摘要：針對(dui)用于核電(diàn)廠核取樣(yang)系統流量(liàng)測量的 渦(wō)輪流量計(ji) 在運行過(guò)程中故障(zhàng)頻發的問(wèn)題，進行了(le)流量計換(huan)型改😘造🆚，以(yi)電磁流量(liàng)計替代渦(wo)輪流量計(ji)進行核取(qu)樣介質流(liu)量測量。首(shou)先，對電磁(ci)流量計 測(cè)量原理和(he)基本組成(cheng)進行了闡(chan)述，介紹了(le)在換型改(gai)造期間集(ji)成控制櫃(gui)中電磁流(liú)量計流量(liàng)顯示異常(cháng)的現狀，并(bing)采用示波(bō)器對電磁(ci)流量計勵(lì)磁信号和(he)電極信号(hao)進行了測(ce)試分析，确(que)定了勵磁(ci)正常但電(diàn)極信号受(shòu)到較大🌂幹(gàn)擾的問題(ti)。然後，對電(diàn)極信号幹(gan)擾源作了(le)較爲全面(miàn)的排查分(fen)析及逐一(yi)驗證，進而(ér)提出集成(chéng)控制櫃的(de)整體改造(zao)方案，并對(dui)改造後的(de)集成控制(zhì)櫃進行了(le)低電導率(lü)介質情況(kuàng)下的流量(liang)測量精度(dù)測試。測試(shì)結果表明(ming)，該設計滿(mǎn)足現場測(cè)量要求。改(gǎi)造後的集(ji)🌍成控制櫃(gui)已在核電(diàn)廠機組🏃🏻‍♂️穩(wen)定運行，改(gǎi)造效果較(jiào)好，可爲相(xiàng)關行業類(lei)似控制櫃(gui)的設計提(ti)供參考。
0引(yǐn)言
　　核能發(fā)電作爲一(yi)種新型發(fa)電方式,近(jìn)年來得到(dào)廣✂️泛應用(yong)[1-2]同時,核電(dian)由于其特(te)殊性、危險(xian)性,對核電(diàn)設備的安(ān)全穩定運(yun)行、高效監(jiān)測提出了(le)更高要求(qiú)核🌍電站核(he)取樣系統(tong)原采用渦(wō)輪流量計(ji)對核取樣(yàng)介質進行(hang)流量測量(liang),其1、2、3、4号機組(zǔ)運行的系(xì)統相關流(liu)量計出現(xiàn)故障的頻(pín)率較高5]核(hé)電站進行(hang)了流量計(jì)換型改造(zào),采用🐆電磁(ci)流量計替(ti)代渦輪流(liú)量計,測量(liàng)核取樣介(jie)質流量。本(ben)文主要🏃針(zhen)對換型改(gai)造過程中(zhōng)出現的流(liu)量計流量(liang)顯🤟示異常(cháng)、電極信号(hào)㊙️擾🐕動較大(da)等✏️問題,通(tōng)過原理分(fen)析和現場(chang)驗👄證，對可(ke)能造成該(gāi)問題的因(yīn)素進行逐(zhu)一排查📐,進(jìn)而提出改(gǎi)進措施,并(bing)進行現場(chang)驗證。
1電磁(cí)流量計工(gōng)作原理
　　電(dian)磁流量計(ji)的工作原(yuan)理是基于(yú)法拉第電(dian)磁感應定(dìng)律,即:導電(diàn)性液體在(zài)垂直于磁(cí)場的測量(liang)管内流動(dòng),在與液體(tǐ)流動方向(xiàng)、磁場方向(xiang)均垂直的(de)方向上🐪産(chan)生感應電(diàn)動🔱勢[6-7]0感應(ying)電動勢💋的(de)方向按電(dian)磁學中的(de)右手定則(zé)确定[8],其大(dà)小與磁🚶‍♀️感(gǎn)應強度、流(liu)束和流🏃🏻‍♂️速(su)的大小成(cheng)比例。流束(shu)的大小即(ji)測量管的(de)内直徑。電(dian)磁流量計(jì)測量原理(lǐ)如圖1所示(shì)。

　　感(gǎn)應電動勢(shi)的計算參(cān)見式（１）。

　　式中(zhōng):E爲感應電(diàn)動勢,V;K爲常(cháng)數,無量綱(gang);B爲磁感應(yīng)強度,又💃可(kě)稱爲❄️磁🌐通(tōng)密度,T;D爲測(cè)量管的内(nèi)直徑,m;?爲測(cè)量管截面(mian)内的平均(jun1)⁉️流速,m/s。
　　由式(shi)(1)可知,一旦(dàn)B和D确定,E就(jiu)隻與?有關(guan)，與流體的(de)其他🌍物理(lǐ)參數(如壓(ya)力、黏度等(děng))均無關。
　　電(dian)磁流量計(jì)的測量介(jie)質一般爲(wei)電導率≥5μS/cm的(de)導電液體(tǐ)🈲。電㊙️導率雖(sui)不參與電(diàn)磁流量計(ji)的流量計(jì)算,但因電(dian)磁💃流量計(ji)工作原理(lǐ)爲導電流(liú)體切割磁(cí)感線.得到(dao)感應電動(dòng)勢進而換(huàn)算出流量(liàng)。流體電導(dǎo)率的高低(di)對采集的(de)信号強度(dù)有直接影(ying)響。在介質(zhi)電導率接(jie)近電磁流(liu)量計工作(zuo)最低電導(dǎo)率要求時(shi)，流量計主(zhǔ)闆采樣得(de)到的信号(hào)數據較弱(ruò)。而當電導(dǎo)率✔️低于其(qi)工作特性(xing)時，可能無(wú)法測出準(zhun)确數據;加(jiā)上信号幹(gan)擾等問題(tí),信噪比差(chà),可能導緻(zhi)流量數據(jù)波動較大(dà),甚至不可(ke)用。
　　電磁流(liu)量計主要(yào)由傳感器(qi)和轉換器(qi)兩部分組(zǔ)成，傳感器(qì)安裝在工(gōng)業過程管(guan)道.上,其作(zuò)用是将通(tōng)過管道内(nèi)的導電液(ye)體體積流(liu)量值線性(xìng)變換成感(gan)應電動勢(shì)信号,并通(tong)過信号導(dǎo)線将此信(xìn)💘号傳輸到(dào)轉換器，轉(zhuǎn)換器安裝(zhuang)在傳感器(qì).上或離傳(chuán)感器不太(tai)遠的地方(fang),将傳感器(qì).傳輸過來(lái)的流量信(xìn)号進行放(fàng)大♉、運算和(he)處理，轉換(huan)成與流量(liang)信号成正(zheng)比的标準(zhun)信号輸出(chū),從而進行(hang)顯示、累積(jī).和調節控(kong)制。
2現狀與(yǔ)問題
2.1改造(zao)前的集成(cheng)控制櫃
　　二(er)次儀表采(cai)用盤裝結(jié)構。多台二(èr)次儀表安(ān)裝在集成(cheng)控制櫃中(zhōng)。每台二次(cì)儀表獨立(lì)顯示和操(cāo)作,所有二(èr)次🤟儀表均(jun)與流量🆚記(ji)錄㊙️儀連接(jiē),其流量信(xìn)息全部存(cún)儲于記錄(lù)儀上。二次(cì)儀表所需(xu)供電電源(yuan)開關、流量(liàng)顯示、信号(hào)輸出均在(zai)集成櫃面(miàn)闆上。
　　一次(cì)傳感器和(he)轉換器之(zhī)間采用電(diàn)纜連接。電(diàn)纜采用核(hé)級雙屏蔽(bì)電纜,其結(jié)構如圖2所(suǒ)示。

　　電纜和(he)一次傳感(gan)器之間采(cai)用接插件(jiàn)連接。電纜(lǎn)上的接插(chā)👅件插針如(ru)圖3所示，。

　　電(dian)纜線頭與(yǔ)接插件的(de)插針焊接(jie)對應表如(rú)表1所示📱。

　　電(diàn)纜上連接(jiē)二次儀表(biǎo)控制櫃的(de)一端，剝出(chu)線頭,接入(ru)控制櫃的(de)相應位置(zhi)。二次儀表(biao)集成控制(zhi)櫃接線如(ru)圖⭐4所示🈚。

2.2問(wen)題描述
　　Y1/9系(xì)統改造的(de)電磁流量(liàng)計已完成(cheng)現場安裝(zhuāng),并上電🔞調(diào)試。此時的(de)🔆流量計管(guan)線中:隻有(you)信号Y1020MD(以下(xia)簡稱020MD)流量(liàng)計管道充(chong)滿介質,可(kě)調試;其餘(yu)流量計不(bu)具備調試(shi)條件。其中(zhōng),007MD/020MD直接.影響(xiǎng)硼表可🌈用(yong)性
　　在硼表(biǎo)标定前,020MD所(suǒ)在管線已(yǐ)充滿電導(dao)率約爲8.0μS/cm的(de)硼酸液㊙️,且(qiě)管❄️道内流(liu)量穩定;但(dàn)發現流量(liang)顯示異常(cháng),擾🧡動過📧大(da),無法正确(que)測🚶量。020MD運行(háng)曲線如圖(tú)5所示。

　　接入(rù)示波器觀(guān)察勵磁信(xin)号和電極(jí)反饋信号(hao),發現020MD勵磁(ci)💛波🐆形穩❄️定(ding),但采集的(de)電極信号(hao)有較大幹(gàn)擾,被高頻(pín)信号淹沒(mei)。電極信号(hao)曲線如圖(tú)6所示。

3故障(zhang)原因分析(xī)
　　對已發現(xian)的電極信(xin)号擾動較(jiào)大問題進(jin)行幹擾源(yuan)排查驗證(zhèng)🧡。首💋先,對各(ge)接線回路(lu)、電磁流量(liàng)計傳感器(qi)及主闆進(jìn)行了故障(zhàng)排查,發現(xiàn)接線均按(an)設計圖紙(zhi)正确接線(xian)、傳感器阻(zu)值及絕緣(yuan)測試正常(chang)、更換主闆(pǎn)後流量顯(xiǎn)⛱️示異常情(qing)況仍未改(gai)善。
　　查看電(diàn)纜線束接(jie)線,發現采(cǎi)用了勵磁(ci)線圈的屏(ping)蔽層作♈爲(wèi)信号🔞地線(xiàn),而勵磁爲(wei)25Hz的交流信(xìn)号,對流量(liàng)信号的采(cǎi)集有幹擾(rao)。
　　查看控制(zhì)櫃發現,一(yi)次傳感器(qì)與主闆間(jian)的電極反(fan)饋信号線(xian)經‼️過了一(yī)次端子排(pai)的中轉,且(qie)020MD電極反饋(kuì)信号接線(xiàn)在線🤞槽内(nèi)露出屏蔽(bi)層10cm左右。此(cǐ)處的屏蔽(bì)不夠,信号(hao)受到幹擾(rǎo)，導緻流量(liàng)顯示異❌常(cháng)波動。另外(wai)，控制櫃内(nei)主闆之間(jian)沒有任何(hé)的保護和(he)隔離,需驗(yan)證主闆間(jian)是否存在(zai)幹擾,以緻(zhi)流量測量(liang)異常。
3.1信号(hào)地線排查(cha)
　　改造前的(de)電纜線束(shu)接線如圖(tú)7所示。采用(yòng)勵磁線圈(quan)🌂的📧屏🏒蔽層(ceng)作爲信号(hao)地線的信(xìn)号地線可(kě)能設計不(bu)當，因此需(xu)🏒要重新鋪(pu)設信💃号地(dì)電纜。

　　因NA298房(fáng)間劑量率(lǜ)高,16台MD都要(yào)從就地傳(chuán)感器側重(zhòng)新鋪設信(xin)号地線較(jiao)爲困難，且(qie)現場當時(shi)沒有足夠(gou)長地🔴線。爲(wèi)🔞了繼👣續驗(yan)證，臨時将(jiang)主闆信号(hào)地接到系(xi)統地㊙️(即傳(chuan)感器外殼(ké))。将所有流(liu)量計主闆(pǎn)的信号地(dì)均接到系(xì)統地銅牌(pai)後，觀察020MD流(liu)量顯示情(qíng)況。可以觀(guān)察到:020MD單台(tai)運行平穩(wěn),其運行曲(qu)線如圖8所(suo)示。但整櫃(guì)流量計上(shàng)電運行時(shí),020MD流量仍有(yǒu)較小波動(dong),其運行曲(qǔ)線如圖9所(suǒ)示

　　圖8、圖9驗(yan)證了此種(zhong)信号地設(shè)計方式是(shì)020MD流量異常(chang)的影響因(yīn)素😍之一,需(xū)改進。
3.2端子(zi)排處接線(xiàn)幹擾的排(pái)查
　　控制櫃(gui)内020MD電極反(fǎn)饋信号在(zai)線槽内露(lu)出屏蔽層(céng)10cm左右，作剪(jian)短處理後(hòu),屏蔽層覆(fù)蓋到接線(xiàn)端子排處(chù)。管線中充(chōng)滿電導✉️率(lü)約爲8.0μS/cm的硼(peng)溶液時,整(zheng)櫃.上電時(shí)020MD流量測量(liàng)較穩定,運(yùn)行曲線如(ru)圖10所示。由(you)圖10驗證了(le)此處的信(xin)号㊙️線屏蔽(bi)不足也是(shi)流量不穩(wen)的影響因(yīn)素之一。

　　由(you)前述可知(zhī)，流體電導(dao)率的高低(dī)對采集的(de)信号強度(dù)有直接影(ying)☎️響。當電導(dǎo)率低時，電(dian)極反饋的(de)信号較弱(ruo)受到幹擾(rǎo)的影響越(yuè)明🔆顯,低電(diàn)導率的流(liu)量測量🌈對(dui)信号采集(jí)的要求更(geng)高。壽期末(mò)的測量介(jie)質電導率(lü)約爲4.0μS/cm。對此(cǐ)，将電導👉率(lü)降至4.0μS/cm,運行(hang)一段時間(jian)後,觀測到(dao)020MD單台運行(háng)🌈穩定,運行(hang)曲線如圖(tú)11所示。

　　但當(dang)各台流量(liàng)計依次上(shang)電至整櫃(gui)運行時,020MD的(de)流量測量(liang)💯受到影響(xiǎng)，，運行曲線(xiàn)如圖12所示(shi)

　　同時,爲驗(yan)證主闆間(jiān)是否存在(zài)較大幹擾(rǎo),在整櫃上(shàng)電020MD出現♍大(da)幅擾動期(qī)間，對020MD機櫃(guì)内卡件兩(liang)側增加金(jin)💋屬闆隔離(lí)主闆間幹(gan)🚶‍♀️擾,觀察流(liu)量擾動情(qíng)況并無改(gǎi)‼️善,從而判(pàn)定主闆間(jian)幹擾較小(xiǎo)。但從保護(hù)主闆和減(jian)小幹擾角(jiǎo)度考慮，後(hou)☁️期需定制(zhi)封裝的機(jī)籠隔離主(zhǔ)闆。
　　由圖12可(ke)知，各台流(liu)量計依次(ci)斷電至020MD單(dan)台運行時(shi),020MD流量顯示(shi)穩定。
　　判定(ding)在測量介(jiè)質電導率(lü)較小(如4.0μS/cm)時(shi)，僅對接線(xian)作屏蔽處(chu)理還不夠(gou),或造成屏(ping)蔽不足。于(yú)是依次對(dui)各流🏃🏻量計(jì)停送電,排(pai)查出021MD/022MD的停(ting)送電對020MD運(yun)行影響最(zuì)大。但021MD/022MD上電(diàn)運行時,控(kòng)制櫃中021/022MD主(zhǔ)闆均離020MD主(zhǔ)闆✂️.較遠,主(zhu)闆空間幹(gàn)擾弱;而傳(chuan)感器進線(xiàn)側端子排(pai)相鄰💰，因端(duan)子排側勵(lì)磁線圈存(cun)在幾十伏(fu)交流電壓(yā),每個流量(liàng)計存♈在一(yi)組勵磁線(xiàn)🍓圈且無屏(ping)蔽,對相鄰(lin)電極信号(hào)🌈幹擾可能(néng)性更大。因(yīn)此,還需排(pai)查端子排(pai)處幹擾源(yuán)。
　　前期工作(zuò):①對端子排(pai)側流量計(ji)的勵磁線(xiàn)套金屬屏(píng)蔽層,并接(jiē)地;②對端子(zi)排側流量(liang)計的每組(zu)電極反饋(kui).信号線套(tào)金屬屏蔽(bi)層并接地(di);③再次确認(rèn)傳感器側(ce)新鋪設的(de)信号地及(jí)主闆側接(jie)🌈地接觸良(liáng)好、接線無(wú)誤。
　　在電導(dǎo)率4.0μS/cm條件下(xia),對整櫃流(liú)量計進行(hang)上電試驗(yan)。觀察0.5h,020MD流量(liang)未出現擾(rǎo)動,但有上(shang)漲至136L/h趨勢(shì),未平穩,說(shuō)明幹擾仍(reng)沒有消失(shi)。其😍原因可(kě)能是後設(shè)的屏蔽沒(mei)有電纜原(yuan)有的屏蔽(bi)效果好。對(duì)此,将020MD信号(hào)線及勵磁(cí)線🔞從端子(zǐ)排⭐處抽.出(chu)，單👅獨引線(xiàn)至主闆且(qie)做好屏蔽(bi),不😘再經過(guò)端子排。整(zhěng)櫃流量🛀🏻計(jì)重新上電(diàn),持續觀察(chá)1h,020MD流量計穩(wěn)定在📧130~134L/h,沒有(yǒu)出現大幅(fu)擾動情況(kuàng)。端子排處(chù).理後的整(zheng)櫃上電020MD運(yùn)🐕行曲線如(ru)圖13所示🔆。

　　由(you)圖13可知,--次(cì)傳感器至(zhì)主闆之間(jiān)的端子排(pái)中轉接線(xiàn)方👈式㊙️屏✨蔽(bì)不足,幹擾(rao)較大，對020MD低(dī)電導率.流(liu)量測量👨‍❤️‍👨有(you)較大影響(xiǎng),需作重💞點(diǎn)改進。
4集成(chéng)控制櫃改(gai)造及驗證(zhèng)
　　Y1/9系統流量(liang)計主闆集(ji)成在同一(yī)控制箱内(nei)，020MD測量異常(chang)。分析排查(cha)結果爲:①傳(chuan)感器排查(chá)無故障;②主(zhǔ)闆無故障(zhang)💞;③信号🌈回路(lu)⭐接線無誤(wu),但屏蔽不(bu).全面;④信号(hao)回路的信(xin)号地廠家(jiā)設計不當(dang);⑤主闆間幹(gàn)✍️擾用自制(zhì)金屬闆隔(gé)離後效果(guo)不明顯,需(xu)采用機籠(lóng)進行專門(men)封裝;⑥線槽(cao)空間局促(cu),動力和信(xin)号電纜未(wèi)分開，因信(xìn)号電纜有(yǒu)屏蔽,幹擾(rao)不明顯;⑦勵(lì)磁線幹擾(rǎo)㊙️爲主因;⑧低(dī)電導率工(gong)況下電極(jí)信号弱疊(dié)加信号幹(gàn)擾因✉️素，導(dao)緻流量測(cè)量不穩定(ding)。
4.1主要原因(yin)
①控制櫃内(nèi)流量計勵(li)磁線與電(diàn)極信号線(xiàn)無屏蔽,存(cun)🔴在勵磁幹(gan)擾。
②流量計(ji)信号地采(cai)用勵磁線(xiàn)圈屏蔽線(xiàn)的設計不(bu)當。
4.2次要原(yuán)因
①動力電(dian)纜與信号(hào)電纜未完(wan)全分開。
②控(kong)制櫃内部(bu)信号線屏(ping)蔽層未完(wán)全覆蓋接(jie)線處，露出(chū)部分過長(zhang)。
③主闆間幹(gàn)擾。
4.3改造措(cuo)施
①取消604AR控(kòng)制櫃内一(yi)次儀表到(dao)信号處理(li)闆件之間(jian)的信号端(duan)子排,改爲(wei)直接使用(yòng)整根電纜(lan)從一次儀(yi)表接到信(xin)号處理的(de)闆件上。
②取(qǔ)消勵磁線(xian)圈的屏蔽(bì)層作爲信(xin)号地線。選(xuǎn)取電極信(xin)号中的白(bai)線并接作(zuo)爲信号地(dì)線;原勵磁(cí)屏蔽層🔴需(xu)接地。
③信号(hao)線的屏蔽(bi)層剝開部(bù)分的長度(du)不能超過(guo)5cm。
④在信号處(chù)理闆件之(zhi)間加裝金(jīn)屬屏蔽罩(zhào)。屏蔽罩需(xū)接地、可單(dān)獨抽出并(bing)預留測試(shi)端子和散(san)熱孔。爲保(bǎo)證增加金(jīn)屬屏蔽罩(zhao)之後散熱(re)良好,對機(ji)櫃增加一(yi)進一出兩(liǎng)個散熱風(feng)扇,并布置(zhi)在合理位(wèi)置。需要注(zhu)意的是，其(qi)220V供電電纜(lan)🆚不能與信(xin)号電纜布(bu)置在一起(qǐ)。風扇采用(yòng)拔插式電(dian)源，與記錄(lù)儀一.路并(bìng)接供電,中(zhong)間設置風(fēng)扇熔斷器(qì)。
⑤将220V以上的(de)供電電纜(lan)和信号電(dian)纜分開布(bù)置,櫃内220V采(cai)❌用帶屏蔽(bì)層的電纜(lan),屏蔽接到(dào)機櫃接地(di)排。
4.4試驗驗(yàn)證
　　改造集(ji)成控制櫃(gui)後,采用低(di)電導率标(biāo)定裝置對(duì)低電🤟導率(lǜ)👈情況下的(de)電磁流量(liang)計測量正(zhèng)确率進行(hang)了☎️驗證。測(cè)量介質爲(wèi)純淨水(電(dian)導率爲2μS/cm)和(he)自來水配(pèi)制的電導(dao)率分别3.5μS/cm、5μS/cm、7μS/cm的(de)三種混合(he)液,混合液(ye)電導率由(you)檢驗合格(ge)的電導率(lǜ)儀💞測得。經(jing)檢測,三種(zhǒng)電導率情(qing)況🚶下的電(dian)磁流量計(ji)測量精🎯度(du)均滿足現(xiàn)場測量要(yào)求。
　　改造後(hòu)的集成控(kòng)制櫃已在(zai)核電站2、5、6号(hào)機組進行(háng)了運🥵行驗(yan)證。其🔞中,在(zai)5号機組已(yǐ)穩定運行(hang)一年多,沒(méi)有出現🔞異(yi)常狀況。
5結(jie)論.
　　 本文針(zhēn)對用于核(hé)電廠核取(qǔ)樣介質流(liú)量測量換(huàn)型改造的(de)電磁流量(liang)計流量顯(xiǎn)示異常問(wen)題,從電磁(ci)流量計原(yuán)理出發♌,測(ce)試勵磁信(xìn)号及電極(ji)反饋信号(hao)。由于觀測(cè)到電極信(xin)号受到較(jiào)大幹擾,在(zai)确認各接(jiē)線回路、電(dian)磁流量計(ji)傳感器及(ji)主闆均無(wu)問題的前(qián)提下,對電(dian)極信👈号的(de)幹擾源進(jin)行了逐一(yī)♍排查驗證(zhèng),并采取相(xiang)對應措施(shī)對幹擾源(yuan)進行消除(chú),最終對安(ān)裝電磁流(liú)量計二次(ci)儀表的集(ji)成.控制櫃(guì)作整體改(gǎi)造。經測試(shi),改造後的(de)控‼️制櫃現(xiàn)場運.行穩(wěn)定,無異常(chang)

以上内容(róng)源于網絡(luo)，如有侵權(quán)聯系即删(shān)除!