1 引言
在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中,,差壓變送器用于壓力、壓差流量的測量,,得到了非常廣泛的應(yīng)用,,在自動(dòng)控制系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。隨著化工、鋼鐵,、食品,、醫(yī)藥等企業(yè)自動(dòng)化水平的不斷提高,差壓變送器的應(yīng)用范圍越來越廣泛,,生產(chǎn)中遇到的問題也越來越多,,加之安裝、使用,、維護(hù)人員的水平差異,,使得出現(xiàn)的問題不能迅速解決,一定程度上影響了生產(chǎn)的正常進(jìn)行,,甚至危及生產(chǎn)安全,,因此對(duì)現(xiàn)場儀表維護(hù)人員的技術(shù)水平提出了更高要求。
2 工作原理與故障診斷
2.1差壓變送器工作原理
來自雙側(cè)導(dǎo)壓管的差壓直接作用于變送器傳感器雙側(cè)隔離膜片上,,通過膜片內(nèi)的密封液傳導(dǎo)至測量元件上,,測量元件將測得的差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為與之對(duì)應(yīng)的電信號(hào)傳遞給轉(zhuǎn)換器,經(jīng)過放大等處理變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸出,。差壓變送器的幾種應(yīng)用測量方式為:①與節(jié)流元件相結(jié)合,,利用節(jié)流元件前后產(chǎn)生的差壓值測量液體流量,如圖1所示,;②利用液體自身重力產(chǎn)生的壓力差,,測量液體的高度,如圖2所示,;③直接測量不同管道,、罐體液體的壓力差值,如圖3所示,。
2.2差壓變送器故障診斷
變送器在測量過程中常常會(huì)出現(xiàn)一些故障,,故障的及時(shí)判定分析和處理,對(duì)正在投用的儀表來說是至關(guān)重要的,。根據(jù)日常維護(hù)中的經(jīng)驗(yàn),,現(xiàn)總結(jié)歸納了一些判定分析方法和分析流程。
1) 調(diào)查法:回顧故障發(fā)生前的打火,、冒煙,、異味、供電變化,、雷擊、潮濕,、誤操作,、誤維修。
2) 直觀法:觀察回路的外部損傷,、導(dǎo)壓管的泄漏,、回路的過熱,、供電開關(guān)狀態(tài)等。
3) 檢測法:檢測法分為斷路檢測,、短路檢測,、替換檢測、分部檢測,。
斷路檢測:將懷疑有故障的部分與其它部分分開來,,查看故障是否消失,如果消失,,則確定故障所在,,否則可進(jìn)行下一步查找。如:智能差壓變送器不能正常hart遠(yuǎn)程通訊,,可將電源從表體上斷開,,用現(xiàn)場另加電源的方法為變送器通電進(jìn)行通訊,以查看電纜是否疊加約2khz的電磁信號(hào)而干擾通訊,。
短路檢測:在保證安全的情況下,,將相關(guān)部分回路直接短接,如:差變送器輸出值偏小,,可將導(dǎo)壓管斷開,,從一次取壓閥外直接將差壓信號(hào)直接引到差壓變送器雙側(cè),觀察變送器輸出,,以判斷導(dǎo)壓管路的堵,、漏的連通性。
替換檢測:將懷疑有故障的部分更換,,判斷故障部位,。如:懷疑變送器電路板發(fā)生故障,可臨時(shí)更換1塊,,以確定原因,。
分部檢測:將測量回路分割成幾個(gè)部分,如:供電電源,、信號(hào)輸出,、信號(hào)變送、信號(hào)檢測,,按分部檢查,,由簡至繁,由表及里,,縮小范圍,,找出故障位置。
3 典型故障案例分析
3.1導(dǎo)壓管堵塞
以正導(dǎo)壓管堵塞為例來分析導(dǎo)壓管堵塞出現(xiàn)的故障現(xiàn)象。如2010年10月16日,,河南煤化集團(tuán)中原大化公司空分裝置中的流量變送器ft-01501輸出突然下降,,經(jīng)查看是由于介質(zhì)有臟物,其導(dǎo)壓管排放不及時(shí)導(dǎo)致正導(dǎo)壓管堵塞,。經(jīng)排放,、疏通后指示恢復(fù)正常。試分析當(dāng)流量增加時(shí),,對(duì)變送器(變送器本身進(jìn)行輸出信號(hào)開方)輸出的影響,。
設(shè)原流量為f1,δp1= p1+- p1- ,,f1'=k√ δp1,,f1'為變化前的變送器輸出值。設(shè)增加后的流量為f2,,(即:f2> f1),, δp2= p2+- p2- ,f2'=k√ δp2,,f2'為流量增加后的變送器輸出值,。
由于正壓管堵塞,則當(dāng)實(shí)際流量分別為f1,、f2時(shí),,p1+=p2+;當(dāng)流量增加時(shí),,p2-出現(xiàn)如下變化:因?yàn)閷?shí)際流量增加為f2,,則與原流量f1時(shí)相比,管道內(nèi)的靜壓力也相應(yīng)增加,,設(shè)增加值為p0,,同時(shí)p2-因管道中流體流速的增加而產(chǎn)生的靜壓減小,減小值為p0',,此時(shí)p2-與p1- 的關(guān)系為:
p2 -= p1-+ p0- p0'
則:δp2= p2+- p2- = p1+-( p1-+ p0- p0')= δp1+( p0-'p0)
則:f2`= k√ δp2=k√ δp1+( p0'- p0 )
這樣:當(dāng)p0=p0'時(shí) 則:f2'=k√ δp2 =k√ δp1 ,,f2'=f1'變送器輸出不變。
當(dāng)p0>p0'時(shí) 則:f2'=k √ δp2=k√ δp1+(p0'-p0) ,,f2'當(dāng)p0f1'變送器輸出變大,。
當(dāng)流量減小時(shí),對(duì)變送器(變送器本身進(jìn)行輸出信號(hào)開方)輸出的影響,。
設(shè)原流量為f1,,δp1= p1+- p1- ,f1`=k√ δp1 ,,f1`為變化前的變送器輸出值,。
設(shè)減小后的流量為f2,,(即:f1>f2), δp2= p2+- p2- ,,f2'=k√ δp2 ,f2'為流量減小后的變送器輸出值,。
由于正壓管堵塞,,則當(dāng)實(shí)際流量分別為f1、f2時(shí),,p1+=p2+,;當(dāng)實(shí)際流量由f1減小到f2時(shí),管道中的靜壓也相應(yīng)的降低,,設(shè)降低值為p0,;同時(shí),當(dāng)實(shí)際流量下降至f2時(shí),,p2-值也要因?yàn)楣軆?nèi)流體流速的降低而升高,,設(shè)升高值為p0'。此時(shí),,p2-與p1-的關(guān)系為:
p2-= p1-- p0+ p0'
δp2= p2+- p2-= p1+-( p1--p0+ p0' )= δp1+( p0-p0')
f2'= k√ δp2 = k√ δp1+p0-p0')
這樣:
當(dāng)p0=p0'時(shí) 則:f2'= k√ δp2 =k√ δp1 ,, f2'=f1'變送器輸出不變。
當(dāng)p0>p0'時(shí) 則:f2'=k√ δp2 =k√ δp1+(p0-p0'),,f2'> f1'變送器輸出變大,。
當(dāng)p0 一般情況下,導(dǎo)壓管堵的原因主要是由于測量導(dǎo)壓管不定期排污或測量介質(zhì)粘稠,、帶顆粒物,、被測介質(zhì)遇低溫結(jié)晶所致等。
防范措施:測量導(dǎo)壓管要定期排污,;給儀表加伴熱保溫,;當(dāng)測量介質(zhì)為易堵物時(shí),應(yīng)加隔離液或沖洗水,。
3.2導(dǎo)壓管泄漏
以正導(dǎo)壓管泄漏來分析導(dǎo)壓管泄漏出現(xiàn)的故障現(xiàn)象,。如河南煤化集團(tuán)中原大化空分裝置的流量變送器ft-0311的流量測量方式為:節(jié)流孔板+差壓變送器,2011年3月21日,,其指示突然偏低,。經(jīng)過檢查,二次儀表(dcs)組態(tài)及電信號(hào)回路工作正常,,變送器送檢定室標(biāo)定正常,,于是懷疑問題出現(xiàn)出導(dǎo)壓管上,經(jīng)細(xì)心檢查,,發(fā)現(xiàn)正導(dǎo)壓管焊接不好造成泄漏所致,,經(jīng)過補(bǔ)焊堵漏后,,流量測量恢復(fù)正常。
防范措施:合理做好導(dǎo)壓管的防腐蝕而減少導(dǎo)壓管出現(xiàn)沙眼,;導(dǎo)壓管的接口處螺絲要上緊以防松動(dòng),。
正導(dǎo)壓管泄漏的現(xiàn)象是變送器輸出下降、上升及不變,。當(dāng)流量增加時(shí),,負(fù)壓管靜壓下降為p0,正壓管漏壓為ps,。若p0=ps,,其流量計(jì)示值不變;若p0>ps,,其流量計(jì)示值升高,;若,p0 而當(dāng)流量下降時(shí),,變送器輸出總是小于實(shí)際流量,。
經(jīng)過典型故障案例,對(duì)使用差壓變送器的測量回路由于導(dǎo)壓管原因造成回路測量故障做了一些分析,,這幾種故障都是在儀表設(shè)備維護(hù)中非常常見的,。通過分析可以看到,無論是導(dǎo)壓管堵塞,,還是導(dǎo)壓管泄漏,,同樣的故障,其表征出來的現(xiàn)象有時(shí)并不同,,所以我們?cè)诜治鰡栴}時(shí)應(yīng)該是辯證的,,具體情況具體分析。
4 結(jié)束語
以上探討了差壓變送器的安裝方法,、注意事項(xiàng)及差壓變送器測量回路故障的診斷,,運(yùn)用此分析可為中原大化公司節(jié)能降耗,提高其經(jīng)濟(jì)效益,。實(shí)際上,,由于壓力變送器與差壓變送器測量應(yīng)用上的相通性原因,文中有些方法也同樣適用于壓力變送器的安裝和故障診斷,。同時(shí)作者希望通過本文的討論能夠?yàn)樽x者提供差壓變送器在應(yīng)用中的常見故障診斷與處理方面一定的借鑒意義,。