CN108613772B - 核电站差压变送器的离线标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电站差压变送器的离线标定方法。该离线标定方法在常温常压下进行，包括：读取差压变送器在第一工作条件下的流量显示值；测量差压变送器的零点电流；校验差压变送器，得到常温常压下差压变送器的差压和电流的关系；计算在静压工作条件下差压变送器的差压和电流的关系；计算出在第一工作条件下的实际差压值和实际电流值；根据第一工作条件下的目标电流值和实际差压值确定第一工作条件下的差压变送器差压和电流的关系；根据第一工作条件下的差压和电流的关系对差压变送器进行校验。该离线标定方法能够在离线的情况下对差压变送器作出精确的标定，精确确定流量仪表工作实际差压参数，标定环境更加安全，标定过程更加简单。

Description

核电站差压变送器的离线标定方法

技术领域

本发明涉及仪表标定领域，特别涉及一种核电站差压变送器的离线标定方法。

背景技术

压水堆核电站主要由核蒸汽供应系统(即一回路系统)、汽轮发电机系统(即二回路系统)及其他辅助系统组成。压水堆核电站使用轻水作为冷却剂。冷却剂在堆芯吸收核燃料裂变释放的热能后，通过蒸汽发生器再把热量传递给二回路产生蒸汽，然后进入汽轮机做功，带动发电机发电。核电厂一回路的冷却剂环路流量过多过低都会影响生产过程，必须控制在一个合理的范围内才能够保证核电站正常安全的生产。通常采用差压变送器对核电站一回路的冷却剂环路流量进行监测，流量下降或上升超过一定值的情况下，会启动反应堆保护系统以及停闭反应堆。

核电站一回路的差压变送器是核电站非常重要的仪表，差压变送器用于测量液体、气体和蒸汽的液位、密度和压力，然后将其转变成4-20mA的DC电流信号输出。核电站一回路的差压变送器采用弯管作为测量元件，能够实时表征冷却剂环路流量相对于标定流量的百分比，由于各个环路弯管的流体特性稍有区别，且取压口也有区别，所以一回路流量仪表在表征同样地流量百分比时，实际测量到的差压值是存在差异的，和设计压力值有所区别，因而最终显示值也不一致，因此需要对核电站一回路的差压变送器进行标定从而确定仪表的实际压力测量范围。

图1是一种压水堆核电机组一回路的示意图。核电机组一回路主要包括：堆芯1、蒸汽发生器2、弯管3、差压变送器4、隔离阀5、主泵6等。压水堆核电机组一回路有三个环路，在每个环路蒸汽发生器出口弯管处的管道上设置了三个测量一回路冷却剂流量的差压变送器MD，冷却剂在管道内流动时，由于离心力的作用，弯管外径和内径处存在差压△P，它和流量Q之间的关系为：△P∝Q²。通过测量△P可以推算出冷却剂环路的相对流量(额定流量的百分比)。此外差压变送器的差压值与电流值成线性关系。

在弯管的外侧有一个取压口，同一环路的三个差压变送器正压侧共用，在弯管内侧有三个取压口，分别连接三个差压变送器的负压侧，对于1号环路，三个流量差压变送器编码为025/026/027MD，2号环路为040/041/042MD，3号环路为052/053/054MD。

由于负压侧取压管线接口存在不一致，在管道内流量一定的时候，三个差压变送器所测量的实际差压是存在区别的，若三个差压变送器按同样的标准进行校验标定，那么仪表输出的电流值将会不一致，且最终显示的值也将不一致，所以需要根据仪表的实际测量差压对仪表进行标定。表1是现有技术的差压变送器在线标定过程的一个示例。

表1差压变送器在线标定过程

目前采用的在线标定方法有以下缺点：

1，工作复杂且时间冗长，需要对主泵进行启停操作，机组需要很大的调试动作才能满足差压变送器的标定要求，不利于设备稳定和机组安全。

2，在线标定过程中，一回路温度291℃，一回路压力15.5MPa，需要人员进入核岛进行现场测量、仪表隔离操作、计算及调整，若隔离阀或仪表管安装不牢靠，有较高的工作风险，且标定时间较短，工作压力较大。

3，在线标定过程中，需要读取仪表的动态电流参数来计算仪表的实际差压量程，但由于一回路冷却剂在持续运行，电流测量值很难准确获取，会造成量程计算存在偏差。

4，在线标定过程中，需要在静态下对仪表进行隔离并调整，但若MD的隔离阀任何一个有轻微渗漏，实际静态差压就会改变，将极大影响仪表的准确标定，导致标定失败或无法标定。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核电站差压变送器的离线标定方法，能够在离线的情况下对差压变送器作出精确的标定，标定环境更加安全，标定过程更加简单。

为实现上述目的，本发明提供了一种核电站差压变送器的离线标定方法，该离线标定方法在常温常压下进行，包括以下步骤：1，读取所述差压变送器在第一工作条件下的流量显示值Q₀％；2，测量所述差压变送器的零点电流；3，校验所述差压变送器，得到常温常压下所述差压变送器的差压和电流的关系；4，计算在静压工作条件下所述差压变送器的差压和电流的关系；5，根据在静压工作条件下所述差压变送器的差压和电流的关系以及所述第一工作条件下的流量显示值Q₀％，计算出在所述第一工作条件下的所述差压变送器的实际的差压值和实际的电流值；6，根据所述第一工作条件下的目标电流值和实际差压值确定所述第一工作条件下的差压变送器差压和电流的关系；7，根据所述第一工作条件下的所述差压变送器的差压和电流的关系对所述差压变送器进行校验。

在一优选的实施方式中，所述差压变送器的电流量程为4～20mA，所述差压变送器的流量测量范围为0～N％。

在一优选的实施方式中，所述步骤3包括：在常温常压下获得所述差压变送器在4mA以及20mA分别输出的差压值P₀和P₁。

在一优选的实施方式中，所述步骤4包括：计算静压条件下所述差压变送器在零点压力下输出的电流值I₂₀以及在满程压力下输出的电流值I₂₁，若所述静压工作条件下的静压值为P₂，静压修正系数为k，则根据静压修正原理，I₂₀＝4-k*P₂*P₀/(P₁-P₀)*16，I₂₁＝20-k*P₂*P₁/(P₁-P₀)*16。

在一优选的实施方式中，所述步骤4还包括：计算静压时4mA和20mA分别对应的压力值P₃和P₄，P₃＝N/(I₂₁-I₂₀)*(4-I₂₀)+P₀，P₄＝N/(I₂₁-I₂₀)*(20-I₂₀)+P₀。

在一优选的实施方式中，所述步骤5包括：计算所述第一工作条件下100％流量下的差压值P₅，P₅＝(Q₀/N)² _*(P₄-P₃)+P₃。

在一优选的实施方式中，所述步骤5还包括：计算所述第一工作条件下N％流量的差压值P₆，P₆＝(P₅-P₃)*(N％)²+P₃。

在一优选的实施方式中，所述步骤7包括：在P₃～P₆的差压范围内对所述差压变送器进行校验。

在一优选的实施方式中，所述步骤7中对所述差压变送器进行校验时做静压修正。

与现有技术相比，根据本发明的核电站差压变送器的离线标定方法具有如下有益效果：

1，工作更简单。该标定过程不需要特定启停主泵，只需根据终端读取历史趋势数据就可以，校验在机组大修过程中，对机组设备状态无任何要求。

2，标定更加安全。该标定过程在机组大修期间执行，在常温常压下进行校验，无校验时间压力，校验环境更加轻松。

3，标定更加可靠。该标定过程通过读取终端历史趋势，取仪表在一段时间内的平均显示值，能够准确确定仪表的流量值进而推导出准确的实际差压量程。

4，调整更精确。该标定过程因为其不需要从系统获得隔离静态差压，不受仪表阀密封性能的影响，可通过打压计给出精确压力进行调整。

5，无论在线标定方法还是离线标定方法，计算过程中均是以差压变送器的线性良好作为基础进行计算的，但如果仪表MD本身线性不良，会使得计算出现偏差，影响最终曲线的准确性，在离线标定方法中可以在最初的校验过程中验证仪表的线性关系，确定仪表的线性情况，保证标定的准确可靠。

附图说明

图1是根据本发明的一实施方式的核电站一回路示意图。

图2是根据本发明的一实施方式的离线标定过程的差压与电流的线性转换过程。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

本发明提供了一种核电站差压变送器的离线标定方法，通过在核电机组大修期间离线校验MD得到大气压下的MD的差压和电流参数，能够精确推导和计算出MD工作时的压力值以及仪表实际的工作量程，并以此为依据对仪表进行调整。

以核电站一回路为例，在一优选的实施方式中，离线标定方法包括以下步骤：

1，读取MD在热停状态的流量显示值Q₀％，该热停条件为一回路温度291℃，一回路压力15.5Mpa。

2，测量MD零点电流。

3，在常温常压下校验MD，得到常温常压下MD的差压和电流的关系。该过程包括以下内容：若MD的电流量程为4mA～20mA，则在常温常压获得MD在4mA以及20mA分别输出的差压值P₀和P₁。

4，计算在静压条件下的MD的差压和电流的关系。该过程包括以下内容：

首先根据静压修正原理，计算静压下仪表在零点压力下输出的电流值。若MD的静压修正系数为1/6.8948*0.75/100，静压P₂为15.5Mpa，则该电流值I₂₀＝4-15.5/6.8948*0.75/100*P₀/(P₁-P₀)*16。根据静压修正原理，计算静压下仪表在满程压力下输出的电流值I₂₁＝20-15.5/6.8948*0.75/100*P₁/(P₁-P₀)*16。

然后计算静压时4mA和20mA分别对应的压力值P₃和P₄。若MD的流量测量范围为0～120％，则P₃＝120/(I₂₁-I₂₀)*(4-I₂₀)+P₀。P₄＝120/(I₂₁-I₂₀)*(20-I₂₀)+P₀。

5，根据在静压条件下的MD的差压和电流的关系，推导出在热停条件下的MD的差压和电流的关系。该过程包括以下内容：根据热停条件下显示的流量P₀计算热停条件下100％流量下的差压值P₅。P₅＝(Q₀/120)² _*(P₄-P₃)+P₃；

根据热停条件下100％流量下的差压值P₅计算出热停条件下120％流量下的差压值P₆，P₆＝(P₅-P₃)*1.2*1.2+P₃。

6，根据热停条件下的MD的差压和电流的关系对MD进行调整零点和量程。该过程包括以下内容：在P₃～P₆的差压范围内对仪表进行校验，在常温常压下校验需要进行静压修正。

表2为核电站一回路流量仪表离线标定过程的一个示例。

表2一回路流量仪表离线标定过程

图2是上述离线标定过程的差压与电流的线性转换过程。x轴代表MD的差压值，y轴代表MD的电流值。首先通过在室压下对MD进行校验得到曲线N，然后通过静压计算，推导出仪表在15.5MPa静压下的工作曲线P，然后通过仪表运行显示值计算出电流值16.96，根据电流值得出工作差压99.684，然后根据理论电流值15.111mA得到仪表在100％流量的差压值和电流值。系统零点电流值接近4mA，且静压对零点影响几乎可以忽略，所以MD室压下零点对应初始校验4mA对应的压力值，经过静压修正，15.5MPa静压下仪表4mA输出时零点压力为0.815KPa，根据0％流量点以及100％流量点静压下的差压值及电流值，推导出新的工作曲线P新，确定仪表的零点和量程，然后以此为基准对仪表进行校验和调整，校验时必须考虑静压修正。

综上，所述核电站差压变送器的离线标定方法具有以下优点：

1，工作更简单。该标定过程不需要特定启停主泵，只需根据终端读取历史趋势数据就可以，校验在机组大修过程中，对机组设备状态无任何要求。

2，标定更加安全。该标定过程在机组大修期间执行，在常温常压下进行校验，无校验时间压力，校验环境更加轻松。

3，标定更加可靠。该标定过程通过读取终端历史趋势，取仪表在一段时间内的平均显示值，能够准确确定仪表的流量值进而推导出准确的实际差压量程。

4，调整更精确。该标定过程因为其不需要从系统获得隔离静态差压，不受仪表阀密封性能的影响，可通过打压计给出精确压力进行调整。

5，无论在线标定方法还是离线标定方法，计算过程中均是以差压变送器的线性良好作为基础进行计算的，但如果仪表MD本身线性不良，会使得计算出现偏差，影响最终曲线的准确性，在离线标定方法中可以在最初的校验过程中验证仪表的线性关系，确定仪表的线性情况，保证标定的准确可靠。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (9)

1.一种核电站差压变送器的离线标定方法，其特征在于，该离线标定方法在常温常压下进行，包括：

步骤1，读取所述差压变送器在第一工作条件下的流量显示值Q₀％；

步骤2，测量所述差压变送器的零点电流；

步骤3，校验所述差压变送器，得到常温常压下所述差压变送器的差压和电流的关系；

步骤4，计算在静压工作条件下所述差压变送器的差压和电流的关系；

步骤5，根据在静压工作条件下所述差压变送器的差压和电流的关系以及所述第一工作条件下的流量显示值Q₀％，计算出在所述第一工作条件下的所述差压变送器的实际的差压值和实际的电流值；

步骤6，根据所述第一工作条件下的目标电流值和实际差压值确定所述第一工作条件下的差压变送器差压和电流的关系；以及

步骤7，根据所述第一工作条件下的所述差压变送器的差压和电流的关系对所述差压变送器进行校验。

2.根据权利要求1所述的核电站差压变送器的离线标定方法，其特征在于，所述差压变送器的电流量程为4～20mA，所述差压变送器的流量测量范围为0～N％，其中，N为120。

3.根据权利要求2所述的核电站差压变送器的离线标定方法，其特征在于，所述步骤3包括：在常温常压下获得所述差压变送器在4mA以及20mA分别输出的差压值P₀和P₁。

4.根据权利要求3所述的核电站差压变送器的离线标定方法，其特征在于，所述步骤4包括：

计算静压条件下所述差压变送器在零点压力下输出的电流值I₂₀以及在满程压力下输出的电流值I₂₁，若所述静压工作条件下的静压值为P₂，静压修正系数为k，则根据静压修正原理，I₂₀＝4-k*P₂*P₀/(P₁-P₀)*16，I₂₁＝20-k*P₂*P₁/(P₁-P₀)*16。

5.根据权利要求4所述的核电站差压变送器的离线标定方法，其特征在于，所述步骤4还包括：

计算静压时4mA和20mA分别对应的压力值P₃和P₄，P₃＝N/(I₂₁-I₂₀)*(4-I₂₀)+P₀，P₄＝N/(I₂₁-I₂₀)*(20-I₂₀)+P₀。

6.根据权利要求5所述的核电站差压变送器的离线标定方法，其特征在于，所述步骤5包括：

计算所述第一工作条件下100％流量下的差压值P₅，P₅＝(Q₀/N)² _*(P₄-P₃)+P₃。

7.根据权利要求6所述的核电站差压变送器的离线标定方法，其特征在于，所述步骤5还包括：

计算所述第一工作条件下N％流量的差压值P₆，P₆＝(P₅-P₃)*(N％)²+P₃。

8.根据权利要求7所述的核电站差压变送器的离线标定方法，其特征在于，所述步骤7包括：在P₃～P₆的差压范围内对所述差压变送器进行校验。

9.根据权利要求8所述的核电站差压变送器的离线标定方法，其特征在于，所述步骤7中对所述差压变送器进行校验时做静压修正。

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