CN106782708B - 一种修正核电站中液位变送器的多变量交叉比较方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种修正核电站中液位变送器的多变量交叉比较方法，包括S1、获取对设定液位进行测量的窄量程液位变送器的测量值x，宽量程液位变送器的测量值y，以及蒸汽发生器压力p；S2、把x转换成对应的百分比值的绝对值x₁，根据p和设定液位计算出修正量x₂；S3、把y转换成对应的百分比值的绝对值y₁，根据p和设定液位计算出修正量y₂；S4、根据x₁和x₂计算出修正值x₀；S5、根据y₁和y₂计算出修正值y₀；S6、将x₀转换成宽量程液位变送器所对应的参考值y′；S7、将y₀和y′进行比较，判断宽量程液位变送器测量是否正确，还是测量降级或失效。该比较方法避免了原有的系统误差，并能正确判断宽量程液位变送器是否处于测量降级或者失效的状态。

Description

一种修正核电站中液位变送器的多变量交叉比较方法

技术领域

本发明涉及核电站设备领域，更具体地，涉及一种修正核电站中液位变送器的多变量交叉比较方法。

背景技术

核电站蒸汽发生器(简称蒸汽发生器)主要功能是作为热交换设备将一回路冷却剂中的热量传给二回路给水，使其产生饱和蒸汽供给二回路的动力装置。1000MW核电机组有三个环路，每个环路装有一台蒸汽发生器，每台容量是按照满功率的三分之一的反应堆热功率设计。

因此蒸汽发生器中液位的精确控制和调节对于核电站的运行和热量传输是十分关键的。蒸汽发生器中液位过高会淹没干燥器，使出口蒸汽湿度增加，影响并损坏汽轮机，且蒸发器水装量增加，在蒸发器破管等事故时会扩大故障后果，影响核安全；而液位过低而无法产生足够的饱和蒸汽供给二回路的动力装置，并引起一回路的冷却剂温度升高，导致堆芯冷却不足，并可能由于液位过低导致蒸发器U形管裸露而损坏，使一回路产生破口。

为了准确测量各个运行情况下蒸汽发生器中的液位高低，核电站的每台蒸汽发生器通常情况下设置了5台液位变送器用于液位测量，包括了4台窄量程液位变送器以及1台宽量程液位变送器。进一步地，为了为确保蒸汽发生器(蒸汽发生器)宽量程变送器ARE061/062/063MN(ARE为主给水流量调节系统)的测量准确性满足其设计功能，必须在合适的窗口将它们分别与所对应的已经验证合格的窄量程液位变送器ARE010/020/030MN及ARE052-060MN平均值进行交叉比较，以验证其测量是否正确。

在核电站机组的实际操作中，几乎每次交叉比较的结果都存在降级或失效的情况。核电站针对此问题投入了大量的人力进行详细的分析、检查，甚至更换液位变送器，但都没有解决此问题。经过实际经验和理论结合分析研究后发现，执行交叉比较时的实际工况不符合核电站中既定的交叉比较设计的理论工况，导致交叉比较产生很大的系统误差，并最终错误的判断宽量程液位变送器是否处于测量降级或者失效的状态，影响相应的维修处理措施。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，在原交叉比较理论中引入被既定理论忽略而又与实际运行相关的多个物理参数，并对需要被交叉比较的测量参数进行修正，使比较结果符合蒸汽发生器运行时液位的实际情况。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种修正核电站中液位变送器的多变量交叉比较方法，包括以下步骤：

S1、获取对核电站蒸汽发生器中设定液位进行测量的窄量程液位变送器的测量值x，宽量程液位变送器的测量值y，以及蒸汽发生器内部的压力值p；

S2、根据窄量程液位变送器的物理测量范围把测量值x转换成对应的百分比值的绝对值x₁，根据压力值p和设定液位计算出对x₁进行修正的修正量x₂；

S3、根据宽量程液位变送器的物理测量范围把测量值y转换成对应的百分比值的绝对值y₁，根据压力值p和设定液位计算出对y₁进行修正的修正量y₂；

S4、根据x₁和x₂计算出窄量程液位变送器的修正值x₀；

S5、根据y₁和y₂计算出宽量程液位变送器的修正值y₀；

S6、将x₀转换成宽量程液位变送器所对应的量程作为参考值y′；

S7、将y₀和y′进行比较并计算出相差的百分比值的绝对值，若相差的百分比值的绝对值小于或等于第一阈值，则判断宽量程液位变送器测量正确；若相差的百分比值的绝对值大于第一阈值，且小于第二阈值，则判断宽量程液位变送器降级；若相差的百分比值的绝对值大于或等于第二阈值，则判断宽量程液位变送器失效。

优选地，蒸汽发生器设置有至少一个窄量程液位变送器和至少一个宽量程液位变送器，在步骤S1中，若只有一个窄量程液位变送器，则x是所述窄量程液位变送器的测量值，若至少有两个窄量程液位变送器，则x是至少两个所述窄量程液位变送器的测量平均值；若只有一个宽量程液位变送器，则y是所述宽量程液位变送器的测量值，若至少有两个宽量程液位变送器，则y是至少两个所述宽量程液位变送器的测量平均值。

优选地，在步骤S2中，以整定液位为零点，窄量程液位变送器的物理测量范围是-H_x2～H_x1，H_x1是整定液位以上的最大物理测量距离，H_x2是整定液位以下的最大物理测量距离，对设定液位进行测量的窄量程液位变送器的测量值x是以整定液位为零点，

将x转换为对应的百分比x₁，

x₁＝(x+H_x2)/(H_x1+H_x2)

优选地，在步骤S3中，以整定液位为零点，宽量程液位变送器的物理测量范围是-H_y2～H_y1，H_y1是整定液位以上的最大物理测量距离，H_y2是整定液位以下的最大物理测量距离，对设定液位进行测量的宽量程液位变送器的测量值y是以整定液位为零点，

将y转换为对应的百分比y₁，

y₁＝(y+H_y2)/(H_y1+H_y2)

优选地，在步骤S2中，窄量程液位变送器在一个特定功率下运行时，修正量和设定液位成线性关系，根据设定液位计算出相对应的修正量，而且在所述特定功率运行下的窄量程液位变送器内部对应有一个实际压力值；

对同一个设定液位，通过对不同功率下的实际压力值对应的修正量生成的各个离散点进行线性拟合得出修正量x₂＝a₁*p³+b₁*p²+c₁*p+d₁，其中p是蒸汽发生器内部的压力值，a₁、b₁、c₁和d₁是对多个离散的点进行线性拟合后的曲线的常数值。

优选地，在步骤S3中，宽量程液位变送器在一个特定功率下运行时，修正量和设定液位成线性关系，根据设定液位计算出相对应的修正量，而且在所述特定功率运行下的宽量程液位变送器内部对应有一个实际压力值；

对同一个设定液位，通过对不同功率下的实际压力值对应的修正量生成的各个离散点进行线性拟合得出修正量y₂＝a₂*p³+b₂*p²+c₂*p+d₂，其中p是蒸汽发生器内部的压力值，a₂、b₂、c₂和d₂是对多个离散的点进行线性拟合后的曲线的常数值。

优选地，在步骤S4中，窄量程液位变送器的修正值x₀＝x₁+x₂。

优选地，在步骤S5中，宽量程液位变送器的修正值y₀＝y₁+y₂。

优选地，在步骤S6中，将x₀转换成宽量程所对应的量程参考值，量程参考值y′＝((H_x1+H_x2)*x₀+H_y2)/(H_y1+H_y2)，x₀是窄量程液位变送器的修正值。

本发明的有益效果在于，引入与实际相关的多个物理参数后建立的多变量交叉比较方法能够精准的判断宽量程液位变送器的测量是否准确，还是存在测量降级或者失效的情况，大大的节省了核电站的维修处理及人力成本，并提高了运营效率。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明修正核电站中液位变送器的多变量交叉比较方法的流程图；

图2是本发明修正核电站中液位变送器的多变量交叉比较方法中蒸汽发生器的结构示意图；

图3是本发明修正核电站中液位变送器的多变量交叉比较方法中蒸汽发生器结构的优选实施例示意图；

图4是本发明修正核电站中液位变送器的多变量交叉比较方法中已知功率下窄量程液位变送器的修正曲线；

图5是本发明修正核电站中液位变送器的多变量交叉比较方法中任意功率下窄量程液位变送器修正量曲线；

图6是本发明修正核电站中液位变送器的多变量交叉比较方法中已知功率下宽量程液位变送器的修正曲线；

图7是本发明修正核电站中液位变送器的多变量交叉比较方法中任意功率下宽量程液位变送器修正量曲线。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

图1是本发明修正核电站中液位变送器的多变量交叉比较方法的流程图。本发明提供了一种修正核电站中液位变送器的多变量交叉比较方法，包括以下步骤：

S1、获取对核电站蒸汽发生器中设定液位进行测量的窄量程液位变送器的测量值x，宽量程液位变送器的测量值y，以及蒸汽发生器内部的压力值p；

S2、根据窄量程液位变送器的物理测量范围把测量值x转换成对应的百分比值的绝对值x₁，根据压力值p和设定液位计算出对x₁进行修正的修正量x₂；

S3、根据宽量程液位变送器的物理测量范围把测量值y转换成对应的百分比值的绝对值y₁，根据压力值p和设定液位计算出对y₁进行修正的修正量y₂；

S4、根据x₁和x₂计算出窄量程液位变送器的修正值x₀；

S5、根据y₁和y₂计算出宽量程液位变送器的修正值y₀；

S6、将x₀转换成宽量程液位变送器所对应的量程作为参考值y′；

S7、将y₀和y′进行比较并计算出相差的百分比值的绝对值，若相差的百分比值的绝对值小于或等于第一阈值，则判断宽量程液位变送器测量正确；若相差的百分比值的绝对值大于第一阈值，且小于第二阈值，则判断宽量程液位变送器降级；若相差的百分比值的绝对值大于或等于第二阈值，则判断宽量程液位变送器失效。第一阈值可以设定为1.5％，第二阈值可以设定为2％。

蒸汽发生器设置有至少一个窄量程液位变送器和至少一个宽量程液位变送器，在步骤S1中，若只有一个窄量程液位变送器，则x是所述窄量程液位变送器的测量值，若至少有两个窄量程液位变送器，则x是至少两个所述窄量程液位变送器的测量平均值；若只有一个宽量程液位变送器，则y是所述宽量程液位变送器的测量值，若至少有两个宽量程液位变送器，则y是至少两个所述宽量程液位变送器的测量平均值。

在步骤S2中，以整定液位为零点，窄量程液位变送器的物理测量范围是-H_x2～H_x1，H_x1是整定液位以上的最大物理测量距离，H_x2是整定液位以下的最大物理测量距离，对设定液位进行测量的窄量程液位变送器的测量值x是以整定液位为零点，将x转换为对应的百分比x₁，

x₁＝(x+H_x2)/(H_x1+H_x2)

在步骤S3中，以整定液位为零点，宽量程液位变送器的物理测量范围是-H_y2～H_y1，H_y1是整定液位以上的最大物理测量距离，H_y2是整定液位以下的最大物理测量距离，对设定液位进行测量的宽量程液位变送器的测量值y是以整定液位为零点，将y转换为对应的百分比y₁，

y₁＝(y+H_y2)/(H_y1+H_y2)

在步骤S2中，窄量程液位变送器在一个特定功率下运行时，修正量和设定液位成线性关系，根据设定液位计算出相对应的修正量，而且在所述特定功率运行下的窄量程液位变送器内部对应有一个实际压力值；

对同一个设定液位，通过对不同功率下的实际压力值对应的修正量生成的各个离散点进行线性拟合得出修正量x₂＝a₁*p³+b₁*p²+c₁*p+d₁，其中p是蒸汽发生器内部的压力值，a₁、b₁、c₁和d₁是对多个离散的点进行线性拟合后的曲线的常数值。

在步骤S3中，宽量程液位变送器在一个特定功率下运行时，修正量和设定液位成线性关系，根据设定液位计算出相对应的修正量，而且在所述特定功率运行下的宽量程液位变送器内部对应有一个实际压力值；

对同一个设定液位，通过对不同功率下的实际压力值对应的修正量生成的各个离散点进行线性拟合得出修正量y₂＝a₂*p³+b₂*p²+c₂*p+d₂，其中p是蒸汽发生器内部的压力值，a₂、b₂、c₂和d₂是对多个离散的点进行线性拟合后的曲线的常数值。

在步骤S4中，窄量程液位变送器的修正值x₀＝x₁+x₂。

在步骤S5中，宽量程液位变送器的修正值y₀＝y₁+y₂。

在步骤S6中，将x₀转换成宽量程所对应的量程参考值，量程参考值y′＝((H_x1+H_x2)*x₀+H_y2)/(H_y1+H_y2)，x₀是窄量程液位变送器的修正值。

图2是本发明修正核电站中液位变送器的多变量交叉比较方法中蒸汽发生器的结构示意图。传热管束3传导热量，使蒸汽发生器6中的水升温并蒸发，蒸汽从蒸汽发生器6顶部的蒸汽出口2出去。同时冷却剂通过底部的冷却剂入口4进入蒸汽发生器6，避免传热管束3温度过高；然后冷却剂通过底部的冷却剂出口5出去。设定液位1如图2中的虚线所示，以设定液位1为零点，窄量程液位变送器在设定液位1以上的最大物理测量距离为H_x1，在设定液位1以下的最大物理测量距离为H_x2；而宽量程液位变送器在设定液位1以上的最大物理测量距离为H_y1，在设定液位1以下的最大物理测量距离为H_y2。

图3是本发明修正核电站中液位变送器的多变量交叉比较方法中蒸汽发生器结构的优选实施例示意图。为准确测量各种工况下的蒸汽发生器的液位，核电厂每台蒸汽发生器设计了5台液位变送器，按照90°对称分布，布置了4个编号为ARE010/052/055/058MN的窄量程液位变送器以及1个编号为ARE061MN的宽量程液位变送器。

在图3的优选实施例中，设定液位1是0m的整定液位，上述型号的窄量程液位变送器主要用于机组满功率运行，其物理测量范围是-1.8～1.8m(H_x1＝H_x2＝1.8m)，量程为3.6m。为了满足满功率运行时测量的准确性，ARE010/052/055/058MN的校验单参数按照100％功率时的蒸汽发生器参数设计，此时蒸汽发生器的压力为6.7MPa。宽量程液位变送器主要用于事故后蒸汽发生器的液位测量，其物理测量范围是-12.65～3.25m(H_y1＝3.25m，H_y2＝12.65m)，量程为15.9m。而编号为ARE061MN的宽量程液位变送器的校验参数按照事故工况时的蒸汽发生器压力7.6MPa设计。

理论上，窄量程液位变送器只有在蒸汽发生器压力为6.7MPa时测量值是准确的，如果压力不是6.7MPa，则必须对其测量值进行修正才能反映真实液位；同样，宽量程液位变送器只有在蒸汽发生器压力为7.6MPa时测量是准确的，否则同样需要修正。

宽、窄量程液位单变量交叉比较

如上所述，蒸汽发生器的宽量程变送器通常情况下只有一个，确信其测量值准确的常规方法是缩短变送器的校验周期。此方法优点是能保证变送器本身的整体性能满足要求，但也有非常明显的缺点，如增加人力成本、频繁拆装设备导致损坏等；更重要的是校验变送器无法判断取样管的充水排气是否满足要求。

因此核电站采取了一种非常实用的单变量交叉比较方法用于判断宽量程液位变送器的测量是否准确：在某一稳定工况下，将宽量程液位变送器的测量值(若只有一个变送器)或测量平均值(若有两个或两个以上变送器)与窄量程液位变送器的测量值(若只有一个变送器)或测量平均值(若有两个或两个以上变送器)进行比较，如果两者的测量偏差在一定的范围之内，则可以认为宽量程变送器的测量是准确的。

液位单变量交叉比较的理论模型如下：在满功率100％Pn(Pn为额定功率)时，对4个窄量程液位变送器进行交叉比较，以确认窄量程液位变送器本身测量的准确性；在停机过程中0％Pn的标准热停堆工况时，执行宽量程液位变送器与窄量程液位变送器的交叉比较，判断其是否准确。在这2种工况下，变送器的测量值都仅随着蒸汽发生器的真实液位变化而变化，而其余参数都是固定的，对液位测量值没有影响。因此，此交叉比较的结果仅受蒸汽发生器中液位的影响，是单变量函数。

宽、窄量程液位交叉比较分析

现有的交叉比较方法都是采用单变量交叉比较，即在停机过程中机组处于标准热态时，将宽量程变送器测量液位和4个窄量程的平均值(窄量程液位变送器在满功率时本身进行交叉比较合格)进行比较。

现行宽、窄量程液位单变量交叉比较方法

按照理论模型，标准热态时蒸汽发生器的功率为0％Pn，压力为7.6MPa，因为符合校验单参数，此时宽量程液位变送器的测量准确。而对于窄量程液位变送器，因为工况不符合其校验单的设计参数，因此需要修正。从核电设计院的设计计算书可以得知，0％Pn、20％Pn、40％Pn、60％Pn、80％Pn、100％Pn功率平台下窄量程液位变送器的修正量如表1所示。

表1窄量程液位变送器液位修正表

0％液位是整定液位以下的宽、窄量程液位变送器的最大物理测量距离所在位置高度，而100％液位是整定液位以上的宽、窄量程液位变送器的最大物理测量距离所在位置高度。

对应表1的功率水平，计算书中作出了不同液位下的插值曲线，如图4所示。在该优选实施例中，整定液位就是设定液位，标准热态时蒸汽发生器的整定液位为0m，即窄量程液位变送器的50％液位，因此修正点为图4中的A点，按照表1中功率为0％Pn的数据进行线性插值计算，A点的实际修正量为(6.04-0.61)×50％＝2.715％，即窄量程的液位测量值需要修正2.715％×3.6m＝9.774cm。

目前核电站的仪控设备预测与趋势分析系统(PFU)就是按照以上方法设计的，即将窄量程液位变送器的测量平均值加上9.774cm，再按照实际量程折算到宽量程的液位百分比作为参考值，然后将宽量程的液位测量值(折算到百分比)与参考值进行比较，如果偏差大于±1.5％，且小于±2.0％，则认为宽量程液位变送器降级，如果偏差大于等于±2.0％，则认为宽量程液位变送器失效。

在对实际测量数据进行统计后，发现除了很少的几个数据偏差较小或为负以外，其余大部分的偏差都在+1％以上，完全不符合随机误差的正态分布。按照统计学的分析，必定存在一个系统性的固定误差。

交叉比较结果正向偏差大根本原因分析

宽、窄量程液位变送器交叉比较时二回路的总功率几乎为0％Pn，但蒸汽发生器表征的功率并不是0％Pn。因为此时蒸汽发生器是通过大气排放系统(GCTa)排放蒸汽来控制内部压力，蒸汽发生器的压力设定值并不是表征0％Pn功率时的7.6MPa，而一般是表征20％Pn功率时的7.42MPa(该值由操纵员视情况设定)左右。这两个不同压力下蒸汽发生器内的蒸汽密度、饱和水密度不一样，其作用于变送器的差压也不一样，导致变送器的测量值并不能反映蒸汽发生器的真实液位。因此必须按照实际压力对宽、窄量程液位测量值都进行修正，窄量程液位修正点为图4的B点。

多变量交叉比较方法的建立

本发明的修正核电站中液位变送器的测量的方法是一种多变量交叉比较方法，通过引入与实际相关的多个物理参数(蒸汽发生器的液位测量值以及内部压力值)后，对液位测量值进行修正，使得修正值更加精确地符合实际液位情况。

执行上述交叉比较时，蒸汽发生器的实际压力不是理想模型下的固定压力7.6MPa，而是由操纵员设定的变化量，因此，在交叉比较中必须引入蒸汽发生器的实际压力，对宽、窄液位测量值结果进行修正，然后再用修正值进行交叉比较。因为引入修正值的交叉比较中包含有蒸汽发生器的液位测量值、压力测量值两个变量，因此该修正方法为为多变量交叉比较方法。

窄量程液位测量的修正量计算

根据表1中几个功率平台下蒸汽发生器对0％液位、100％液位的修正量，以及对应功率水平的蒸汽发生器压力(如表2所示)，作出如图5所示的离散点1、离散点2。通过拟合的方法，对离散点1、离散点2进行拟合，可以得出图5中任意压力下的修正曲线4和曲线5。

表2窄量程液位变送器液位修正表

图5中离散点1是100％液位修正量离散点；离散点2是0％液位修正量离散点；离散点3是50％液位修正量离散点；曲线4是100％液位修正量拟合曲线；曲线5是0％液位修正量拟合曲线；曲线6是50％液位修正量拟合曲线。

图5中曲线4的方程式为：

y_{窄100％修正}＝14.495p³-303.45p²+2119.9p-4941.5 (1)

式中：p为蒸汽发生器压力，范围为6.7-7.6MPa；y_{窄100％修正}为100％液位时任意蒸汽发生器压力下窄量程液位测量值的修正量(百分比)。

窄量程真实液位为0％液位时的修正量的修正函数为：

y_{窄0％修正}＝4.541-0.67778*p (2)

式中：y_{窄0％修正}为0％液位时任意蒸汽发生器压力下窄量程液位测量值的修正量(百分比)。

不管蒸汽发生器压力为多少，蒸汽发生器的整定值液位都为0m左右，即窄量程50％液位左右，如图3所示。因此可以按照50％液位时的修正参数对窄量程液位变送器的测量值进行修正。用表1的数据按照图4对各功率下的修正量进行线性插值，可计算出50％液位时的修正值，见表2的第5行。

同理作出如图5所示的离散点3，对离散点3进行拟合，可获得任意压力下50％液位时窄量程液位的修正量曲线如图5中的曲线6。图5曲线6的方程式为：

x₂＝6.5809p³-137.51p²+958.75p-2230.2 (3)

式中：x为50％液位时任意蒸汽发生器压力下窄量程液位测量值的修正量(百分比)。

如果蒸汽发生器的实际液位设定值不是50％(0m)，也可以用式(1)和式(2)按照窄量程实际液位测量值进行线性变换，即可得出相应的窄量程液位修正量。

宽量程液位变送器修正量计算

同样参考设计院的设计计算书，0％Pn、20％Pn、40％Pn、60％Pn、80％Pn、100％Pn功率平台下宽量程液位变送器在100％液位以及0％液位的修正量见表3。

表3宽量程液位变送器液位修正表

对应表3的功率水平，可以计算出不同液位下的插值曲线，因此实际的宽量程应该按照图6的B点修正。

按照以上对窄量程液位变送器同样的修正量计算方法，可以计算出宽量程液位变送器100％、0％液位修正量的离散点以及拟合曲线，如图7所示。

图7中离散点1是100％液位修正量离散点；离散点2是0％液位修正量离散点；离散点3是79.6％液位修正量离散点；曲线4是100％液位修正量拟合曲线；曲线5是0％液位修正量拟合曲线；曲线6是79.6％液位修正量拟合曲线

图7中曲线4方程式为：

y_{宽100％修正}＝16.02p³-335.54p²-2345.4p+5476.1 (4)

式中y_{宽100％修正}表示100％液位时任意蒸汽发生器压力下对宽量程液位测量值的修正量(百分比)。

图7曲线5方程式为：

y_{宽0％修正}＝0.677 778p-5.151 (5)

式中y_{宽0％修正}表示0％液位时任意蒸汽发生器压力下对宽量程液位测量值的修正量(百分比)。

因为交叉比较时蒸汽发生器的液位整定在0m，对应的宽量程液位为79.6％，如图3所示。用表3的数据按照图6对各功率下的修正量进行线性插值，可计算出79.6％液位修正值，见表3的第5行

同理作出如图7所示的离散点3，对离散点3进行拟合，可以获得任意压力下79.6％液位时宽量程液位修正量曲线如图7中的曲线6，其方程式为：

y₂＝12.457p³-260.8p²+18225p-4252 (6)

如果蒸汽发生器的实际设定液位不是0m(宽量程79.6％液位)，也可以用式(4)和式(5)按照宽量程液位测量值进行线性变换，即可得出相应的宽量程液位修正量。

蒸汽发生器宽、窄量程液位多变量交叉比较计算

假定执行此交叉比较时蒸汽发生器的整定液位为0m，VVP007MP压力测量器对蒸汽发生器压力的测量值为p，蒸汽发生器的4个窄量程液位变送器测量平均值为x，宽量程液位变送器测量值为y。将x、y转换为对应的百分比，分别记为x₁、y₁，则：

x₁＝(x+1.8)/3.6 (7)

y₁＝(y+12.5)/15.9 (8)

因为蒸汽发生器的整定液位为0m，因此对应的窄、宽量程液位测量值修正量由式(3)和式(6)可以计算得到，分别记为x₂和y₂。因为修正值(分别记为x_o和y_o)等于测量值加修正量，则：

x_o＝x₁+x₂ (9)

y_o＝y₁+y₂ (10)

因为窄量程液位和宽量程的测量范围不同，因此必须将x_o转换成为宽量程所对应的量程才能作为参考值，记为y′。按照图3所示的参数，可以计算得：

y′＝(3.6×x_o/100+10.85)/15.9 (11)

最后，将y_o和y′进行比较，根据比较结果偏差值的大小就可以判断宽量程液位测量值是合格、降级、还是失效。

多变量交叉比较实际应用分析

在实际大修中，按照新的多变量交叉比较方法对参数进行了记录。记录的数据见表4。

表4大修记录的数据

按照多变量交叉比较的方法用蒸汽发生器压力对液位测量值进行修正，窄量程液位的修正绝对量为+2.99cm，宽量程液位的修正绝对量为-39.09cm。将液位测量值修正后，再进行交叉比较，结论如下：1号蒸汽发生器的ARE061MN的偏差为-1.91％，测量降级；2号蒸汽发生器的ARE062MN的偏差为0.41％，测量正确；3号蒸汽发生器的ARE063MN的偏差为0.15％，测量正确。按照判断标准，ARE061MN已经降级，应该在大修中进行处理。

大修中安排了ARE061MN的校验，发现其零点下漂0.262mA，对应量程为-1.64％。将变送器校验合格后再交叉比较，ARE061MN的偏差为-0.27％(-1.91％+1.64％)，非常精准。

如果按照以前的单变量交叉比较理论模型(蒸汽发生器压力固定为7.6MPa)进行交叉比较，得出的结论如下：1号蒸汽发生器的ARE061MN的偏差为0.17％，测量正确；2号蒸汽发生器的ARE062MN的偏差为2.54％，测量失效；3号蒸汽发生器的ARE063MN的偏差为2.29％，测量失效。按照判断标准，ARE061MN不用处理，而ARE062/063MN失效，必须处理，和真实的情况恰好相反。

从上述结果可以看出，按照多变量模式进行交叉比较，不但找到了真正存在问题的设备ARE061MN，而且避免了在正常的设备ARE062/063MN上进行大量的无效劳动。

单变量交叉比较与多变量交叉比较

在实际操作中得出的经验结论是，采用单变量交叉比较，大量的比较结果偏差都在+1.5％以上，其中偏差大于2.0％以上的也很多，因此对蒸汽发生器的大修中经常需要校验液位变送器，对液位变送器取样管进行充水排气，甚至测量整个通道等，而该项措施需耗费大量的人力且效果很难评价。如果上述措施仍然无法满足测量精度要求，则还可能更换液位变送器。按照统计，平均每次大修至少需要3位工程师1天的时间处理蒸汽发生器宽量程液位变送器，另外还需消耗剂量指标、不可用事件指标甚至备件。

实际情况是，以上所有活动都是因为单量程交叉比较计算模型错误所导致，属于无效活动，甚至还会带来损害，如导致管接头因为反复拆装而损坏等。另外，由于交叉比较结果失真，可能导致真实故障被掩盖，如以上已经测量失效ARE061MN无法及时发现。

采用多变量交叉方法的情况下，引入蒸汽发生器的实际压力对测量液位进行修正，可以消除液位测量的固有误差，使此交叉比较方法能真实地反映液位变送器的测量情况，从而找到真正存在问题的设备。

因此，多变量交叉比较方法在核电站的应用，不但为核电厂节省了大量的人力、物力，创造了可观的经济效益，而且保证了核安全仪表的准确测量，提高了机组的安全性能。另外重要地，蒸汽发生器宽、窄量程多变量交叉比较方法不但适用于各个核电站中蒸汽发生器宽、窄量程液位交叉比较，而且适用于任何采用交叉比较理论的其他电厂。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (8)

1.一种修正核电站中液位变送器的多变量交叉比较方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取对核电站蒸汽发生器中设定液位进行测量的窄量程液位变送器的测量值x，宽量程液位变送器的测量值y，以及蒸汽发生器内部的压力值p；

S2、根据窄量程液位变送器的物理测量范围把测量值x转换成对应的百分比值的绝对值x₁，根据压力值p和设定液位计算出对x₁进行修正的修正量x₂；

S3、根据宽量程液位变送器的物理测量范围把测量值y转换成对应的百分比值的绝对值y₁，根据压力值p和设定液位计算出对y₁进行修正的修正量y₂；

S4、根据x₁和x₂计算出窄量程液位变送器的修正值x₀；

S5、根据y₁和y₂计算出宽量程液位变送器的修正值y₀；

S6、将x₀转换成宽量程液位变送器所对应的量程作为参考值y′；

S7、将y₀和y′进行比较并计算出相差的百分比值的绝对值，若相差的百分比值的绝对值小于或等于第一阈值，则判断宽量程液位变送器测量正确；若相差的百分比值的绝对值大于第一阈值，且小于第二阈值，则判断宽量程液位变送器降级；若相差的百分比值的绝对值大于或等于第二阈值，则判断宽量程液位变送器失效；

蒸汽发生器设置有至少一个窄量程液位变送器和至少一个宽量程液位变送器；

在步骤S2中，以整定液位为零点，窄量程液位变送器的物理测量范围是-H_x2～H_x1，H_x1是整定液位以上的最大物理测量距离，H_x2是整定液位以下的最大物理测量距离，对设定液位进行测量的窄量程液位变送器的测量值x是以整定液位为零点，将x转换为对应的百分比x₁，

x₁＝(x+H_x2)/(H_x1+H_x2)。

2.根据权利要求1所述的修正核电站中液位变送器的多变量交叉比较方法，其特征在于，在步骤S1中，若只有一个窄量程液位变送器，则x是所述窄量程液位变送器的测量值，若至少有两个窄量程液位变送器，则x是至少两个所述窄量程液位变送器的测量平均值；若只有一个宽量程液位变送器，则y是所述宽量程液位变送器的测量值，若至少有两个宽量程液位变送器，则y是至少两个所述宽量程液位变送器的测量平均值。

3.根据权利要求2所述的修正核电站中液位变送器的多变量交叉比较方法，其特征在于，在步骤S3中，以整定液位为零点，宽量程液位变送器的物理测量范围是-H_y2～H_y1，H_y1是整定液位以上的最大物理测量距离，H_y2是整定液位以下的最大物理测量距离，对设定液位进行测量的宽量程液位变送器的测量值y是以整定液位为零点，将y转换为对应的百分比y₁，

y₁＝(y+H_y2)/(H_y1+H_y2)。

4.根据权利要求3所述的修正核电站中液位变送器的多变量交叉比较方法，其特征在于，在步骤S2中，窄量程液位变送器在一个特定功率下运行时，修正量和设定液位成线性关系，根据设定液位计算出相对应的修正量，而且在所述特定功率运行下的窄量程液位变送器内部对应有一个实际压力值；

对同一个设定液位，通过对不同功率下的实际压力值对应的修正量生成的各个离散点进行线性拟合得出修正量x₂＝a₁*p³+b₁*p²+c₁*p+d₁，其中p是蒸汽发生器内部的压力值，a₁、b₁、c₁和d₁是对多个离散的点进行线性拟合后的曲线的常数值。

5.根据权利要求4所述的修正核电站中液位变送器的多变量交叉比较方法，其特征在于，在步骤S3中，宽量程液位变送器在一个特定功率下运行时，修正量和设定液位成线性关系，根据设定液位计算出相对应的修正量，而且在所述特定功率运行下的宽量程液位变送器内部对应有一个实际压力值；

对同一个设定液位，通过对不同功率下的实际压力值对应的修正量生成的各个离散点进行线性拟合得出修正量y₂＝a₂*p³+b₂*p²+c₂*p+d₂，其中p是蒸汽发生器内部的压力值，a₂、b₂、c₂和d₂是对多个离散的点进行线性拟合后的曲线的常数值。

6.根据权利要求4所述的修正核电站中液位变送器的多变量交叉比较方法，其特征在于，在步骤S4中，窄量程液位变送器的修正值x₀＝x₁+x₂。

7.根据权利要求5所述的修正核电站中液位变送器的多变量交叉比较方法，其特征在于，在步骤S5中，宽量程液位变送器的修正值y₀＝y₁+y₂。

8.根据权利要求6所述的修正核电站中液位变送器的多变量交叉比较方法，其特征在于，在步骤S6中，将x₀转换成宽量程所对应的量程参考值，量程参考值y′＝((Hx₁+Hx₂)*x₀+H_y2)/(H_y1+H_y2)，x₀是窄量程液位变送器的修正值。