同。

（2）邏輯函數(shù)修正。在T2000及TXS中進(jìn)行邏輯修正，修正方式有兩種，當(dāng)一回路溫度小于180℃時(shí)進(jìn)行溫度修正，一回路溫度大于180℃時(shí)進(jìn)行壓力修正，修正函數(shù)為：

Y=f（A）X+f（B）+f（C），式中X為穩(wěn)壓器液位未修正的測(cè)量值，Y為修正后的顯示值，f（A）、f（B）、f（C）為根據(jù)溫度或者壓力計(jì)算出的修正因子，且f（C）為消除儀表管影響而增加的修正因子函數(shù)。

采集一回路升溫升壓及降壓降溫過程中穩(wěn)壓器寬窄量程各液位計(jì)測(cè)量值，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并考慮溫度修正與壓力修正的過渡，繪制一回路壓力及液位曲線，確定f（A）、f（B）、f（C）數(shù)值，再通過變更落實(shí)到機(jī)組上邏輯修改。

穩(wěn)壓器液位計(jì)測(cè)量修正后，寬、窄量程液位計(jì)測(cè)量偏差值降至精度要求范圍內(nèi)。

總之，在儀表調(diào)試過程中，要結(jié)合各自智能儀表的特性，所在工藝管道回路的特點(diǎn)，儀表實(shí)際安裝位置來綜合判斷，就能很快找準(zhǔn)故障問題的原因，及時(shí)解決問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]王彥偉，戴艷梅，蔡巖.論基于差壓儀表的測(cè)量結(jié)果不確定在靜壓條件下的檢測(cè)的必要性.中國(guó)計(jì)量，2019-05-26.

[2]杜海濱，王丙子.關(guān)于儀表差壓變送器的校驗(yàn)與故障分析.科技與企業(yè)，2013-01-22.

[3]陸建華.差壓式液位測(cè)量系統(tǒng)中的平衡容器及誤差分析.冶金自動(dòng)化，2011-03-25.