壓力變送器在檢測(cè)氣壓項(xiàng)目中的故障經(jīng)過(guò)與原因分析：
在壓水堆核電機(jī)組中，安全殼內(nèi)的大氣壓力（即安全殼壓力）是一個(gè)非常重要的測(cè)量參數(shù)，特別是在LOCA事故條件下，安全殼壓力測(cè)量值直接參與了控制特殊安全設(shè)施的動(dòng)作邏輯。安全殼壓力測(cè)量對(duì)測(cè)量?jī)x器有很高的要求。在滿(mǎn)足測(cè)量精度和穩(wěn)定性的前提下，應(yīng)具有一定的抗輻照性能，并能在高溫、高濕度的LOCA條件下正常工作。為滿(mǎn)足上述要求，K1級(jí)的絕壓壓力變送器主要用于測(cè)量，相應(yīng)的1E級(jí)延伸電纜和接線(xiàn)箱以4~20ma電流信號(hào)的形式將測(cè)量值送至模擬測(cè)量處理柜。
1.故障經(jīng)過(guò):
在換料大修開(kāi)始前兩天，國(guó)內(nèi)某核電機(jī)組安全殼壓力第三個(gè)測(cè)量通道的測(cè)量值波動(dòng)至0.11979MPa，波動(dòng)頻繁。
檢查通道，繼續(xù)觀(guān)察變送器的波動(dòng)，測(cè)試電流轉(zhuǎn)動(dòng)電壓卡，測(cè)量輸出電壓信號(hào)波動(dòng)非常高，達(dá)到安全殼壓力高1報(bào)警值，然后使用隔離卡隔離現(xiàn)場(chǎng)輸入，通過(guò)模擬試驗(yàn)臺(tái)將模擬信號(hào)輸入電流轉(zhuǎn)移電壓卡，測(cè)試輸出電壓無(wú)波動(dòng)，檢查各卡接線(xiàn)端子無(wú)接線(xiàn)松動(dòng)，通過(guò)上述測(cè)試結(jié)果分析，初步判斷當(dāng)?shù)刈兯推餍盘?hào)輸出異常導(dǎo)致通道測(cè)量值波動(dòng)的原因。更換當(dāng)?shù)刈兯推骱脱由祀娎|后，測(cè)量通道輸出穩(wěn)定，與第一。2.4通道測(cè)量一致性良好，無(wú)報(bào)警和顯示波動(dòng)。
2.故障定位及原因分析:
根據(jù)變送器的測(cè)量原理，變送器以4~20ma信號(hào)的形式輸送到模擬處理柜，模擬處理柜輸出到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)記錄。當(dāng)測(cè)量值高于報(bào)警閾值時(shí)，報(bào)警信號(hào)發(fā)送到反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)，參與保護(hù)設(shè)施的動(dòng)作控制邏輯投票，投票結(jié)果為安全設(shè)施的特殊動(dòng)作說(shuō)明。由于模擬處理柜及其下游故障的可能性已被排除在通道檢查過(guò)程中，故障點(diǎn)位于模擬處理柜的上游，即當(dāng)?shù)貕毫y(cè)量裝置和信號(hào)傳輸通道。當(dāng)?shù)貎x器測(cè)量波動(dòng)的可能原因是：壓力變送器測(cè)量環(huán)境中的空氣干擾，導(dǎo)致測(cè)量值的真實(shí)波動(dòng)；壓力變送器本體故障，導(dǎo)致測(cè)量值的虛假波動(dòng)；干擾測(cè)量信號(hào)，導(dǎo)致測(cè)量值的虛假波動(dòng)。
逐步分析和調(diào)查可能的原因，變送器在正常運(yùn)行過(guò)程中輸出穩(wěn)定。沒(méi)有波動(dòng)，基本上可以消除空氣干擾的可能性。檢修期間，前往儀器的實(shí)際安裝位置，核實(shí)安裝方法和周?chē)h(huán)境。驗(yàn)證結(jié)果表明，變送器安裝位置附近沒(méi)有大風(fēng)量風(fēng)機(jī)出風(fēng)口等可能引起空氣干擾的干擾源，變送器高壓側(cè)進(jìn)氣端安裝不銹鋼彎管，可隔離空氣直接吹入測(cè)量室。綜上所述，環(huán)境中沒(méi)有空氣干擾，儀器波動(dòng)不是實(shí)際壓力測(cè)量的結(jié)果，可以排除第一個(gè)原因。
排除測(cè)量值真實(shí)波動(dòng)的可能性后，對(duì)拆卸的本地設(shè)備進(jìn)行故障定位。對(duì)于變送器本體，首先要排除熱老化和輻照引起的測(cè)量波動(dòng)。根據(jù)產(chǎn)品出廠(chǎng)試驗(yàn)報(bào)告，變送器進(jìn)行了120℃的過(guò)熱老化試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)間為20天，使用壽命根據(jù)老化試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估，熱老化按阿斯紐倫方程式計(jì)算。T1為合格壽命(h)，T2為正常使用時(shí)提高到溫度T2所需的加速老化時(shí)間(h)，T1為環(huán)境溫度(k)，T2為加速老化時(shí)的環(huán)境溫度(k)。
儀器儀表的工作溫度可以通過(guò)安裝在房間內(nèi)的鉑熱電阻溫度計(jì)讀取。在功率運(yùn)行過(guò)程中，房間四季的平均溫度約為19℃，保守計(jì)算T1===889181.5382(h)≈101.44年?？梢钥闯觯瑑x器在正常工作條件下的理論壽命可以達(dá)到101年，基本上可以排除熱老化引起的儀器故障；在輻照方面，儀器安裝在安全殼內(nèi)環(huán)走廊的房間墻上，附近沒(méi)有熱點(diǎn)，儀器識(shí)別試驗(yàn)劑量為1×106Gy，估計(jì)環(huán)境積累劑量遠(yuǎn)未達(dá)到儀器能承受的劑量；振動(dòng)、儀器安裝固定，附近無(wú)振動(dòng)源，滿(mǎn)足要求。綜上所述，可以初步消除儀器本體故障導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不穩(wěn)定的可能性。接下來(lái)，變送器的折磨和驗(yàn)證，折磨介質(zhì)為實(shí)驗(yàn)室的大氣壓力，折磨持續(xù)三天，結(jié)果顯示無(wú)視波動(dòng)。上述試驗(yàn)可以確定變送器本體無(wú)故障，排除第二種可能性。
針對(duì)干擾測(cè)量信號(hào)導(dǎo)致結(jié)果波動(dòng)的可能性，將故障點(diǎn)定位在K1級(jí)變送器帶來(lái)的1E級(jí)延伸電纜上。測(cè)量實(shí)驗(yàn)室電纜的通斷和絕緣性能，電纜內(nèi)部無(wú)斷開(kāi)；絕緣方面，分別測(cè)量外殼絕緣，測(cè)量工具為250V絕緣電阻測(cè)試儀。測(cè)量結(jié)果表明，正極接線(xiàn)絕緣值在0.021~0.6mΩ之間波動(dòng)，負(fù)極接線(xiàn)絕緣值在6~20mΩ之間波動(dòng)，正負(fù)極接線(xiàn)絕緣約為6mΩ。根據(jù)RCC-E2020版的絕緣測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，DC500V測(cè)量穩(wěn)定至少10秒后的讀數(shù)應(yīng)大于10m。根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)，延伸電纜不滿(mǎn)足絕緣要求，處于絕緣故障狀態(tài)。
測(cè)量電纜之間的絕緣故障會(huì)導(dǎo)致正極和負(fù)極之間的等效電阻。電阻值是故障后的絕緣電阻大小?？梢钥隙ǖ氖牵刃щ娮钑?huì)對(duì)測(cè)量值產(chǎn)生一定的影響。由于變送器測(cè)量信號(hào)的輸出和變送器儀表本體的電源依賴(lài)于同一組電路，應(yīng)分別計(jì)算等效電阻對(duì)電路本體的影響。變送器輸出為4~20ma電流值，可視為恒流源，輸入卡為DC24V電源，輸入卡將電流轉(zhuǎn)換為電壓，轉(zhuǎn)換關(guān)系符合線(xiàn)性變化，因此測(cè)量結(jié)果為R2端的等效電阻。
低等效電路的變送器絕緣性能。
當(dāng)恒壓源和恒流源同時(shí)存在于同一電路中時(shí)，根據(jù)諾頓定理，計(jì)算R2兩端的電壓滿(mǎn)足。由于I和V滿(mǎn)足線(xiàn)性關(guān)系，測(cè)量結(jié)果I受到故障絕緣等效電阻R1的影響，R1越小，V越大。原因是變送器DC24V電源電壓在等效電阻R1上產(chǎn)生分流IV1，變送器測(cè)量結(jié)果在R1上產(chǎn)生分流IA1。當(dāng)R1值降低時(shí)，IV1值增加。由于IA1峰值為20ma，IV1受R1影響，當(dāng)電阻接近0時(shí)，電流I理論上可以達(dá)到無(wú)限大。
通過(guò)將R1=15kΩ電阻直接并入正負(fù)極間，并將R2=250Ω的取壓電阻串聯(lián)到電路中，測(cè)量R2兩端的電壓降，建立電路進(jìn)行復(fù)現(xiàn)試驗(yàn)。當(dāng)變送器輸出電流為I=1.72/250=0.0069A時(shí)，變送器測(cè)量對(duì)空，未并入電阻前的測(cè)量壓降為1.72V。將R1.R2.I代入上式，可計(jì)算出電壓表測(cè)量的電壓降應(yīng)為2.089V，電阻接入與斷開(kāi)會(huì)產(chǎn)生明顯波動(dòng)。觀(guān)察記錄儀測(cè)量結(jié)果后，與理論計(jì)算一致，故障復(fù)現(xiàn)。
綜上所述，當(dāng)變送器出現(xiàn)測(cè)量波動(dòng)或漂移時(shí)，應(yīng)首先消除電纜對(duì)測(cè)量結(jié)果的干擾。同時(shí)，電纜絕緣測(cè)量步驟也應(yīng)添加到變送器驗(yàn)證的預(yù)防性維護(hù)項(xiàng)目中。絕緣性能下降不是突然故障。提前檢查線(xiàn)路絕緣可以有效避免降低絕緣性能造成的測(cè)量誤差，提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。
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