核電廠電容式差壓變送器靜壓修正方法

李曉振 萬(wàn)舒 楊寶松

福建福清核電有限公司 福建福清 350300

1 緒論

差壓變送器的校準(zhǔn)通常是在常壓下進(jìn)行的，但在安裝到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用時(shí)的壓差，往往是在正負(fù)壓腔存在一定的工作壓力基礎(chǔ)上的壓力差。此時(shí)便會(huì)出現(xiàn)零點(diǎn)及滿點(diǎn)的輸出電流偏移，這種偏移被稱為靜壓影響誤差。本文針對(duì)Rosemount1152核級(jí)壓力變送器為例進(jìn)行詳細(xì)分析，總結(jié)修正公式，闡述修正過(guò)程。

2 差壓變送器誤差分析

Rosemount針對(duì)1152系列變送器不同量程代碼給出了靜壓修正因子δ，如表1所示。修正因子為靜壓在1000psi（6.89MP）時(shí)對(duì)輸出電流的影響系數(shù)。

表1 靜壓修正因子

在廠家變送器竣工文件的靜壓修正部分中給出了該變送器實(shí)際工況靜壓值，在應(yīng)用時(shí)盡量不要超過(guò)該靜壓過(guò)多，否則靜壓修正因子可能會(huì)發(fā)生偏差[1]。

差壓變送器靜壓修正的計(jì)算

靜壓對(duì)零點(diǎn)輸出電流的影響可通過(guò)以下計(jì)算公式進(jìn)行修正：

靜壓對(duì)滿點(diǎn)輸出電流的影響可通過(guò)以下計(jì)算公式進(jìn)行修正：

其中，δ為靜壓修正因子，P0為變送器工作靜壓值，PS為變送器實(shí)際差壓量程范圍的上限值，PZ變送器實(shí)際差壓量程范圍的下限值。

以Rosemount1152HP某一變送器為例，具體計(jì)算方法如下：

假設(shè)該變送器的工作靜壓為P0=15MP，該量程范圍的修正因子δ=1.39%。

第一步，根據(jù)修正因子計(jì)算修正系數(shù)：

ε=1.3915/6.89=3.03%。

第二步，計(jì)算滿點(diǎn)的電流調(diào)整值：

I調(diào)=ε（20-4）mA=0.37mA。

第三步，計(jì)算調(diào)整后滿量程輸出電流值：

20mA+0.37mA=20.37mA。

第四步，根據(jù)上值計(jì)算變送器輸出20mA、16mA、12mA、8mA、4mA時(shí)對(duì)應(yīng)的壓差分別為586.43KPa、439.83KPa、293.22KPa、146.61KPa、0KPa，然后以此進(jìn)行上下行程的校驗(yàn)。

3 高壓安注流量檢查試驗(yàn)分析

差壓變送器在核電應(yīng)用的重要一項(xiàng)應(yīng)用是與節(jié)流裝置配套測(cè)量介質(zhì)流量[2]。管道內(nèi)介質(zhì)通過(guò)限流孔板后產(chǎn)生壓差，進(jìn)而計(jì)算出流量，兩者之間的關(guān)系為Q=K，K為常數(shù)，為孔板前后壓差，即流量的平方與差壓成正比。眾所周知，差壓與變送器的輸出電流成線性關(guān)系，因此，可以認(rèn)為流量的平方與變送器輸出電流成正比。

該核電高壓安注泵流量檢查試驗(yàn)的三環(huán)路同時(shí)冷段直接注入部分，是通過(guò)PTR水箱液位及反應(yīng)堆腔室水位變化計(jì)算平均高度差值ΔH，在某一ΔH值時(shí)對(duì)應(yīng)的三臺(tái)高壓安注泵的流量應(yīng)符合相應(yīng)準(zhǔn)則：

三個(gè)環(huán)路流量不匹配度＜4.5%，不匹配度計(jì)算公式在此不作贅述。

高壓安注泵出口流量滿足流量準(zhǔn)則。即1RIS099MD讀數(shù)應(yīng)介于虛線之內(nèi)。

具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。通過(guò)計(jì)算可知，三環(huán)路冷段注入管線流量（1RIS006-008LD）不匹配度滿足＜4.5%要求。

根據(jù)流量準(zhǔn)則要求，三臺(tái)泵在ΔH從16.4至-6.1m區(qū)間變化時(shí)，對(duì)應(yīng)的流量范圍應(yīng)該介于標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)才符合要求。最終數(shù)據(jù)表明，3臺(tái)泵的變送器流量讀數(shù)雖符合要求，但均偏小，已超過(guò)了合理范圍。

表2 流量試驗(yàn)數(shù)據(jù)

經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，該變送器處于上充泵的出口，變送器測(cè)量流量時(shí)正處于18.4MPa左右的靜壓力下。1RIS099MD型號(hào)為Rosemount1152HP，量程為0-1600KPa，精度等級(jí)為0.25級(jí)，通過(guò)該變送器的竣工文件查得其靜壓修正因子δ=1.03%。下面對(duì)該變送器進(jìn)行靜壓修正。以3號(hào)泵為例，首先計(jì)算靜壓對(duì)電流影響的百分比：

圖1 靜壓修正后流量驗(yàn)證

同樣的方法可以對(duì)1、2號(hào)泵的RIS099MD流量進(jìn)行修正，分別得到流量=144.4m3/h，=143.6m3/h。將修正后的流量值重新標(biāo)注在流量準(zhǔn)則中，如圖1。

從圖1可看出，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行靜壓修正后，3臺(tái)泵的流量均在合理（虛線）范圍以內(nèi)，符合流量驗(yàn)證準(zhǔn)則，更加確鑿地證明本次試驗(yàn)結(jié)果是滿足設(shè)計(jì)要求的[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

在核電廠中很多對(duì)壓差變送器精度要求很高，不同工況會(huì)對(duì)變送器精度造成很大影響，影響操縱員的判斷。通過(guò)以上分析闡述了靜壓對(duì)電容式差壓變送器的影響原理以及進(jìn)行靜壓修正的具體方法，同時(shí)從高壓安注的一次試驗(yàn)分析來(lái)說(shuō)明靜壓修正的重要性，指導(dǎo)今后的工作更加精益求精。