差壓儀表調試分析

張淼

摘?要：差壓儀表是通過測量容器兩個不同點處的壓力差來計算容器內物體液位（差壓）的儀表，其原理是充滿管道的流體，當流體流過節流件的時候流速在此處形成局部收縮，因而流速增加使靜壓降低，于是在節流件前后產生壓差。差壓儀表在田灣核電3、4號機組測量管道流量、容器液位、設備進出口差壓等場所大量應用。在系統調試過程中，出現了較多與差壓儀表相關的問題，現就田灣現場差壓液位儀表的調試出現的問題進行分析。

關鍵詞：差壓儀表;設備進出口差壓;管道流量;智能儀表

一、差壓流量計的調試

3、4號機組的差壓流量計主要為孔板流量計。孔板差壓流量計是將標準孔板與差壓變送器配套組成的高量程比差壓流量測量裝置，通過測量節流件前后的壓力差來計算流量，可測量氣體、蒸汽、液體等多種介質流量。3、4號機組冷試、熱試試驗時，出現了差壓流量計諸如無流量顯示、顯示值偏低、T2000與TXS系統顯示值不一致等諸多問題。

（一）系統投入運行后差壓流量計無流量顯示

檢查差壓流量計投入并且充分排氣后畫面上仍無流量顯示或顯示為零，通過排氣過程觀察流量波動以及測量儀表輸出電流，排除儀表損壞的可能后，經過檢查工藝工況、正負壓側儀表管線布置及節流孔板安裝情況來確認故障原因。

（1）檢查差壓流量計儀表接線與設置，充分排氣并投運儀表;

（2）聯系調試系統工程師檢查確認一次閥門狀態;

（3）核實差壓流量計正負壓側儀表管線接管是否正確;

（4）核實節流孔板是否裝反。

（二）差壓流量計流量顯示偏低

冷試期間泵流量試驗時，發現流量在線差壓孔板計測量值與就地便攜流量計測量值存在差異，經與泵的特性曲線對比，判斷差壓儀表測量值不準確。通過檢查儀表及邏輯設置，現場調換其它通道儀表進行試驗，總結原因如下：

（1）儀表未設置開方。根據孔板差壓流量計特性，流量與孔板差壓的平方根成正比，即：F=k?ΔP，式中F為流量，k為比例常數，ΔP為差壓。差壓儀表感壓元件測量的差壓值需要進行開方計算后才能轉換為畫面顯示值，若未開方，則畫面顯示值偏小。有些智能儀表可在儀表中設置開方，而有些只能在邏輯中設置開方。

（2）孔板計算值與儀表校驗值不一致。由于設計院提供的計算單與工藝設計的最大流量存在差壓，導致按照孔板標準差壓校驗的儀表測量不準。通過核實孔板計算單與工藝設計的最大流量，梳理設計不一致的孔板差壓流量計清單，分別計算最大流量工況下對應的差壓值，并依據此差壓值作為儀表測量的最大差壓重新進行儀表校驗，投入運行試驗流量顯示正常。

（三）差壓流量計在T2000與TXS系統顯示流量不一致

TXS系統中使用的是7字頭的ROSEMOUNT孔板差壓流量計，這些儀表通過TXS系統硬接線送T2000系統顯示。由于ROSEMOUNT儀表無法在儀表中設置開方，T2000中通過邏輯中參數設置進行開方計算，TXS系統沒有相同的設置，導致同一信號的差壓流量計在T2000與TXS系統中顯示流量不一致。

查明原因后，通過執行變更，在TXS系統中經軟件進行開方計算，其顯示輸出與T2000系統顯示一致。

（四）差壓流量計在系統無流量時顯示不為零

當系統中無介質流動時，差壓流量計在畫面上顯示有時并不為零，出現虛假流量顯示與波動。由于差壓流量計測量值實際為儀表感壓元件兩端差壓的反饋，因此當顯示不為零時，打開儀表平衡閥平衡兩端差壓后再關閉基本上可以解決問題。

但在工程實際中，有時打開孔板差壓流量計平衡閥后，甚至在差壓變送器的正負壓腔室連通大氣，儀表感壓元件兩端沒有差壓時，流量計仍然顯示有一個很小的流量。孔板差壓流量計在感壓元件兩端無差壓時顯示的非零小流量值實質為小信號，產生的原因如下：

（1）差壓變送器校驗不準確。校驗人員在調節差壓變送器時，只能把輸出信號調節到變送器的精確度要求范圍內（±0.04mA）;

（2）在使用過程中，差壓變送器可能發生零點漂移。差壓變送器的零點輸出會隨時間的變化而發生改變，可能正漂，也可能負漂，實際中正漂的可能性大;

（3）信號經過傳送路徑送至畫面上顯示的過程可能導致失真。針對小信號問題，差壓流量計均做小信號切除設置。其中西門子智能型儀表可在就地及邏輯中設置小流量切除，而ROSEMOUNT儀表只能通過邏輯設置來實現，機組上小信號切除設置為5%。

二、差壓液位計的調試

3、4號機組差壓液位計有兩種布置方式：其一是正壓側儀表管線上設置平衡容器與被測容器上部空間連通，負壓側儀表管線與被測容器下部相連并作為測量零點，適用于密閉容器;其二是正壓側儀表管線與被測容器下部相連并作為測量零點，負壓側連通大氣，適用于開口容器。

（一）差壓液位計常見故障及處理

系統調試與運行過程中，液位顯示不準為差壓液位計的常見故障，其檢查與處理方法如下：

（1）差壓液位計顯示通道故障。檢查測量差壓是否偏離量程范圍，若差壓超限，則檢查儀表管線是否排氣充分、是否存在堵塞或閥門未開的情況，且差壓低于下限值時檢查負壓側管線，差壓高于上限值檢查正壓側管線，考慮為正壓側補水。若儀表無輸入電壓，則檢查信號通道及卡件。

（2）差壓液位計顯示液位偏高。對于帶平衡容器的差壓液位計，就地檢查儀表一次閥及儀表閥狀態是否正確、是否正壓側閥門存在外漏，并通過曲線變化趨勢判斷是否正壓側管道缺水，對正壓側補水后觀察變化，若繼續非正常上漲則判斷為平衡閥內漏。如果為三廢系統整流器液位測量的差壓液位計，負壓側儀表管線硼結晶后，也會出現液位顯示偏高的情況，此時僅對負壓側管線進行沖洗即可。

對于負壓側對空的差壓液位計，當顯示液位偏高時，就地檢查負壓側對空管是否通大氣，正壓側排氣是否充分。

（二）差壓液位計的液位修正

差壓液位計利用平衡容器將水位信號轉換成差壓信號，經導壓管將差壓傳送到差壓變送器，由差壓變送器指示出液位的大小。

ΔP=P+-P-=gLρ0-HρH+（L-H）ρS

=gL（ρ0-ρS）-gH（ρH-ρS）

式中，P為壓力，H，L為高度，ρ為密度。

有上式可見，差壓液位計膜盒兩端正負腔室所測壓力差，與被測容器中的液態介質及蒸汽的密度、平衡

容器中水的密度以及液體中的空泡有關。以穩壓器為例，在機組的啟停過程中，穩壓器中的硼水、蒸汽的密度隨機組狀態變化相應發生變化，并且由于平衡容器與穩壓器以短管相連，平衡容器內部溫度很高，其內介質密度也發生了變化，因此必須對這些差壓計的液位測量進行修正。

（1）儀表管線煨管調整。調整平衡容器儀表管走向，保證豎直方向同一高度上向下引出，且保證該位置儀表管水平長度大于0.5米，以確保此位置往下儀表管內介質溫度均降至環境溫度，從而保證介質密度相同。

（2）邏輯函數修正。在T2000及TXS中進行邏輯修正，修正方式有兩種，當一回路溫度小于180℃時進行溫度修正，一回路溫度大于180℃時進行壓力修正，修正函數為：

Y=f（A）X+f（B）+f（C），式中X為穩壓器液位未修正的測量值，Y為修正后的顯示值，f（A）、f（B）、f（C）為根據溫度或者壓力計算出的修正因子，且f（C）為消除儀表管影響而增加的修正因子函數。

采集一回路升溫升壓及降壓降溫過程中穩壓器寬窄量程各液位計測量值，對數據進行統計分析，并考慮溫度修正與壓力修正的過渡，繪制一回路壓力及液位曲線，確定f（A）、f（B）、f（C）數值，再通過變更落實到機組上邏輯修改。

穩壓器液位計測量修正后，寬、窄量程液位計測量偏差值降至精度要求范圍內。

總之，在儀表調試過程中，要結合各自智能儀表的特性，所在工藝管道回路的特點，儀表實際安裝位置來綜合判斷，就能很快找準故障問題的原因，及時解決問題。

參考文獻：

[1]王彥偉，戴艷梅，蔡巖.論基于差壓儀表的測量結果不確定在靜壓條件下的檢測的必要性.中國計量，2019-05-26.

[2]杜海濱，王丙子.關于儀表差壓變送器的校驗與故障分析.科技與企業，2013-01-22.

[3]陸建華.差壓式液位測量系統中的平衡容器及誤差分析.冶金自動化，2011-03-25.