[摘要]核電站的孔板差壓式流量計(jì)廣泛應(yīng)用,但在核電站冷試期間運(yùn)行的系統(tǒng)中，多次出現(xiàn)流量變送器的波動(dòng)情況。論文結(jié)合實(shí)際對(duì)冷試期間出現(xiàn)的差壓變送器的波動(dòng)情況,從僅表安裝規(guī)范和實(shí)際案例中,分析差壓流量計(jì)波動(dòng)的誤差來(lái)源和控制策略。
1引言
核電機(jī)組機(jī)冷試期間,先后多次出現(xiàn)差壓式流量變送器的示值波動(dòng),現(xiàn)在從儀表特性、安裝、參數(shù)設(shè)置等方面來(lái)對(duì)此問題進(jìn)行分析。
2差壓變送器的安裝規(guī)范
差壓變送器對(duì)流體特性、儀表安裝位置、取樣管線等方面要求較多,主要是如下幾點(diǎn):
2.1對(duì)流體和流動(dòng)狀態(tài)的要求
壓縮流體和不可壓縮流體均可測(cè)量,但必須是均勻單相流體;流體要充滿管道.管道流量應(yīng)隨時(shí)間推移基本維持不變。
2.2管道條件
安裝時(shí)要求節(jié)流件的上下游需要有--定長(zhǎng)度的直管段(一般要求上游側(cè)>10D,下游側(cè)>5D);節(jié)流件安裝在管道中應(yīng)保證與管道的同心度滿足要求。
2.3對(duì)于不同流體,管道取樣點(diǎn)位置的區(qū)別
液體測(cè)量:測(cè)量液體流量時(shí),為防止渣滓的沉淀,取壓口應(yīng)取在被測(cè)管道的側(cè)面。同時(shí)變送器需要安裝在取壓口以下,以免氣泡在引壓管線內(nèi)聚集造成測(cè)量波動(dòng),且取樣管道朝儀表側(cè)需保持一定的傾斜角度.以防止取樣管內(nèi)的氣體聚集，影響測(cè)量值。
氣體測(cè)量:測(cè)量氣體流量時(shí).取壓口應(yīng)開在流程管道的頂部或側(cè)面。變送器應(yīng)安裝在流程管道以上高度.以便積聚的液體流入流程管道。
蒸汽測(cè)量:測(cè)量蒸汽流量時(shí),取壓口應(yīng)開在流程管道的側(cè)面,并且變送器安裝在取壓口的下面.以便冷聚液能充滿在導(dǎo)壓管里。被測(cè)介質(zhì)為蒸汽時(shí),導(dǎo)壓管中要充滿水,以防止蒸汽直接和變送器接觸,這樣變送器工作時(shí),其容積變化量是很微不足道的,不需要安裝冷凝罐。
2.4對(duì)孔板的要求
孔板入口直角銳利度合格,管徑尺寸與計(jì)算正確,孔板厚度誤差合格,節(jié)流件附件不能產(chǎn)生臺(tái)階.偏心,孔板上游端面平度合格,環(huán)室尺寸不能產(chǎn)生臺(tái)階.偏心，取壓位置的焊縫不能突出,取壓孔加工規(guī)范等等。
2.5抑制脈動(dòng)流常用的措施
當(dāng)管道中流體流速和壓力發(fā)生突然變化時(shí),容易造成脈動(dòng)流,它能引起差壓的波動(dòng),當(dāng)發(fā)生脈動(dòng)現(xiàn)象時(shí),會(huì)產(chǎn)生計(jì)量誤差。抑制脈動(dòng)流常用的措施有:①在滿足計(jì)量能力的條件下,應(yīng)選擇內(nèi)徑較小的測(cè)量管,為提高差壓和孔徑比;②采用短引壓管線.減少管線中的阻力件,并使上下游管線長(zhǎng)度相等減少系統(tǒng)中產(chǎn)生諧振和壓力脈動(dòng)振幅增加。
3流量波動(dòng)、誤差分析
核電站中非核級(jí)差壓變送器主要使用的是差壓變送器.核級(jí)差壓變送器主要使用的是1151型差壓變送器。下面對(duì)產(chǎn)生誤差的原因逐一分析:
3.1被測(cè)介質(zhì)實(shí)際物理性質(zhì)的不確定度因素
①標(biāo)準(zhǔn)中要求管道內(nèi)的流體應(yīng)為單相的牛頓流體,若含有一定比例的懸浮粒雜質(zhì)則為非牛頓流體,非牛頓流體會(huì)影響可膨脹性系數(shù)e,牛頓流體中的雜質(zhì)越多,流量測(cè)量的不確定度會(huì)增加,而孔板流量計(jì)的計(jì)算公式中ε為恒I,故而流量測(cè)量的誤差會(huì)偏大。②流體相對(duì)密度的影響:密度參數(shù)是測(cè)量中非常重要的參數(shù),密度測(cè)量的不確定度直接影響整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的不確定度.由于壓力.溫度的波動(dòng),流體相對(duì)密度并不是一個(gè)固定值。因此其流量測(cè)量會(huì)出現(xiàn)一定程度的誤差。
3.2測(cè)量中重要設(shè)備的不確定度因素
該項(xiàng)不確定度因素主要體現(xiàn)在孔板β比選擇方面,還包括二次儀表的不確定度。
3.3阻尼系數(shù)不合適
由于阻尼系數(shù)為廠家設(shè)定在調(diào)試前期僅會(huì)對(duì)其進(jìn)行校驗(yàn),不會(huì)修改內(nèi)部參數(shù)。說(shuō)明書中對(duì)降低噪聲的方法為:輸出阻尼和用于表壓測(cè)量的參考側(cè)濾波。阻尼時(shí)間在出廠時(shí)設(shè)定為3.2s.如果變送器輸出仍有噪音.增加阻尼時(shí)間，如果需要快速響應(yīng),需減少阻尼時(shí)間。還有另外一種降低噪音的方法是在變送器的參考側(cè)附加一-段小管作為壓力緩沖器。因此本次冷試期間.阻尼系數(shù)不合適就可能是示值波動(dòng)的原因.故可以嘗試從增加阻尼系數(shù)修改方面來(lái)驗(yàn)證。
3.4供電電壓波動(dòng)
說(shuō)明書對(duì)電源要求進(jìn)行了說(shuō)明，要求用直流電源供電時(shí).紋波應(yīng)小于2%,即電源波動(dòng)范圍應(yīng)小于0.48VDC。RRI這三塊表為雙線制,供電為安全級(jí)DCS的卡件,對(duì)儀表的電壓進(jìn)行測(cè)量.其電壓值穩(wěn)定在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi),故該項(xiàng)可排除。
3.5管道污物堵塞
由于液體的取樣管線一般安裝在流體管道的側(cè)面.因此常有雜質(zhì)沉淀在取樣管線中,充水排氣后,大直徑的顆粒沉積依然無(wú)法完全排盡.這對(duì)儀表波動(dòng)同樣有影響。
3.6取樣點(diǎn)前后直管段長(zhǎng)度
差壓式流量計(jì)對(duì)取樣點(diǎn)前后直管段長(zhǎng)度有嚴(yán)格的要求節(jié)流件應(yīng)安裝在兩段有恒定橫截面積的圓簡(jiǎn)形直管段之間，最短直管段長(zhǎng)度與節(jié)流件形式,阻流件形式和直徑比有關(guān),一般來(lái)說(shuō)前后直管段的長(zhǎng)度分別為>10D和>SD。
3.7引壓管線的影響
引壓管應(yīng)根據(jù)被測(cè)流體的性質(zhì),選用相應(yīng)的材料制造,其內(nèi)徑需大于6mm,長(zhǎng)度在16m以內(nèi);引壓管應(yīng)垂直或傾斜敷設(shè),其傾斜度需大于1:12,黏度較高的流體,其傾斜度還需增大。為了避免差壓信號(hào)失真,正負(fù)壓導(dǎo)引管內(nèi)應(yīng)將氣體排空。嚴(yán)寒地區(qū)的引壓管線應(yīng)做好防凍措施。
3.8節(jié)流件同軸度安裝偏差
節(jié)流裝置在工藝管線上安裝時(shí),應(yīng)注意上下游直管段與工藝管道的同軸度。產(chǎn)品加工中要確保下列要求:當(dāng)節(jié)流件的軸線與上、下游側(cè)管道軸線之間距離ex滿足下式時(shí)流出系數(shù)C無(wú)附加不確定度。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的儀表安裝參數(shù).直徑比β=0.45,管道內(nèi)徑為D-82.54mm,計(jì)算可得流出系數(shù)C在無(wú)附加不確定的情況下應(yīng)ex<Imm,在附加0.3%不確定的情況下應(yīng)Imm<e,<2mm。現(xiàn)場(chǎng)節(jié)流件的實(shí)際安裝同軸度可能存在該問題。
4控制誤差提高計(jì)量正確率的方法
因?yàn)榱髁繙y(cè)量計(jì)算的不確定度是在其他影響因素都不存在附加誤差的情況下計(jì)算得到的.但是使用中由于各種原因會(huì)帶來(lái)--定的附加誤差,這是需要消除的。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況,提出以下控制方法及建議。
4.1孔板節(jié)流裝置必須滿足標(biāo)準(zhǔn)要求
孔板節(jié)流裝置在使用前的安裝中應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和安裝,應(yīng)根據(jù)孔板前阻力件形式配有尼夠長(zhǎng)度的直管段。
4.2流體中存在脈動(dòng)流的改善措施
核電站中使用的除鹽水一般能達(dá)到牛頓流體.但在流量測(cè)量中有多種原因會(huì)使得流體脈動(dòng)，可以采取以下措施減小脈動(dòng)流的影響。①在滿足計(jì)量能力的條件下,應(yīng)盡量選擇內(nèi)徑較小的測(cè)量管,以保證系統(tǒng)在較高的雷諾數(shù)下運(yùn)行。②減小引壓管線長(zhǎng)度,盡量減少引壓管線系統(tǒng)中的阻力件,并使上下游管線長(zhǎng)度相等,以減小諧振和壓力脈動(dòng)振幅。③減少流體中的雜質(zhì),使流體保持均勻的單相牛頓流體。
4.3加強(qiáng)計(jì)量管理,建立健全各項(xiàng)規(guī)章制度
在孔板流量計(jì)日常使用過程中,要確保正確的計(jì)量,還應(yīng)至少每月一次清洗檢測(cè)孔板、檢查儀表零點(diǎn).儀表D/A轉(zhuǎn)換通道、核對(duì)流量計(jì)算程序,對(duì)有坑蝕及劃痕的孔板應(yīng)及時(shí)更換，同時(shí)還配備孔板綜合測(cè)試儀定期對(duì)孔板進(jìn)行幾何尺寸檢定。
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