差壓變送器是一種在各類化工等工業(yè)領(lǐng)域非常普遍使用的壓力測量儀表，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差壓變送器傳感器雙側(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。
差壓變送器不僅作差壓值的測量，通過對于差壓值的分析與計(jì)算，可對于三種物理量測量：
一、測量壓力。直接從管道上接一取壓管，通過差壓變送器與二次表即可測量其壓力。
二、測量流量。通過流量孔板前后的壓差接入差壓變送器與一開方二次表配套即可測出管道中的流量。
三、測量阻力。如要測量進(jìn)塔與出塔的壓差。分別在進(jìn)口和出口的地方接一取壓管接入差壓變送器，再與一二次表配套即可測量出其塔阻。
因此隨著社會工業(yè)化發(fā)展, 石化、鋼鐵自動化水平的不斷提高,差壓變送器的應(yīng)用范圍越來越廣泛,在生產(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。因此對現(xiàn)場儀表維護(hù)人員的技術(shù)水平提出了更高要求。
適合使用差壓變送器的場景：
用于防止管道中的介質(zhì)直接進(jìn)入變送器里，感壓膜片與變送器之間靠注滿流體的毛細(xì)管連接起來。它用于測量液體、氣體或蒸汽的液位、流量和壓力，然后將其轉(zhuǎn)變成4～20mA DC信號輸出。
差壓變送器適用于下述幾種測控情況：
●高溫下粘稠介質(zhì)
●易結(jié)晶的介質(zhì)
●帶有固體顆?；驊腋∥锏某恋硇越橘|(zhì)
●強(qiáng)腐蝕或劇毒性介質(zhì)可消除導(dǎo)壓管泄漏污染周圍環(huán)境現(xiàn)象的發(fā)生；可免去采用隔離液時(shí)，因測量信號的不穩(wěn)定，需要經(jīng)常補(bǔ)充隔離液的繁瑣工作。
●連續(xù)精確測量界面和密度遠(yuǎn)傳裝置可避免不同瞬間介質(zhì)的交混，從而使測量結(jié)果真實(shí)地反映過程變化的實(shí)際情況。
●衛(wèi)生清潔要求很高的場合如食品、飲料和醫(yī)藥工業(yè)生產(chǎn)中，不僅要求變送器接觸介質(zhì)部位符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，并且應(yīng)便于沖洗，以防止不同批量介質(zhì)的交叉污染。
一、 應(yīng)用中的故障判斷及分析
差壓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。
1.1 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。
1.2 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。
1.3 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。
二、 對幾種典型故障的分析
2.1 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。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,容易發(fā)生正負(fù)導(dǎo)壓管堵塞現(xiàn)象,其表現(xiàn)特征為:變送器輸出下降、上升或不變。
當(dāng)流量增加時(shí),對變送器(變送器本身進(jìn)行輸出信號開方)輸出的影響:
設(shè)原流量為F1,P1=P1+-P1-,F’1=K,F’1為變化前的變送器輸出值,
設(shè)增加后的流量為F2,(即:F2>F1),P2=P2+-P2-,F’2=K,F’2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:P2=P2+-P2-=P1+-(P1-+P0-P0')=P1+(P0'-P0) 則:F’現(xiàn)=K=K 這樣:當(dāng)P0=P0'時(shí) 則:F’2=K=K F’2=F’1變送器輸出不變。
當(dāng)P0>P0'時(shí) 則:F’2=K=K,F’2 當(dāng)P0F’1,變送器輸出變小。
當(dāng)流量減小時(shí),對變送器(變送器本身進(jìn)行輸出信號開方)輸出的影響。
設(shè)原流量為F1,P1=P1+-P1-,F’1=K,F’1為變化前的變送器輸出值。
設(shè)減小后的流量為F2,(即:F2>F1),P2=P2+-P2-,F’2=K,F’2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、F1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’ P2=P2+-P2-=P1+-(P1--P0+P0’)=P1+(P0-P0’) F’2=K=K 這樣:當(dāng)P0=P0'時(shí) 則:F’2=K=K F’2=F’2變送器輸出不變; 當(dāng)P0>P0'時(shí) 則:F’2=K=K,F’2>F’1,變送器輸出變大;當(dāng)P0
一般情況下,導(dǎo)壓管的堵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、帶顆粒物等原因造成。
2.2 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。某加熱爐儀表控制閥用凈化風(fēng)總管線的流量測量方式為:節(jié)流孔板+差壓變送器。裝置生產(chǎn)正常時(shí)的用風(fēng)流量基本是穩(wěn)定的,但在后期的生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)用風(fēng)流量比正常值下降了很多。
經(jīng)過檢查,二次儀表(DCS)組態(tài)及電信號回路工作正常,變送器送檢定室標(biāo)定正常,于是懷疑問題出現(xiàn)出導(dǎo)壓上,經(jīng)過檢查,由于正導(dǎo)壓管焊接不好造成泄漏所至,經(jīng)過補(bǔ)焊堵漏后,流量測量恢復(fù)正常。
下面我們分析正導(dǎo)壓管泄漏時(shí)反映出的故障現(xiàn)象。
正導(dǎo)壓管泄漏的現(xiàn)象是:變送器輸出下降、上升及不變
分析:當(dāng)流量上升時(shí),對變送器(變送器本身進(jìn)行輸出信號開方)輸出的影響 設(shè)原流量為F1,P1=P1+-P1-,F’1=K,F’1為變化前的變送器輸出值,
設(shè)增加后的實(shí)際流量為F2,(即:F2>F1),F’2=K,F’2為流量增加后的變送器輸出值。
因流量增加,管道靜壓增加為P0,隨著流速的增大,實(shí)際壓管靜壓減小為P0',正壓管泄漏降壓下降為Ps 則:P2+=P1++P0-Ps,P2-=P1-+P0-P0' P2=P2+-P2-=P1+(P0'-Ps)
那么當(dāng):P0'=Ps正壓導(dǎo)管泄漏,而流量上升時(shí),變送器輸出不變
當(dāng):P0'>Ps正壓導(dǎo)管泄漏,而流量上升時(shí),變送器輸出增加
當(dāng):P0' 當(dāng)流量下降時(shí),對變送器(變送器本身進(jìn)行輸出信號開方)輸出的影響設(shè)下降后的實(shí)際流量為F2,即:F2 則:P2+=P1+-P0-Ps,P2-=P1--P0+P0' P2=P2+-P2-=P1-(Ps+P0’) F’2=K=K 即:當(dāng)流量下降時(shí),變送器輸出總是小于實(shí)際流量。
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。
以上我們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,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,本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
