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當(dāng)前位置：磁翻板液位計(jì) > 液位計(jì)相關(guān)文章超聲波液位計(jì)在核電廠中的故障分析
日期：2018-03-13 來(lái)源： 作者：
概述
API000依托項(xiàng)目中現(xiàn)場(chǎng)使用的常規(guī)儀表，主要分為壓力、溫度、流量、液位和分析儀表。而液位是測(cè)量核電廠重要的工藝過(guò)程參數(shù)之一，如反應(yīng)堆容器內(nèi)主冷卻劑的液位、穩(wěn)壓器內(nèi)液位、蒸汽發(fā)生器的液位等都直接反映核電廠反應(yīng)堆的運(yùn)行工況，關(guān)系到核電廠能否安全可靠運(yùn)行。
隨著近年來(lái)液位測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，超聲波液位計(jì)在核電廠的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，故了解該類(lèi)液位儀表的原理、特點(diǎn)、選型及分析其該類(lèi)儀表故障原因是十分必要的。
通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)工作實(shí)踐，整理歸納了JE26超聲波液位計(jì)在某電廠中的應(yīng)用，并闡述了該類(lèi)型液位儀表在故障處理過(guò)程中應(yīng)該注意的問(wèn)題。
2、超聲波液位計(jì)
超聲波液位計(jì)是一種非接觸式液位測(cè)量?jī)x表，具有測(cè)量精度高、安裝方便、基本免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。
2.1原理
超聲波物位儀表:由超聲波換能器(探頭)發(fā)出高頻脈沖聲波遇到被測(cè)液位表面被反射折回，折回的反射回波被換能器接收轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。聲波的傳播時(shí)間與聲波的發(fā)出到物體表面的距離成正比。如圖1所示。
探頭部分發(fā)出超聲波，然后被液面反射，探頭部分再接收，探頭到液面的距離IUVI和超聲波經(jīng)過(guò)的時(shí)間T成比例:M TXC/2.
容器中實(shí)際液位:H=E-M=E T X C/2 .
其中:
E為容器高度;
L為介質(zhì)滿容器高度:
H為介質(zhì)實(shí)際液位:
BD為盲區(qū);
T為超聲波從發(fā)射到接受到反射回波的時(shí)間間隔:
C為超聲波在介質(zhì)(指空氣)中的傳播速度。
2.2特點(diǎn)
利用超聲波測(cè)量液位的優(yōu)點(diǎn):
(1)超聲波液位傳感器不直接與介質(zhì)接觸，價(jià)格便宜且便于安裝維護(hù);
(2)測(cè)量精度高且測(cè)量范圍大，換能器壽命長(zhǎng):
(3)超聲波不受光線、料度的影響，其傳播速度并不直接與媒質(zhì)的介電常數(shù)、電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率有關(guān)，因此超聲波傳感器廣泛用于測(cè)zui腐蝕性和侵蝕性及性質(zhì)易變的物位。
利用超聲波鍘量液位的缺點(diǎn):
(1)由于超聲波的傳播速度受傳聲介質(zhì)的成分及溫度梯度的影響，超聲波物位傳感器不能測(cè)量有汽泡和有懸浮物的液位，因?yàn)槠莺蛻腋∥飳⑹钩暷芰吭谠搮^(qū)域內(nèi)消耗而不能傳到較遠(yuǎn)處:
(2)當(dāng)被測(cè)液面有很大波浪時(shí)，在側(cè)量上會(huì)引起聲波反射混亂產(chǎn)生測(cè)量誤差。
2.3超聲波液位計(jì)選型
在核電廠中，超聲波液位計(jì)應(yīng)用非常廣泛，主要由一體式和分體式兩種類(lèi)型。正常情況下選用一體式超聲波液位計(jì);但在特殊情況下，比如所測(cè)的液位在含輻射的區(qū)域，會(huì)選擇分體式超聲波液位計(jì)，以便于后續(xù)對(duì)設(shè)備的維護(hù)和檢修。
對(duì)于以下情況，一般不選擇超聲波液位計(jì):
(1)介質(zhì)中含有大量水汽、粉塵、液面上有氣泡或者介質(zhì)為揮發(fā)性液體;
(2)壓力過(guò)高((>0.2MPa)或負(fù)壓情況下:
(3)被測(cè)介質(zhì)對(duì)聲波有強(qiáng)吸引力;
(4)被測(cè)介質(zhì)的溫度、壓力變化過(guò)大，且沒(méi)有相應(yīng)校正，會(huì)產(chǎn)生較大誤差:
(5)對(duì)于易發(fā)生凝露的場(chǎng)合。
3案例分析:JE26西門(mén)子超聲波液位計(jì)跳變問(wèn)題
3.1廢樹(shù)脂罐液位(WSS-JE-LT002A/B):空罐仍
有輸出跳變
(1)測(cè)量需求:用于監(jiān)測(cè)廢樹(shù)脂罐液位，當(dāng)液位出現(xiàn)高報(bào)警時(shí)，提示操縱員廢樹(shù)脂罐接近溢流:操縱員應(yīng)停止樹(shù)脂繼續(xù)傳輸或其他可能向廢樹(shù)脂罐輸送水或樹(shù)脂的操作。
(2)特殊指標(biāo):廢樹(shù)脂罐內(nèi)液體帶有放射性，需采用分體式超聲波液位計(jì)側(cè)量。
(3)實(shí)際選型:Siemens 7MLI100(傳感器)，Siemens 7ML5050(變送器)。
(4)問(wèn)題描述:對(duì)超聲波液位計(jì)上電后，發(fā)現(xiàn)儀表讀數(shù)不穩(wěn)定，示數(shù)在0-0.381m范圍內(nèi)進(jìn)行跳變。通過(guò)設(shè)置變送器中的濾波參數(shù)，得到WSS-LT002A/B回波曲線圖(見(jiàn)圖2和圖3)，存在虛假回波，儀表讀數(shù)仍不穩(wěn)定。經(jīng)查找原因及確認(rèn)，儀表所測(cè)量的廢樹(shù)脂箱內(nèi)并無(wú)液位。
(5)原因分析:由于WSS-LT002A/B所監(jiān)測(cè)的液罐結(jié)構(gòu)底部為錐形結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖4)，且現(xiàn)場(chǎng)的罐內(nèi)未充液。造成以上兩組不規(guī)則波形的原因是超聲波并沒(méi)有經(jīng)過(guò)液位反射，而是從錐形容器底部斜面之間相互折射所致。因此，需要建立一個(gè)垂直于發(fā)射方向的液位作為反射面。
(6)問(wèn)題處理:經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)充水后，當(dāng)罐內(nèi)液面達(dá)到錐部以上部分后，回波顯示正常.
在正常運(yùn)行期間，罐內(nèi)物位不會(huì)降低到錐形部分。因此，在正常運(yùn)行期間不會(huì)影響液位的監(jiān)測(cè).
3.2安全殼地坑液位C和廢液監(jiān)測(cè)箱B液位:上電后無(wú)信號(hào)
(1) WLS-JE-LT036:安全殼地坑液位C.
①測(cè)量需求:監(jiān)測(cè)安全殼地坑液位。主要用于計(jì)算RCS冷卻劑壓力邊界的不確定泄露率.當(dāng)出現(xiàn)液位高1報(bào)警、高2報(bào)警和低報(bào)警信號(hào)時(shí)，提醒操縱員關(guān)注系統(tǒng)在各整定值時(shí)所采取的操作。
②特殊指標(biāo):位于反應(yīng)堆冷卻劑疏水箱間，帶有放射性，采用分體式超聲波液位計(jì)，儀表屬于抗震I類(lèi)。
③實(shí)際選型:Siemens 7ML1100(傳感器)，Siemens 7ML5050(變送器)。
(2) WLS-JE-LT200B:廢液監(jiān)測(cè)箱B液位。
①測(cè)量需求:監(jiān)測(cè)廢液監(jiān)測(cè)箱B液位。當(dāng)出現(xiàn)液位高1報(bào)警、液位低報(bào)警、液位高2報(bào)誓信號(hào)時(shí)，提醒操縱員關(guān)注系統(tǒng)在各整定值時(shí)所采取的自動(dòng)操作。必要時(shí)允許操縱員根據(jù)規(guī)程將箱內(nèi)液體排空。
②特殊指標(biāo):廢液具有放射性，采用分體式超聲波液位計(jì)，儀表屬于非抗震類(lèi)。
③實(shí)際選型:Siemens 7MLIIOO(傳感器)，Siemens 7ML5050(變送器)。
④問(wèn)題描述:安全殼地坑液位C和廢液監(jiān)測(cè)箱B液位儀表上電后無(wú)信號(hào)。
對(duì)于此類(lèi)問(wèn)題首先考慮儀表的接線，排查路徑如圖5所示。
經(jīng)排查，發(fā)現(xiàn)WLS-JE-LT036在探頭側(cè)的內(nèi)部接線斷裂，WLS-JE-LT200B在接線盒處未端接，經(jīng)重新接線后，問(wèn)題得到解決。
3.3 RCDT液位跳變(WLS-JE-LT002)
(1)測(cè)量需求:監(jiān)測(cè)RCDT液位。當(dāng)出現(xiàn)高I報(bào)替、高2報(bào)警和低報(bào)警信號(hào)時(shí)，提醒操縱員關(guān)注系統(tǒng)在各整定值時(shí)所采取的操作。
(2)特殊指標(biāo):反應(yīng)堆冷卻劑輸排水箱間，帶有放射性，采用分體式超聲波液位計(jì)，儀表屬于抗震二類(lèi).
(3)實(shí)際選型:Siemens 7MLI 100(傳感器)，Siemens 7ML5050(變送器)。
(4)問(wèn)題:當(dāng)注水時(shí)RC DT液位顯示跳變。通過(guò)設(shè)置變送器中的濾波參數(shù)，得到WLS-LT002回波曲線圖(見(jiàn)圖6)，存在虛假回波，儀表讀數(shù)仍不穩(wěn)定。
(5)原因分析:由于RC DT液位計(jì)接管過(guò)細(xì)過(guò)長(zhǎng)(見(jiàn)圖7)，造成超聲波液位計(jì)探頭發(fā)出的信號(hào)發(fā)射到立管內(nèi)壁，導(dǎo)致探頭接收到過(guò)多的雜波，導(dǎo)致液位計(jì)信號(hào)跳變。
(6)解決方案:
①去掉立管;
②打磨喉管內(nèi)壁(喉管內(nèi)徑52.6mm:探頭zui大外徑52.7mm，建議打磨到喉管內(nèi)徑擴(kuò)到54mm)。
然后通過(guò)重新設(shè)置變送器中的濾波參數(shù)，RC DT液位顯示正常，觀察一段時(shí)間后均正常。
4總結(jié)
從超聲波液位計(jì)故障排除的技術(shù)角度，導(dǎo)致超聲波液位計(jì)信號(hào)跳變或波動(dòng)的原因很多，有些是因?yàn)榘惭b環(huán)境(濕度、凝露、喉管尺寸)引起的，有些是因?yàn)檐浖袇?shù)設(shè)置(響應(yīng)速度、真實(shí)回波選擇算法)不當(dāng)引起的。對(duì)于前者應(yīng)在采購(gòu)的過(guò)程中應(yīng)盡量避免，后者需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際問(wèn)題排查情況進(jìn)行修正。
隨著超聲波液位計(jì)在核電廠中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，掌握超聲波液位計(jì)的故障分析方法非常重要，通過(guò)案例分析，掌握了JE26超聲波液位計(jì)故障處理的方法，便于后續(xù)電廠的運(yùn)行和維護(hù)。
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