摘要：通过分析某研究堆差压变送器的性能变化和所采取的老化管理措施，讨论差压变送器防老化管理和维护保养的措施。

差压变送器在研究堆中的应用十分广泛，涉及堆出入口流量、稳压器液位及一次水流量等安全相关参数的测量，对反应堆安全运行具有重要意义。部分变送器不易更换，部分所处环境存在电离辐射，变送器内也可能存在放射性介质，这对仪表的长期正常使用和测量精度会带来一定影响。笔者针对差压变送器在研究堆这一特殊环境下的维护管理进行讨论，对相似的核电厂环境及其他工况下的差压变送器管理具有借鉴意义。

1、工作原理

本研究堆采用的都是电容式差压变送器，该类变送器有高、低两个腔室，通过两个腔室不同的压力作用于敏感元件引起其位移，造成电容变化，经电路处理后输出正比于差压值的电流信号。电信号通过电压/电流转换器，经运算后送至计算机与显示仪表［1］。电容式差压变送器测量原理如图1所示。

目前有多参数、双法兰等多种新型一体式差压变送器，其主要结构特征是将信号处理模块内置于变送器内，使经过处理的电信号可直接送至显示仪表，一体式差压变送器结构示意图如图2所示。

2老化与误差分析

2.1老化影响因素

核电厂中的差压变送器可能会因老化而性能下降。例如，在核电厂运行期间或事故发生后，变送器可能会因老化或故障而产生漂移、降级。因此需要对变送器进行定期测试、校准来评估预测其老化机理，识别运行中可能出现的非预期行为或退化，来确定所需的纠正措施。

2.1.1变送器类型

根据工作原理，差压变送器可分为电容式、扩散硅式及EJA型智能变送器等，其中研究堆和核电厂常采用电容式差压变送器。电容式差压变送器利用弹性元件受压变形来改变由可移动测压弹性膜片与固定极板组成的可变电容的电容值，通过测量由电容改变引起的电流值变化来测量压差。长期在辐照、高温、高压工况下运行使用可

能导致差压变送器的膜盒性能下降，影响其测量精度［2］。

2.1.2接口与管线

传感管线中可能存在残留的工艺流体，部分流体长期存在会腐蚀传感管线，降低变送器的稳定性。实际应用中也存在因接口老化而导致漏液、影响测量精度的问题。对于流量测量的差压变送器，还存在一次元件（孔板、弯管、流量喷嘴及文丘里管等）老化带来的测量精度影响［3］。

2.1.3环境应激源

研究堆环境中存在许多会影响变送器性能的外部因素，如温度、湿度、电离辐射及振动等［4］。

温度。主要影响变送器的电子设备，长期服役于高温环境会导致电子设备内的芯片、二极管及晶闸管等元件性能下降甚至失效，缩短电子设备寿命。同时高温也会加快水分子通过密封件的扩散，增加湿度影响。

湿度。影响变送器的电子设备，并可能导致内部部件腐蚀。在核电厂运行期间存在很多蒸汽区域，这些地方湿度可达100%。长期工作在这种工况下会使变送器的有机聚合物密封件腐蚀失效，使水蒸气渗透到变送器中。此外高湿度还可能导致电子电路短路，也会削弱绝缘体的绝缘性能。

辐射。研究堆、核电厂部分厂房电离辐射较大，这会使变送器的弹性体、塑料及金属结构等材料受到损伤。辐射也会导致密封件脆化开裂，增加填充液的粘度，影响电子设备。

瞬变压力。差压变送器在运行工况中经常会受到小压力波动干扰，在停堆及其他突发事件下则会持续受到较大的压力波动。这些瞬变压力不仅会干扰变送器的测量准确度，还可能加速机械系统中零件的磨损和松动。

表1总结了可能导致差压变送器响应时间变慢、测量精度降低或完全失效的老化效应实例［5］。

2.2误差分析

差压变送器通常每年需校准1次，以某研究堆每年的校准数据为例定量分析研究堆环境对变送器的老化影响。

2.2.1测量不确定度u1（p）

该研究堆采用的是电容式差压变送器，该变送器自1998年启用，每年都校准合格。早期校准采用平均测量误差的方式，数据见表2。由于未计算测量工具等引入的不确定度，因此根据测量误差进行不确定度分量换算。

2.2.2多功能校验仪引入的标准不确定度u2（p）

多功能校验仪准确度等级为0.1级，输出电流范围为10-10~10-3A，按均匀分布评定，置信因子kj取3√，则其引入的电流不确定度u2（I）为：

该变送器量程为20MPa，将u2对应的4~20mA电流信号换算成u2（p），即u2（p）=0.725kPa。

2.2.3标准压力发生器引入的标准不确定度u3（p）

校验所使用的标准压力发生器#大觉对误差a为3.36×10-6A，置信概率p按95%计算，则置信因子kj=1.96，按照正态分布评定，其引入的不确定度u3（I）为：

式中I0———电流输出下限；Id———电流输出值；Im———电流量程；pm———差压量程；u3（p）———差压不确定度。将u3（I）代入式（1）得：u3（p）=0.824kPa。

2.2.4合成不确定度UB（p）

合成不确定度