钠回路过程检测系统设计、调试经验总结

吕鹏

摘 要 今年来，随着金属钠作为介质的回路应用日益广泛。本文基于作者多年的设计调试经验，向大家概述了钠回路过程检测系统的设计、调试，重点介绍了钠回路过程检测系统各类仪表常见的故障问题和解决方法。通过本文的经验介绍，对钠回路设计、安装、调试和运行起到一些实用参考价值

关键词 钠回路；过程检测系统；仪表

中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）160-0148-02

1 概述

钠回路过程检测系统的功能在于提供适当的测量与显示手段，监测回路系统在正常运行、事故，以及事故后的过程参数（温度、流量、压力、压差、液位、钠泄漏、等）。在过程参数异常时，提供事故或应急报警触点信号和警告报警触点信号。

钠回路过程检测系统是由钠回路中安装的各类仪表和连接电缆、接线箱、测量机柜及计算机监控系统组成。

2 主要测量手段及安装方式

2.1 温度

温度传感器选用K型铠装热电偶。设备和管道壁面安装的测温热电偶是采用固定压片将传感器的顶端固定在被测设备的安装面的方式安装（如图1）。

2.2 压力

钠压力传感器选用可靠的高温介质压力传感器。

用于其它介质的压力、压差变送器选用工业部门广泛使用的1151型电容式压力、压差变送器。选用弹簧管式压力表作为就地压力指示仪表。

2.3 液位

钠液位计选用电感式钠液位计。对于其它介质采用电容式液位计。

2.4 流量

钠介质流量主要采用永磁式钠流量计。

测量其它介质（油、水、气）流量的流量计系依据不同管道内径选择的涡街流量变送器。

2.5 钠泄漏

探测设备钠泄漏管道管钠泄漏的传感器采用双丝结构的钠泄漏探测器。

3 钠回路过程检测系统设计

钠回路过程检测系统的设计考虑到安全原则、可用性原则。根据钠回路的准备实现的功能需求开展设计：编制钠回路过程检测系统设计说明书，依据《自动化仪表选型设计规定》开展仪表选型工作以及施工图设计工作等。施工图设计时应充分考虑仪表设备安装位置和后续运行、维修等因素。例如选取容器液位测量仪表时，应考虑空间位置，若选择电容式物位变送器，需考虑容器上部安装高度是否合适；后续拆卸检修更换时，上部空间是否合适，不应有其他设备阻碍拆卸检修更换等。

4 钠回路过程检测系统调试及故障问题分析

调试分为过程检测系统仪表通道调试和钠回路综合调试。

仪表的测量通道调试：对于输出模拟量信号的仪表通道是采用标准信号源在仪表测量通道信号输入端加载标准信号，将标准信号值与计算机显示值进行比对，误差和变差应在允许范围内，以保证测量通道（电缆、接线箱、测量机柜、计算机监控系统）的准确度、精度、安全性和可靠性。对于输出开关量的仪表通道采用短路或断开的方式进行检测。钠回路综合调试是钠回路进钠后，进行的钠回路整体功能性调试。

在不同的调试阶段会遇到不同的故障问题，现将调试过程中各类仪表遇到的出现频率较多的故障问题及解决进行总结。

4.1 测温热电偶测量误差较大

热电偶作为测量温度的仪表普遍用在各种工艺回路中，经常会遇到热电偶测量不准确的问题。本文归纳了几种常见的热电偶测量不准确问题，具体如下。

1）测温热电偶通道测量调试时，温度显示值与标准信号输入值有相对恒定的偏差如表1，此类问题主要可能原因是热电偶的冷端补偿问题。对于此类问题的解决，可采用标准信号源对热电偶的测量通道进行矫正，调整冷端补偿在合理误差范围内。

2）常温时测温热电偶显示环境温度，在温度上升时则温度显示反而下降，甚至显示负的温度示值（如表2）。此类问题是由于热电偶的补偿导线与热电偶的正负极接反造成的，分段查看热电偶接线端，将错接的电缆进行重新端接。

3）测温热电偶升温时，温度示值上升速率非常缓慢。例如：某段钠管道设定加热速率为12℃/min，实际温度上升数值如表3。这类问题产生的原因是测温段没有与安装面贴紧，或由于固定热电偶测温段的压片翘起导致测温段没有紧贴安装面，就会产生给设备升温时，温度示值上升速率却非常缓慢。

4）测温热电偶升温时，温度示值上升速率非常快。这类问题主要的产生原因是热电偶的安装太靠近设备加热丝、加热环等加热元件，如表4。

5）断偶问题。造成热电偶断偶现象的原因大致有几种：（1）热电偶损坏；（2）电缆损坏；（3）接线端损坏或接线端子氧化导致虚接；（4）测温模块损坏。遇到问题可采用万用表测量热电偶阻值和加载标准信号等方式进行传感器和测量通道的检测。

4.2 涡街流量变送器

涡街流量变送器普遍用于工艺回路中，用以测量回路介质的流量。常见问题是涡街流量变速器使用时，就地显示正常，远传无显示。涡街流量传感器一般采用两线制或四线制，这类问题主要出现在两线制的流量传感器中，如图2。原因分析：涡街流量传感器就地表头有显示，说明给传感器供电电源正常，那么原因就是传感器的测量信号没有传输至二次表或测量柜。首先确定二次表或测量机柜接收信号的模块是正极接收测量信号还是负极接收测量信号；然后检查流量传感器，正负极是否都有测量信号输出。通常传感器的正负极均有信号，但部分厂家出产的传感器有负极接传感器外壳的现象，从而导致负极上没有测量信号输出，与此同时选择的二次表或测量机柜的模块是采用负极接收测量信号，则会出现上述问题。此时需解除传感器负极接地的设置或更换接收信号模块等方式解决问题。

4.3 泄漏探测器

钠回路中装有钠泄漏探测器，该探测器通常是由两根金属丝和绝缘体组成（如图2），其检测原理是在探测器两断加载电压，当有金属介质泄漏时，造成两根探测器短路，以达到金属介质泄漏的目的。该探测器使用时经常出现误报警的现象，主要原因：1）安装时，探测器与包裹管路的不锈钢皮接触导致短路或接地；2）钠回路路升温时由于热胀造成探测器与不锈钢皮接触导致传感器两根金属丝短路或接地。

4.4 永磁钠流量计

钠回路通常采用永磁式钠流量计（图3）进行钠流量测量，其测量原理是基于法拉第电磁感应定律，当钠流量计管路中介质流动时，在两块永久磁钢形成的磁场中切割磁力线，从而在垂直于磁场和介质流动方向的一对磁极上产生感应电动势，通过测量电动势的大小来确定管路中的钠流量。调试中发现，当永磁钠流量计管路中没介质流动的情况下，依然有流量显示值。经现场勘查，为发现有电磁干扰现象，因此对永磁钠流量计进行了测试：

采用万用表永磁钠流量计的磁极顶部和根部以及引出线进行了信号测量，结果如表5。

根据上表分析，初步判断是由于电缆引线的材料不同，产生了附加电动势。因此对该流量计进行了改造：1）缩短电极；2）更换材质相同的电缆引线。改造完成后，经检验该永磁钠流量计输出信号为-0.034mV，在流量计输出信号值的允许误差范围内。

5 结论

综上所述，随着液态钠作为介质的回路系统广泛应用在工业领域，钠回路过程检测系统设计、调试是钠回路正常运行至关重要的工作。本文从钠回路过程检测系统设计、调试常见问题出发，总结过程检测系统设计调试常见问题和处理方法，为过程检测系统设计调试问题处理提供依据。为过程检测系统运行检修工作提供依据。