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常見問題
差壓變送器在應(yīng)用中的故障診斷和分析
- 作者：卓悅
- 發(fā)布時(shí)間：2020-05-21 09:59
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一、 差壓變送器的工作原理：
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轉(zhuǎn)換為與之對應(yīng)的電信號傳遞給轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過放大等處理變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)電信號輸出。
二、差壓變送器的幾種應(yīng)用測量方式：
1. 與節(jié)流元件相結(jié)合，利用節(jié)流元件的前后產(chǎn)生的差壓值測量液體流量。
2. 利用液體自身重力產(chǎn)生的壓力差，測量液體的高度。
3. 直接測量不同管道、罐體液體的壓力差值。
三、 應(yīng)用中的故障判斷及分析
變送器在測量過程中，常常會出現(xiàn)一些故障，故障的及時(shí)判定分析和處理，對正在進(jìn)行了生產(chǎn)來說是至關(guān)重要的。我們根據(jù)日常維護(hù)中的經(jīng)驗(yàn)，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：
1) 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)下步查找，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，以查看是否電纜是否疊加約2kHz的電磁信號而干擾通訊。
2) 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。
3) 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)更換一塊，以確定原因。
4)分部檢測：將測量回路分割成幾個(gè)部分，如：供電電源、信號輸出、信號變送、信號檢測，按分部分檢查，由簡至繁，由表及里，縮小范圍，找出故障位置。
四、幾個(gè)典型測量回路的故障分析
下面我僅以導(dǎo)壓管故障為例，來分析差壓變送器測量回路故障。
1. 導(dǎo)壓管堵塞：
在儀表維護(hù)中，由于差壓變送器導(dǎo)壓管排放不及時(shí)，或介質(zhì)臟、粘等原因，正負(fù)導(dǎo)壓管堵塞是經(jīng)常發(fā)生的事。
當(dāng)實(shí)際流量由F前減小到F后時(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F后時(shí)，P-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’。
即：△P=（ P+-P0 ）-（ P-+P0′）此時(shí)變送器輸出值應(yīng)減小。
2. 正導(dǎo)壓管泄漏：
實(shí)際上，當(dāng)泄漏量非常小的時(shí)候，由于種種原因，工藝操作或儀表維修護(hù)人員很難發(fā)現(xiàn)，只有當(dāng)泄漏量大，所測流量與實(shí)際流量相比有較大誤差時(shí)才會發(fā)現(xiàn)，這時(shí)即使是實(shí)際流量上升，總是△P泄漏后<<△ P泄漏前，F(xiàn)泄漏后<3. 平衡閥泄漏：
設(shè)泄漏前壓力為P1，泄漏后壓力為P2， P1= P1+- P1- ，F(xiàn)1為平衡閥泄漏前的變送器輸出值，F(xiàn)2為平衡閥泄漏后的變送器輸出值。
我們假設(shè)管道內(nèi)流體流量在沒有變化的情況下做分析，設(shè)泄漏的壓力為PS，
則：泄漏后的正負(fù)導(dǎo)壓管的靜壓為：
P2+= P1+-PS，P2-= P1-+ PS
P2= P2+- P2- = P1-2 PS，
根據(jù)差壓與流量的關(guān)系得出F24. 氣體流量導(dǎo)壓管積液情況下的變送器測量誤差：
設(shè)正導(dǎo)壓管取壓點(diǎn)壓力為P0+，負(fù)導(dǎo)壓管取壓點(diǎn)壓力為P0-，變送器">差壓變送器正端壓力為P1+，變送器">差壓變送器負(fù)端壓力為P1-。
P0= P0+- P0-
P1= P1+- P1-
正常測量下：
P0= P1
設(shè)正常測量狀態(tài)下的流量為F，則 F=K
這里 K為常系數(shù)。
設(shè)液體水的密度為ρ，則在正導(dǎo)壓管積液高度為h+,負(fù)導(dǎo)壓管積液高度為h-的情況下：
P1+= P0++ρgh+
P1-= P0-+ρgh-
P1= P1+- P1-= （P0+）+（ρ h+）-( P-+ρ h-)= P+ρ (h+-h-)
則變送器輸出為：
F=K
當(dāng)h+>h-時(shí) 變送器實(shí)際測得的差壓增大，輸出流量信號增大。
當(dāng)h+這里，由于正壓導(dǎo)管取壓方式的原因，隨著時(shí)間的增加，h+逐漸大于h-，測得的流量也增大。
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轉(zhuǎn)換為與之對應(yīng)的電信號傳遞給轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過放大等處理變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)電信號輸出。
二、差壓變送器的幾種應(yīng)用測量方式：
1. 與節(jié)流元件相結(jié)合，利用節(jié)流元件的前后產(chǎn)生的差壓值測量液體流量。
2. 利用液體自身重力產(chǎn)生的壓力差，測量液體的高度。
3. 直接測量不同管道、罐體液體的壓力差值。
三、 應(yīng)用中的故障判斷及分析
變送器在測量過程中，常常會出現(xiàn)一些故障，故障的及時(shí)判定分析和處理，對正在進(jìn)行了生產(chǎn)來說是至關(guān)重要的。我們根據(jù)日常維護(hù)中的經(jīng)驗(yàn)，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：
1) 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)下步查找，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，以查看是否電纜是否疊加約2kHz的電磁信號而干擾通訊。
2) 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。
3) 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)更換一塊，以確定原因。
4)分部檢測：將測量回路分割成幾個(gè)部分，如：供電電源、信號輸出、信號變送、信號檢測，按分部分檢查，由簡至繁，由表及里，縮小范圍，找出故障位置。
四、幾個(gè)典型測量回路的故障分析
下面我僅以導(dǎo)壓管故障為例，來分析差壓變送器測量回路故障。
1. 導(dǎo)壓管堵塞：
在儀表維護(hù)中，由于差壓變送器導(dǎo)壓管排放不及時(shí)，或介質(zhì)臟、粘等原因，正負(fù)導(dǎo)壓管堵塞是經(jīng)常發(fā)生的事。
當(dāng)實(shí)際流量由F前減小到F后時(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F后時(shí)，P-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’。
即：△P=（ P+-P0 ）-（ P-+P0′）此時(shí)變送器輸出值應(yīng)減小。
2. 正導(dǎo)壓管泄漏：
實(shí)際上，當(dāng)泄漏量非常小的時(shí)候，由于種種原因，工藝操作或儀表維修護(hù)人員很難發(fā)現(xiàn)，只有當(dāng)泄漏量大，所測流量與實(shí)際流量相比有較大誤差時(shí)才會發(fā)現(xiàn)，這時(shí)即使是實(shí)際流量上升，總是△P泄漏后<<△ P泄漏前，F(xiàn)泄漏后<3. 平衡閥泄漏：
設(shè)泄漏前壓力為P1，泄漏后壓力為P2， P1= P1+- P1- ，F(xiàn)1為平衡閥泄漏前的變送器輸出值，F(xiàn)2為平衡閥泄漏后的變送器輸出值。
我們假設(shè)管道內(nèi)流體流量在沒有變化的情況下做分析，設(shè)泄漏的壓力為PS，
則：泄漏后的正負(fù)導(dǎo)壓管的靜壓為：
P2+= P1+-PS，P2-= P1-+ PS
P2= P2+- P2- = P1-2 PS，
根據(jù)差壓與流量的關(guān)系得出F24. 氣體流量導(dǎo)壓管積液情況下的變送器測量誤差：
設(shè)正導(dǎo)壓管取壓點(diǎn)壓力為P0+，負(fù)導(dǎo)壓管取壓點(diǎn)壓力為P0-，變送器">差壓變送器正端壓力為P1+，變送器">差壓變送器負(fù)端壓力為P1-。
P0= P0+- P0-
P1= P1+- P1-
正常測量下：
P0= P1
設(shè)正常測量狀態(tài)下的流量為F，則 F=K
這里 K為常系數(shù)。
設(shè)液體水的密度為ρ，則在正導(dǎo)壓管積液高度為h+,負(fù)導(dǎo)壓管積液高度為h-的情況下：
P1+= P0++ρgh+
P1-= P0-+ρgh-
P1= P1+- P1-= （P0+）+（ρ h+）-( P-+ρ h-)= P+ρ (h+-h-)
則變送器輸出為：
F=K
當(dāng)h+>h-時(shí) 變送器實(shí)際測得的差壓增大，輸出流量信號增大。
當(dāng)h+這里，由于正壓導(dǎo)管取壓方式的原因，隨著時(shí)間的增加，h+逐漸大于h-，測得的流量也增大。
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