超聲波液位計故障分析及維護策略分析及維護策略之二

3.2 超聲波液位計跳變
三門核電廢水、廢液處理系統以及非能動堆芯冷卻系統中采用了西門子超聲波液位計測量部分容器內液位。該批超聲波液位計為分體式液位計，變送器型號為LUT400，超聲波探頭元件為STH，總計使用了19臺。在調試和預運行過程中，該批次超聲波液位計出現了多次不同原因的跳變現象。
3.2.1 因安裝原因導致跳變
超聲波探頭在正常工作時，受發射脈沖激勵產生振動，從而發出超聲波脈沖信號。在超聲波換能器正常工作時，探頭表面能感受到機械振動。STH型探頭尺寸約為Φ51mm，而在三門核電廢水、廢液系統中，儀表是安裝于罐體上方立管上。立管尺寸為2英寸，部分探頭在安裝時與立管壁存在擠壓，摩擦現象，導致探頭元件中的超聲波換能器在脈沖振動時與管壁干涉，晶體振動不自由。從回波曲線上來看，元件收到擠壓、摩擦的情況下，超聲波液位計初始脈沖基波信號強度收到很大影響。另外根據STH手冊技術規格書，該型探頭元件的發射角為12°，過高的安裝立管導致不能滿足超聲波束發射角要求。進而使得超聲波的回波質量進一步惡化。從而導致部分液位計跳變頻繁。
采取截短立管，并對立管內壁進行打磨處理后，超聲波回波曲線質量得到明顯增強，跳變現象基本消除。
3.2.2 空罐下跳變
廢液系統中，廢液暫存箱收集來自反應堆安全殼冷卻、乏燃料池襯里泄露、設備和區域去污等廢水，共2臺不銹鋼水箱用于廢液后續處理前的暫存。每個廢液暫存箱設置一臺西門子超聲波液位計監測液位。調試期間設置超聲波液位計測量量程為0.468~5.777m，電流輸出設置為4mA對應0.533m，20mA對應5.309m。儀表調試完成后，液位在測量范圍內顯示準確，但在液體排空時，液位出現頻繁跳變。
檢查發現，罐體底部為錐形底，在罐體液位排空時，存在聚焦反射現象?？展尴?，超聲波液位計回音曲線在反射時因罐底聚焦反射現象，導致在某一個距離上回波強度會超出回波抑制曲線，且聚焦反射后被放大的回波信號并不固定，隨機出現在某個高度，從而造成識別算法在無真實液位回波的情況下，將被隨機放大的回波作為“真實”液位信號，導致頻繁跳變。
從故障液位計回波曲線（見圖5）



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