壓力變送器在檢測氣壓項目中的故障經(jīng)過與原因分析：
在壓水堆核電機組中，安全殼內(nèi)的大氣壓力（即安全殼壓力）是一個非常重要的測量參數(shù)，特別是在LOCA事故條件下，安全殼壓力測量值直接參與了控制特殊安全設(shè)施的動作邏輯。安全殼壓力測量對測量儀器有很高的要求。在滿足測量精度和穩(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。為滿足上述要求，K1級的絕壓壓力變送器主要用于測量，相應(yīng)的1E級延伸電纜和接線箱以4~20ma電流信號的形式將測量值送至模擬測量處理柜。
1.故障經(jīng)過:
在換料大修開始前兩天，國內(nèi)某核電機組安全殼壓力第三個測量通道的測量值波動至0.11979MPa，波動頻繁。
檢查通道，繼續(xù)觀察變送器的波動，測試電流轉(zhuǎn)動電壓卡，測量輸出電壓信號波動非常高，達(dá)到安全殼壓力高1報警值，然后使用隔離卡隔離現(xiàn)場輸入，通過模擬試驗臺將模擬信號輸入電流轉(zhuǎn)移電壓卡，測試輸出電壓無波動，檢查各卡接線端子無接線松動，通過上述測試結(jié)果分析，初步判斷當(dāng)?shù)刈兯推餍盘栞敵霎惓?dǎo)致通道測量值波動的原因。更換當(dāng)?shù)刈兯推骱脱由祀娎|后，測量通道輸出穩(wěn)定，與第一。2.4通道測量一致性良好，無報警和顯示波動。
2.故障定位及原因分析:
根據(jù)變送器的測量原理，變送器以4~20ma信號的形式輸送到模擬處理柜，模擬處理柜輸出到計算機系統(tǒng)記錄。當(dāng)測量值高于報警閾值時，報警信號發(fā)送到反應(yīng)堆保護系統(tǒng)，參與保護設(shè)施的動作控制邏輯投票，投票結(jié)果為安全設(shè)施的特殊動作說明。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程中，故障點位于模擬處理柜的上游，即當(dāng)?shù)貕毫y量裝置和信號傳輸通道。當(dāng)?shù)貎x器測量波動的可能原因是：壓力變送器測量環(huán)境中的空氣干擾，導(dǎo)致測量值的真實波動；壓力變送器本體故障，導(dǎo)致測量值的虛假波動；干擾測量信號，導(dǎo)致測量值的虛假波動。
逐步分析和調(diào)查可能的原因，變送器在正常運行過程中輸出穩(wěn)定。沒有波動，基本上可以消除空氣干擾的可能性。檢修期間，前往儀器的實際安裝位置，核實安裝方法和周圍環(huán)境。驗證結(jié)果表明，變送器安裝位置附近沒有大風(fēng)量風(fēng)機出風(fēng)口等可能引起空氣干擾的干擾源，變送器高壓側(cè)進氣端安裝不銹鋼彎管，可隔離空氣直接吹入測量室。綜上所述，環(huán)境中沒有空氣干擾，儀器波動不是實際壓力測量的結(jié)果，可以排除第一個原因。
排除測量值真實波動的可能性后，對拆卸的本地設(shè)備進行故障定位。對于變送器本體，首先要排除熱老化和輻照引起的測量波動。根據(jù)產(chǎn)品出廠試驗報告，變送器進行了120℃的過熱老化試驗。試驗時間為20天，使用壽命根據(jù)老化試驗數(shù)據(jù)進行評估，熱老化按阿斯紐倫方程式計算。T1為合格壽命(h)，T2為正常使用時提高到溫度T2所需的加速老化時間(h)，T1為環(huán)境溫度(k)，T2為加速老化時的環(huán)境溫度(k)。
儀器儀表的工作溫度可以通過安裝在房間內(nèi)的鉑熱電阻溫度計讀取。在功率運行過程中，房間四季的平均溫度約為19℃，保守計算T1===889181.5382(h)≈101.44年?？梢钥闯?，儀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，附近沒有熱點，儀器識別試驗劑量為1×106Gy，估計環(huán)境積累劑量遠(yuǎn)未達(dá)到儀器能承受的劑量；振動、儀器安裝固定，附近無振動源，滿足要求。綜上所述，可以初步消除儀器本體故障導(dǎo)致測量結(jié)果不穩(wěn)定的可能性。接下來，變送器的折磨和驗證，折磨介質(zhì)為實驗室的大氣壓力，折磨持續(xù)三天，結(jié)果顯示無視波動。上述試驗可以確定變送器本體無故障，排除第二種可能性。
針對干擾測量信號導(dǎo)致結(jié)果波動的可能性，將故障點定位在K1級變送器帶來的1E級延伸電纜上。測量實驗室電纜的通斷和絕緣性能，電纜內(nèi)部無斷開；絕緣方面，分別測量外殼絕緣，測量工具為250V絕緣電阻測試儀。測量結(jié)果表明，正極接線絕緣值在0.021~0.6mΩ之間波動，負(fù)極接線絕緣值在6~20mΩ之間波動，正負(fù)極接線絕緣約為6mΩ。根據(jù)RCC-E2020版的絕緣測量標(biāo)準(zhǔn)，DC500V測量穩(wěn)定至少10秒后的讀數(shù)應(yīng)大于10m。根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)，延伸電纜不滿足絕緣要求，處于絕緣故障狀態(tài)。
測量電纜之間的絕緣故障會導(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。可以肯定的是，等效電阻會對測量值產(chǎn)生一定的影響。由于變送器測量信號的輸出和變送器儀表本體的電源依賴于同一組電路，應(yīng)分別計算等效電阻對電路本體的影響。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)系符合線性變化，因此測量結(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存在于同一電路中時，根據(jù)諾頓定理，計算R2兩端的電壓滿足。由于I和V滿足線性關(guān)系，測量結(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，變送器測量結(jié)果在R1上產(chǎn)生分流IA1。當(dāng)R1值降低時，IV1值增加。由于IA1峰值為20ma，IV1受R1影響，當(dāng)電阻接近0時，電流I理論上可以達(dá)到無限大。
通過將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，測量R2兩端的電壓降，建立電路進行復(fù)現(xiàn)試驗。當(dāng)變送器輸出電流為I=1.72/250=0.0069A時，變送器測量對空，未并入電阻前的測量壓降為1.72V。將R1.R2.I代入上式，可計算出電壓表測量的電壓降應(yīng)為2.089V，電阻接入與斷開會產(chǎn)生明顯波動。觀察記錄儀測量結(jié)果后，與理論計算一致，故障復(fù)現(xiàn)。
綜上所述，當(dāng)變送器出現(xiàn)測量波動或漂移時，應(yīng)首先消除電纜對測量結(jié)果的干擾。同時，電纜絕緣測量步驟也應(yīng)添加到變送器驗證的預(yù)防性維護項目中。絕緣性能下降不是突然故障。提前檢查線路絕緣可以有效避免降低絕緣性能造成的測量誤差，提高設(shè)備運行的穩(wěn)定性。
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