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压力变送器

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压力变送器的常见故障分析之12年工作经验总结

时间:2021-12-30 10:59:35

 摘要 :压力变送器是化工、石化等工业项目中不可或缺的测量仪器,为了保障生产的科学性与安全性,压力变送器都起到了至关重要的作用。现在被广泛使用的高精度,智能化的压力变送器,在测量方面做到了可靠性高,稳定性强,安装操作维护人性化,监测信号精准。作者工作 12年间,根据项目的设计、现场的技术支持、与同事探讨以及与厂家的交流,整理了一些有关压力变送器的故障问题,作者认为有必要就压力变送器的故障原因进行探究并提出对应的解决方案。c2E压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

 
引言
在现代工业自动化控制系统中,压力变送器使用在需要进行压力监测的工段,进行信号的采集或作为反馈信号对工艺流程起到监控调节的作用,做到安全有序的管理与控制。因为工艺介质的特性、应用条件的不同,我们要结合压力变送器测量原理与现场使用情况来分析压力变送器发生故障的原因,找到切实有效的解决方案,做到从选型到安装,从应用到维护的合理性,高效的解决问题。
 
1 压力变送器工作原理
压力变送器的测量原理并非本文的重点,在此仅对压力变送器的工作原理与分类进行简要介绍。
 
简单来说,压力变送器是利用传感器、解调器、电流检测器、放大器等,将压力的变化信号转化成控制器可以读取的标准化信号,4~20 mA DC 的电流信号为主,也有 1~5 VDC 的电压信号或通讯信号等。
 
压力变送器的类型,可以简单分为 :(1)压阻式变送器,主要是由半导体压敏材料在受压时,由于压敏电阻的压阻效应,电阻率发生变化,使电桥产生一个与压力成正比的电压信号,由此可以测得压力的变化。(2)电容式变送器,是利用测量膜片和两侧绝缘片上的电极各组成一个电容,被测介质的两种压力通过高低压室,作用到敏感元件的两侧隔离膜片上,膜片会根据受压不同产生位移,两侧电容产生变化,这个电容变化值会通过振荡和解调转化成控制器可读取的信号。(3)电感压力变送器,一般是由指针式压力表与电子远传部件组成。当压力导致压力表的弹簧管发生变形位移时,电感线圈
内的铁芯也会发生位移,电感量发生变化,这个变化值转化成直流电流 / 电压信号。(4)应变式压力变送器,也是利用压力转换成电阻值的方式来进行测量的。把两片应变片用特殊胶合剂分别沿着轴向与径向黏在应变筒上,当应变筒因受压时,电阻的应变片会出现形状变化,从而影响到阻值的大小,与压阻式的测量原理区别在于应变式变送器会引起应变材料的形状发生改变。其实,在应用条件不同,还有其他多种测量方式的压力变送器这里不再赘述。
 
2 压力变送器故障
2.1 从选型上避免压力变送器故障
在压力变送器的选型时,需要注意被测介质压力范围,选择合适的单晶硅压力变送器量程。除测量范围外,量程比也是一项非常重要的技术指标,它将影响压力变送器的测量精度。在选用时,要根据要求来选择合适的量程与量程比。另外,要注意压力变送器的非常大承压,一般会选择设计压力的 1.5 倍,但需要注意某些工况会出现脉冲或压力突增的情况,此种工况下,需要选用缓冲器作为压力变送器的保护装置,避免压力变送器受到损害。
 
同时,要根据被测介质的工艺特性来区分所选用压力变送器的测量方式及接液材质。被测介质为干燥气体或纯净液体且粘度不高时,可选用普通压力变送器,在表头前选用两阀组为维护做好准备工作 ;如被测介质为强腐蚀性液体、粘稠液体等,则需选择对应耐腐蚀的隔膜式压力变送器,还可以根据实际情况选择凸膜片的隔膜压力变送器等 ;在测量高 / 低温介质时,宜选用分体式压力变送器,利用引压管或毛细管进行取压测量。选择毛细管引压方式时,一定要注意操作温度的要求,避免在实际使用时发生导压油汽化或凝固的现象发生。
 
2.2 从安装上避免压力变送器故障
压力变送器取压点的位置,在国家标准上有明确的规定,在设计时,需严格遵守国家标准,确保自动化仪表工程项目的质量,具体安装方法可参见相关标准文件,在此不做展开赘述。
 
2.3 常见压力变送器故障类型及解决方案
(1)压力显示值异常。压力值显示异常是压力变送器常见的一种故障,产生的原因除了常见的零点漂移,量程迁移类的问题外,还有元器件损坏,传感器故障,线路故障,电磁干扰,引压管 / 毛细管问题等,需要逐项排查。
(2)元器件损坏。需考虑是否因雷击、电压过高、线路接错或线缆破损造成的短路或断路。如经查实,确有电子元器件被烧毁或物理损坏情况,则需及时更换损坏元器件或电缆,并检查仪表接地系统是否出现问题,进行及时修理维护。需关注是否有仪表进水而导致内部电子元件腐蚀情况。在电缆接口密封不严,变送器密封圈老化时易导致表内积水,从而导致内部元件损坏的故障。此时应更换损坏的元件,做好变送器的密封处理与检查。在某项目中,现场因为空间有限,变送器的电缆进线位置向上安装,导致变送器内积水,需引以为戒。
(3)传感器故障。膈膜式压力变送器的膜片,会因为介质的结晶而凝结在膜片上,或者介质中含有块状固体长期冲击膜片,造成膜片变形损坏,影响测量。这时要及时更换膜片,根据实际工况考虑增加吹扫或前端增加过滤网。
(4)线路故障。线路故障一般为内部接线,可利用万用表测电阻、电压等方式进行排查。按照变送器说明书进行接线操作,确保线路的正确连接。
(5)电磁干扰。这种故障一般比较难排查,发生频率却很高。仪表的信号电缆避免与电气高压信号电缆贴临并行,否则很容易出现信号干扰,造成通讯错误,测量值不准等问题。务必遵照标准规范要求进行距离的控制并做好屏蔽措施。变送器安装也应避开有强磁 / 电场或者强烈振动源位置。
 
(6)引压管、毛细管问题。引压管问题通常会出现由于介质的特性,非洁净介质,或粘度较高的介质,造成引压管的堵塞,不能反馈准确压力值。或引压管因长期使用,出现泄漏的现象,发生测量失准。出现这种情况,要及时更换引压管,并做好定期清洗维护工作。毛细管会因导压油耐温选择不准确而发生问题。在低温工况时需选择合适的导压油,避免造成因温度过低,导压油凝固的现象,同理,需要注意高温时,应避免导压油汽化。由此话题,引出一个案例 :某项目中,因为介质是蒸汽,采用了冷凝圈接变送器的方式,但忽略了环境温度在冬季会达到 -30 ℃以下,这就造成了虽然介质是蒸汽,但是在冬季时,冷凝圈内的液体依旧被冻结成冰,导致压力变送器无法感压。据此提醒,在仪表选型设计时,不能只考虑介质条件,需同步考虑实际使用环境 [1]。
 
2.4 变送器显示屏异常
(1)仪表无法显示。首先需要检测仪表两端电压是否供电正常,如电压不正常,则需检查信号电路是否有虚连或断连现象 ;(2)仪表显示异常。在正确接线后,在压力变送器量程范围内,调节压力,观察压力显示值的变化,来判断是否为显示屏故障。
 
2.5 电流信号输出异常
电流信号输出异常,则需要用专业测量仪器进行如下排查 :
(1)检查变送器输入输出线路是否出现短路、电缆是否有破损,元器件接线是否有接错、接反现象 ;
(2)测量变送器的供电电压是否满足 24 V,同步排查信号线路问题,是否存在干扰或者电压因距离过远有衰减问题,如有衰减,可考虑更换粗线径电缆的方式解决;
(3)需确认仪表的量程与实测值是否与采集设备的参数一致 ;采集设备是否完好。
 
3 结论
本文依据作者在生产生活中实际遇到的问题为基础,结合相关文献,整理而成。正确的仪表选用与维护,是自动控制系统正常运行的基础。压力变送器的技术随着科技进步,虽说可以轻松解决比如,减少接线错误,零点漂移,量程迁移不当等技术问题,但错误的选用或操作仍然会对压力变送器的数据传输结果造成影响。本文仅就压力变送器的使用上,根据现在使用的产品与现行标准,对有可能发生的故障问题进行整理汇总,旨在可以提供仪表从业人员一定的帮助。同时,希望可以对企业或项目组有所提醒,做好仪表的定期维护管理工作,安全生产。
 
由压力变送器的应用看向未来,希望现在有可能发生的技术问题在将来的项目中不再成为问题。现阶段,我们仍需按部就班的根据当下实际情况,选用现有的优质产品,依照国家法规标准进行科学的设计与应用 [2],在发生技术故障时,做到安全停车,科学有序的解决问题,减小损失。同时做到及时反馈,促进相应产品技术更新,推动整个行业的良性发展。
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