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上海自?xún)x四廠差壓變送器在空分裝置應(yīng)用中的故障檢查與分析
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(cè)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(lái)越廣泛，生產(chǎn)中遇到的問(wèn)題也越來(lái)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(wèn)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(chǎng)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(lái)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(guò)膜片內(nèi)的密封液傳導(dǎo)至測(cè)量元件上，測(cè)量元件將測(cè)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(guò)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(cè)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(cè)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(cè)量液體的高度，如圖2所示；③直接測(cè)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(cè)量過(guò)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(lái)說(shuō)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(guò)熱、供電開(kāi)關(guān)狀態(tài)等。
3）檢測(cè)法：檢測(cè)法分為斷路檢測(cè)、短路檢測(cè)、替換檢測(cè)、分部檢測(cè)。
斷路檢測(cè)：將懷疑有故障的部分與其它部分分開(kāi)來(lái)，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(kāi)，用現(xiàn)場(chǎng)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(cè)：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(kāi)，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(cè)：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(cè)：將測(cè)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(cè)，按分部檢查，由簡(jiǎn)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(lái)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(kāi)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(kāi)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(cè)量導(dǎo)壓管不定期排污或測(cè)量介質(zhì)粘稠、帶顆粒物、被測(cè)介質(zhì)遇低溫結(jié)晶所致等。
防范措施：測(cè)量導(dǎo)壓管要定期排污；給儀表加伴熱保溫；當(dāng)測(cè)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(lái)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(cè)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(guò)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(wèn)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(guò)補(bǔ)焊堵漏后，流量測(cè)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(guò)典型故障案例，對(duì)使用差壓變送器的測(cè)量回路由于導(dǎo)壓管原因造成回路測(cè)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(jiàn)的。通過(guò)分析可以看到，無(wú)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(lái)的現(xiàn)象有時(shí)并不同，所以我們?cè)诜治鰡?wèn)題時(shí)應(yīng)該是辯證的，具體情況具體分析。
4結(jié)束語(yǔ)
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(cè)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(cè)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(guò)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(jiàn)故障診斷與處理方面一定的借鑒意義。