系统流量异常的问题排查方法

系统流量异常的问题排查方法

李锦荣谢宗序

（中国核电工程有限公司华东分公司浙江海盐314300）

摘要：本文根据在某核电项目的系统调试初期设备冷却水系统首次启动试验运行流量异常问题展开分析。对流量异常的可能原因测量仪表指示不准确和设备异常或系统异常两个方向进行检查。确认问题是仪表自身量程和系统设计量程不一致。压差式流量表在标定过程中按仪表的自身的量程0-75Kp进行标定，未与系统设计的压差范围0-50Kp相匹配。重新设置成一致的量程后，流量显示恢复正常。将完善后的系统异常排查经验总结汇总，为后续的新机组调试过程出现流量异常提供更加完善有效的排查指导。

关键词：流量异常；孔板流量计；量程匹配

1引言

在某核电项目的冷源系统调试初期，设备冷却水系统启动试验期间发现系统运行流量小于系统设计要求流量，试验过程中通过总流量表3RR001MD显示流量发现单列中两台设备冷却水泵在各种工况点上实际所带用户流量与总流量表的显示流量相比都偏差500立方米左右。本文对此问题展开分析。

2对系统流量测量异常的排查方法

根据经验总结在调试过程中排查系统流量异常一般有两个方向：1、测量仪表指示不准确，测得值与实际值不一致；2、设备异常或系统异常造成真实流量不对。调试过程中校验流量异常的一般方法是找个容积已知的容器，利用管线直接从容器中取水或将水注入容器中测量单位时间里的容器内液体体积变化，得出泵的实际流量。再与测量仪表的显示流量值对比，能直观的得出流量表测量显示与泵的实际流量间的真实关系。若是流量表有问题，集中精力解决流量表的问题；动力设备有问题，则直接检查设备本体。由于设备冷却水系统的管道布置特点和系统运行流量大，无法直接利用容积变化的方法来测量设备冷却水系统运行期间的实际流量。

首先从较为常见的流量表显示异常的方向排查。孔板流量计由管道中的节流装置、引压管线、压差流量表、传输电缆、测量机柜、数据显示几个部分组成。对于测量设备异常分析有如下的可能性：1）节流装置的本体问题。此中常见的问题有孔板的安装方向与流体的方向不一致；孔板的实际孔径比设计值偏大。此类问题都会产生测量孔板的输出压力偏小，从而使仪表显示结果偏小。现场实地核实孔板的铭文参数与设计文件值一致；孔板的安装方向与流体的方向一致。同时对比已经运行的同型的前序机组测量孔板在管线上的位置、孔板侧面的设计参数和孔板的安装方向，结果完全一致。故排除节流装置本体问题引入测量输出偏小的因素。2）测量过程中引压管传导压力失真产生的误差。常见的问题引压管安装的坡度不符合规范使引压管道内有积气、管道内有异物杂质堵塞引压管、正负引压管线错接入压差流量表正负压侧或者仪表三阀组存在内漏导致送入到压差流量表内的压力传输失真。现场根据引压管的安装位置从孔板到仪表端确认引压管线接入压差流量表正负压侧方向正确；分别对导压管进行正负压侧排水排气操作，发现引压管流出水流清澈、水柱高度稳定正常，引压管线内无异物或积气排出，确认导流管线通畅，没有堵塞或导压管线内有积气干扰引压的问题。对接入压差流量计的仪表三阀组进行组合开关的验证，没有发现某个方向上有漏水的现象，三阀组的密封性良好。故排除引压管线引入测量误差的因素。3）压差式流量表本体问题或电流传输通道引入的误差。常见的问题有仪表的零点漂移、仪表的压力转化失真、4-20mA传输通道传输失真。对比系统停运时主控显示的冷却水系统流量为0，没有负向显示，输出电流为4mA。压差流量计本身无零点漂移的因素影响。为了检查压差流量计到主控制室的显示正常，在仪表的输出端添加等百分比电流信号4-20mA，检查主控室显示的数据与实际电流的显示保持对应。通过校核验证传输端到主控显示正常，证明仪表传输通道信号正常，零点和满点标定正确，传输线路无偏差。当这些排查工作都做完之后，基本将仪表输出错误的可能排查完成。仪表测量方面没有查找到异常。

将流量异常的排查转到设备异常或系统异常方向。投运系统前按照限流孔板技术规格书一一核对现场所安装的限流孔板，孔板参数都符合设计要求。改变设备冷却水系统的负荷用户，走不同的管线来确认冷却水系统泵的流量是否和管线配置的流量相互一致，经过组合不同用户负荷运行后，确认系统流量与期望的流量依旧存在500立方左右的偏差。此方法组合排除了系统管道孔板限流异常的可能性。同时也排除了系统管线内有异物制约流量可能性。对系统流量和对应的泵出口压力，进行描点绘线，核对泵出口压力一致时，在调试的设备冷却水泵显示流量偏低几百立方米。同一系列的两台设备冷却水泵都存在相同的流量输出不足的问题。对冷却水泵可能出现的出力不足的原因进行分析。冷却水泵的出力不足可能有：1）泵的驱动电机出力不足，会表现出泵的出力不足，核实试验期间的设备冷却水泵在运行的电气参数，电压、电流正常，都在正常运行范围要求内。对比在运行同型机组的设备冷却水泵运行相应电气参数在相同工况基本趋于一致。2）设备冷却水泵的泵体装配可能出现异常，导致叶轮的导流性出现异常。对此厂家技术服务人员和采购代表反馈，设备在出厂验收的时候，泵的各个性能点的流量是都是实际验证出来的结果。性能曲线是真实有效的，同时设备到达现场后没有进行过拆装解体，设备冷却水泵体内结构不会产生太大的间隙变化。同时两台泵的流量同时不达标的情况更加的少见。核电设备在出厂验收中都会进行流量见证验收试验，有专业的监造人员现场见证确认出厂数据合格后才会验收签字，设备才能发往现场安装。在设备竣工资料中都能找到设备出厂验收的性能线图。质量控制流程完整有效，记录清晰。

通过能量守恒定理计算电机和泵输出功率，同时根据仪表显示的系统流量换算成水的流速计算单位时间内水的能量值，对比两项数据发现泵的输出数据远大于系统水流能量。同时对比在运前序机组系统的电气参数和工艺参数，相同工况下其他参数都基本一致，只有流量存在偏差。更加倾向于是测量仪表的问题。

3对系统流量测量异常问题排查的方法再补充

重新返回到仪表显示异常方向来重新考虑在前期的排查方法上是否存在排查遗漏的地方。分析发现前期排查主要是侧重于实体是否存在异常问题，忽略了软件或数据接口方面。通过细致对比核实前序同型机组的孔板参数以及接口处的参数设定。对比流量孔板参数发现其孔板的输出压差为0-50Kp，与前序机组孔板输出参数一致；核实压差式流量表自身数据的差异，前序机组压差式流量表压差为0-50KP；此压差流量表的自身压差为0-75Kp，此处数据存在差异。对比设计文件发现压差流量表对比前序机组有换型升级。核实安装单位的仪表的标定记录，标定是按照为4-20mA对应0-75Kp来进行标定。此压差式流量表的标定直接按照仪表自身的最大量程进行标定，未与工作输出范围为0-50Kp配套孔板相匹配。根据已检查出的标定数据推算当测量仪表量程设置大于孔板的工作量程时，仪表显示的流量会比实际流量偏小。此理论值与实际试验过程的流量偏差是相互吻合的。现场根据变更管理流程将压差式流量表的测量范围重新进行标定，将4-20mA标定为0-50Kp相对应，使孔板工作压力范围与压差流量表的量程匹配。

重新启动设备冷却水泵验证，系统显示流量与设备冷却水系统管线配置的流量一致，变化不同的负荷配置，流量显示都能与配置流量相互一致。设备冷却水系统流量恢复正常。重新对设备冷却水泵重新进行各个流量点描点画线，现场测得的冷却水泵的特性曲线与泵的各项性能参数出厂性能曲线一致。设备冷却水系统流量异常问题得到了解决。此处流量异常的原因是设计文件中将压差表量程直接当作了设备的工作量程范围，未与系统选用的孔板压差进行相应的匹配。

4、结束语

在机组调试过程中会遇到各种不同种类的流量异常，问题可能是安装问题、设计问题、仪表自身的问题等。掌握或熟悉一套完整有效的流量异常的排查方法，会让调试人员在系统流量异常状态下很快的锁定问题点，针对问题及时有效的解决调试过程中的流量异常问题。通过遇到的新问题来不断检验方法的有效性，在不断面对新的问题时，使此方法得到不断的运用和补充，使其不断的完善。