研究关于压力变送器在高静压下的测量偏差

摘要：压力变送器参与逻辑表决，产生汽水失配、压力变送器高等信号，用于触发反应堆停堆、安全注入、蒸汽管线隔离等保护逻辑。其测量的准确性、可靠性直接影响到机组的安全运行。本文结合福清1号机组TP1VVP53试验期间的经验反馈，详细介绍了压力变送器的零点修正过程，以及当试验数据超差时，压力变送器新量程的计算方式和标定过程。

1 压力变送器的测量原理
福清1号机组压力变送器的测量采用差压测量原理。蒸汽发生器产生的饱和蒸汽通过蒸汽发生器顶部的弯管，利用流体的惯性原理产生差压Δp st。该压力差的大小与饱和蒸汽的密度ρst、饱和蒸汽的平均流速v、饱和蒸汽作圆周运动的曲率半径d有关。他们之间遵循作圆周运动物体都必须遵循的牛顿运动定律的有关规律，因此可以推导出Δp st与v之间的关系式如下：

再根据蒸汽的平均流速v与蒸汽质量流量Q st的关系就可以得到以下流量计算公式：

在现场实际应用中，我们使用ROSEMOUNT 1154系列的差压变送器测量Δpst。由于蒸汽质量流量与蒸汽密度、压力、温度等多个参数有关，而这些参数的变化可能造成压力变送器测量出现偏差。在饱和蒸汽工况下，使用压力查得的蒸汽密度与使用温度查得的蒸汽密度相同[1]，福清核电厂采用压力补偿的方法修正压力变送器。

2 压力变送器标定
为保证福清1号机组压力变送器测量通道的有效性，需要在机组热停堆到满功率期间执行调试规程《TP1VVP53 验证蒸汽发生器给水流量和压力变送器测量通道》。由于试验周期较长（4个月左右），需提前确认试验期间1VVP001-006MD在校验有效期内，确保其测量精度满足要求。

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2.1 压力变送器变送器的零点修正
压力变送器在机组正常运行期间，处于6.61MPa的高静压下。《1号机组罗斯蒙特压力变送器竣工文件》中指出，高静压下1154系列差压变送器会产生零点漂移和量程漂移。

在福清1号机组热停堆工况下，主控操纵员确认主蒸汽隔离阀、主蒸汽旁路阀已关闭，并关闭大气释放阀。二回路负荷为零时，通知现场工作人员记录当前状态下压力变送器的读数，并调整变送器的输出为4.02mA（出于侧重安全性的考虑，更易于触发汽水失配信号）。

2.2 压力变送器变送器的量程修正
机组功率提升至15% FP、30% FP、50% FP、75%FP、87%FP、100%FP时，记录每个功率平台的压力变送器Q st，压力变送器需满足以下两点准则：

式中，Q FW0为SG50给出的给水参考流量，Q bd为蒸汽排污流量，Q st为压力变送器，ξ0、ξbd、ξst为测量不确定度。TP1VVP53中压力变送器测量通道在1号机组满功率之前的试验数据均满足C4准则，但100%FP的试验数据偏差过大，不满足C2准则。

2.2.1 压力变送器变送器的量程修正原理
为满足C2准则，需重新标定压力变送器的量程，以减小Q FW0与Q st之间的偏差。理想状态下，变送器量程标定后Q st'=Q FW0。变送器量程计算公式如下所示

根据100 %FP的试验数据和公式（5）可以计算出1VVP001-006MD的新量程[3]，见表1。

2.2.2 压力变送器变送器的量程修正及DCS软件参数修改
福清1号机组后撤至热停堆平台时，按照新量程对1VVP001-006MD进行校验。并在校验完成后，重新执行压力变送器变送器在高静压下的零点修正，并修改DCS组态
中的相关参数。

福清1号机组重新到达满功率平台时，压力变送器变送器测量通道的试验数据均满足C2和C4准则，这说明试验过程中新量程的计算方法和修正方案是可用的。

3 结语
本文结合福清1号现场实际情况讲解了执行TP1VVP53的过程，详细叙述了福清1号机组压力变送器新量程的计算方法和标定方案。在机组上行期间重新执行试验，且试验数据满足验收准则，证明了试验方法的正确有效。