温度与压力仪表传感器的老化管理与对策-课件.ppt

1、2022-8-4秦山核电公司 柳正均2022-8-4 核电厂老化影响的仪控（I&C）部件的分类。受老化影响的传感器的分类。温度和压力仪表传感器 中子通量探测器（略）参考资料2022-8-4核电厂仪控（I&C）设备受老化的影响有代表性的部分有以下四类：传感器（温度、压力、液位、流量传感器、中子探测器等）电气与电子设备 继电器 电缆与连接器 2022-8-4 环境条件影响 老化对传感器性能的影响 温度和压力仪表传感器的老化管理方法 2022-8-4 核电厂温度和压力传感器因受环境效应影响导致传感器校准值和响应时间的劣化。下面分析这些环境效应实例：热效应 长期处于受热环境影响仪表材料的特性。温度计和

2、热电偶 热效应导致绝缘损坏 压力变送器 热效应导致送变器密封件老化，湿气进入变送器外壳里的电子设备，引起线路板性能下降。2022-8-4 温度效应 湿度效应降低绝缘性能，引起金属部件生锈，产生分流或断路，发生影响传感器性能的其他各种问题。温度效应 温度循环引起材料的膨胀和收缩，从而产生相应的应力，使传感器或材料过度疲劳、损伤，从而影响传感器的性能和使用寿命。2022-8-4 振动和机械撞击 振动和机械撞击使得传感器的部件、冷加工的引线和材料的疲劳，特别在高温条件下，振动和撞击使得绝缘和其它材料的移位或重新配置，导致传感器性能下降。电离辐射效应 热与辐射效应影响材料特性并且改变传感器的输出性能。

3、辐射是对设备性能最有害的。2022-8-4 腐蚀 安装时由于电缆护套的损伤，可能渗入外界的物质，这涉及到热电偶电缆（特别是无机绝缘的电缆）形成附加的电极，将引起错误的读数。2022-8-4 热和温度效应的老化性能影响 （1）老化影响传感器的稳态（校准）和动态（响应时间）性能。（2）老化影响变送器的输出产生高频噪音。经过长期的循环，该问题造成送变器的不可运行或不可利用。2022-8-4 振动和机械撞击的老化性能影响 （1）振动和机械撞击可以引起传压管线故障，传感器部件的松动，使传感器离开工艺过程而变得无效。（2）振动和热冲击可以影响温度传感器的响应时间，如RTD或T/C在传感器顶端有即使毫米数据

4、的气隙，响应时间也会大幅度地增加。2022-8-4（3）就振动和热冲击而言，会引起传感器内绝缘材料间隙的重新分布，造成响应时间的变化。特别在核电厂高温环境中使用的传感器。老化对核电厂压力变送器的潜在影响见下表2022-8-4性能降级潜在原因受影响的性能校准（标定）精度响应时间部分或全部失去充液制造缺陷高压充液的降级由于辐射或热效应充液的粘性变化对于力平衡变送器，机械连杆的疲劳，磨损及卡涩压力波动和浪涌腐蚀和氧化密封失效，湿气进入变送器电子线路板由于辐射和热效应，使密封材料脆化和密封失效。由于工艺管线的液体泄漏到传感器的充液中导致传感器温度变化，充液的粘度变化等密封失效制造缺陷传感器灵敏元器件破

5、裂电子元器件参数数值改变热、辐射、湿度效应电源电压变化维修波纹管和膜片弹性系数改变机械疲劳压力循环所至2022-8-4 噪音分析技术的应用 核电厂温度和压力传感器的性能主要取决于它的标定精度和响应时间。温度和压力传感器老化管理通过定期校准和响应时间测试来完成。（1）在线测试技术噪音分析技术。验证传感器的标定精度和响应时间数值。（2）可以在线检测传感器管线的堵塞。由于传感管线的堵塞，会引起在检测工艺压力、液位或流量变化时有延迟，即响应时间增加。2022-8-4LCSR和TDR的使用 LCSR（回路电流阶跃响应法）TDR（时域反射计）验证电缆和传感器满意的性能和功能。在线漂移监测技术的使用 大多数

6、电厂压力变送器至少每个燃料循环标定一次。现场标定靠手工调整，现正进行自动标定以减少试验时间和人员的辐射剂量。在线标定验证技术可以用来确认已经超差的变送器，改进了安全性能，对变送器进行有效的标定（大修期间）。2022-8-4交叉标定法 核电厂定期在线校正电阻温度探测器（RTD）和热电偶（T/C）使用一种称为交叉标定法技术。在电厂启动或停堆期在三点或更多的较大的间距的温度点使用交叉法采集数据，可以得到一个新的标定报告，以鉴别超差。下表总结了核电厂传感器的老化管理技术，在该表中包括正在使用的中子探测器的老化管理方法。2022-8-4传感器性能指标试验方法RTD标定精度/稳定度交叉标定响应时间LCSR

7、试验电气参数绝缘电阻，回路电阻，电容I&C电缆/接头电缆导体特性TDR和LCSR试验电缆绝缘和护套的材料特性TDR，DC电阻，AC阻抗，柔软性，化学分析压力、液位和流量变送器标定精度/稳定性在线标定验证响应时间噪音分析和PI试验压力脉冲管线、传感器管线阻塞、失效、泄漏、噪音分析标定精度/稳定性在线标定验证，趋势分析，实验，物理模型，神经网络中子探测器标定精度/稳定性用中子源进行量热标定和常规标定响应时间噪音分析电缆和连接器TDR、DC和AC阻抗测量热电偶标定精度/稳定性交叉标定响应时间LCSR，噪音分析不均匀性，附加电极，反接LCSR试验，绝缘电阻试验，回路电阻试验电缆和电连接器TDR、LCS

8、R、DC和AC阻抗测量2022-8-4中子通量探测器 经验表明，中子通量探测器的响应时间通常随着老化而增加。因此一些核电厂测量中子探测器的响应时间来监测老化对这些探测器的性能影响。使用与压力变送器测试相同的噪音分析技术进行中子通量探测器的响应时间测量。中子探测器的响应时间测量的另一种方法在20世纪70年代末和80年代处开始使用，并由NRC推荐，见管理导则RG 1.118“传感器响应时间试验”。2022-8-4 因篇幅有限，有关中子通量探测器的种类，核电厂使用的中子通量探测器的老化机理及老化对通量探测器的性能影响，秦山核电厂关于中子通量探测器的老化管理实践等将在有关文献中介绍 2022-8-4M

9、anagement of ageing of I&C equipment in nuclear power plants,IAEA-TECDOC-1147 June 2000Hashemian,H.m,etal.,advanced instrumentation and maintenance technologies for nuclear power plants,US NRC,report number NUREG/CR-5501(september 2019)Hashemian,H.m,long term performance and ageing characteristics o

10、f nuclear plant pressure transmitters,US NRC,NUREG/CR-5851(march 1993)Hashemian,H.m,effects of ageing on response time of nuclear power plants pressure sensors,US NRC,NUREG/CR-5383(June 1989)Hashemian,H.m,ageing of nuclear plant resistance temperature detectors,US NRC,NUREG/CR-5560(June 1990)2022-8-

11、4NUREG-0800,NRCs standard review plan,第七章之附录13,HICB-13“RTD”的标定国际电工委员会，IEC标准“nuclear reactors response time in resistance temperature detectors(RTDs-in-situ measurements)”,Rep.CEI/IEC-1224(1993)美国仪表协会ISA standard S 67.06(1984),response time testing of nuclear safety-related instrumentation channels in nuclear power plants