壓力變送器在檢測氣壓項目中的故障經(jīng)過(guò)與原因分析：
在壓水堆核電機組中，安全殼內的大氣壓力（即安全殼壓力）是一個(gè)非常重要的測量參數，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施的動(dòng)作邏輯。安全殼壓力測量對測量?jì)x器有很高的要求。在滿(mǎn)足測量精度和穩定性的前提下，應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級的絕壓壓力變送器主要用于測量，相應的1E級延伸電纜和接線(xiàn)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(guò):
在換料大修開(kāi)始前兩天，國內某核電機組安全殼壓力第三個(gè)測量通道的測量值波動(dòng)至0.11979MPa，波動(dòng)頻繁。
檢查通道，繼續觀(guān)察變送器的波動(dòng)，測試電流轉動(dòng)電壓卡，測量輸出電壓信號波動(dòng)非常高，達到安全殼壓力高1報警值，然后使用隔離卡隔離現場(chǎng)輸入，通過(guò)模擬試驗臺將模擬信號輸入電流轉移電壓卡，測試輸出電壓無(wú)波動(dòng)，檢查各卡接線(xiàn)端子無(wú)接線(xiàn)松動(dòng)，通過(guò)上述測試結果分析，初步判斷當地變送器信號輸出異常導致通道測量值波動(dòng)的原因。更換當地變送器和延伸電纜后，測量通道輸出穩定，與第一。2.4通道測量一致性良好，無(wú)報警和顯示波動(dòng)。
2.故障定位及原因分析:
根據變送器的測量原理，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記錄。當測量值高于報警閾值時(shí)，報警信號發(fā)送到反應堆保護系統，參與保護設施的動(dòng)作控制邏輯投票，投票結果為安全設施的特殊動(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，即當地壓力測量裝置和信號傳輸通道。當地儀器測量波動(dòng)的可能原因是：壓力變送器測量環(huán)境中的空氣干擾，導致測量值的真實(shí)波動(dòng)；壓力變送器本體故障，導致測量值的虛假波動(dòng)；干擾測量信號，導致測量值的虛假波動(dòng)。
逐步分析和調查可能的原因，變送器在正常運行過(guò)程中輸出穩定。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。驗證結果表明，變送器安裝位置附近沒(méi)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，變送器高壓側進(jìn)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(méi)有空氣干擾，儀器波動(dòng)不是實(shí)際壓力測量的結果，可以排除第一個(gè)原因。
排除測量值真實(shí)波動(dòng)的可能性后，對拆卸的本地設備進(jìn)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(dòng)。根據產(chǎn)品出廠(chǎng)試驗報告，變送器進(jìn)行了120℃的過(guò)熱老化試驗。試驗時(shí)間為20天，使用壽命根據老化試驗數據進(jìn)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(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)安裝在房間內的鉑熱電阻溫度計讀取。在功率運行過(guò)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環(huán)走廊的房間墻上，附近沒(méi)有熱點(diǎn)，儀器識別試驗劑量為1×106Gy，估計環(huán)境積累劑量遠未達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致測量結果不穩定的可能性。接下來(lái)，變送器的折磨和驗證，折磨介質(zhì)為實(shí)驗室的大氣壓力，折磨持續三天，結果顯示無(wú)視波動(dòng)。上述試驗可以確定變送器本體無(wú)故障，排除第二種可能性。
針對干擾測量信號導致結果波動(dòng)的可能性，將故障點(diǎn)定位在K1級變送器帶來(lái)的1E級延伸電纜上。測量實(shí)驗室電纜的通斷和絕緣性能，電纜內部無(wú)斷開(kāi)；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。測量結果表明，正極接線(xiàn)絕緣值在0.021~0.6mΩ之間波動(dòng)，負極接線(xiàn)絕緣值在6~20mΩ之間波動(dòng)，正負極接線(xiàn)絕緣約為6mΩ。根據RCC-E2020版的絕緣測量標準，DC500V測量穩定至少10秒后的讀數應大于10m。根據本標準，延伸電纜不滿(mǎn)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(huì )導致正極和負極之間的等效電阻。電阻值是故障后的絕緣電阻大小?？梢钥隙ǖ氖?，等效電阻會(huì )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(lài)于同一組電路，應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，輸入卡將電流轉換為電壓，轉換關(guān)系符合線(xiàn)性變化，因此測量結果為R2端的等效電阻。
低等效電路的變送器絕緣性能。
當恒壓源和恒流源同時(shí)存在于同一電路中時(shí)，根據諾頓定理，計算R2兩端的電壓滿(mǎn)足。由于I和V滿(mǎn)足線(xiàn)性關(guān)系，測量結果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，變送器測量結果在R1上產(chǎn)生分流IA1。當R1值降低時(shí)，IV1值增加。由于IA1峰值為20ma，IV1受R1影響，當電阻接近0時(shí)，電流I理論上可以達到無(wú)限大。
通過(guò)將R1=15kΩ電阻直接并入正負極間，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(jìn)行復現試驗。當變送器輸出電流為I=1.72/250=0.0069A時(shí)，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)察記錄儀測量結果后，與理論計算一致，故障復現。
綜上所述，當變送器出現測量波動(dòng)或漂移時(shí)，應首先消除電纜對測量結果的干擾。同時(shí)，電纜絕緣測量步驟也應添加到變送器驗證的預防性維護項目中。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量誤差，提高設備運行的穩定性。
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