差壓變送器在空分裝置應用中的故障檢查與分析

1  引言 
              
　　在工業自動化生產中，差壓變送器用於壓力、壓差流量的測量，得到了非常廣泛的應用，在自動控制系統中發揮著重要作用。隨著化工、鋼鐵、食品、醫藥等企業自動化水平的不斷提高，差壓變送器的應用範圍越來越廣泛，生產中遇到的問題也越來越多，加之安裝、使用、維護人員的水平差異，使得出現的問題不能迅速解決，一定程度上影響了生產的正常進行，甚至危及生產安全，因此對現場儀表維護人員的技術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
              
　　來自雙側導壓管的差壓直接作用於變送器傳感器雙側隔離膜片上，通過膜片內的密封液傳導至測量元件上，測量元件將測得的差壓信號轉換為與之對應的電信號傳遞給轉換器，經過放大等處理變為標準電信號輸出。差壓變送器的幾種應用測量方式為：①與節流元件相結合，利用節流元件前後產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出現一些故障，故障的及時判定分析和處理，對正在投用的儀表來說是至關重要的。根據日常維護中的經驗，現總結歸納了一些判定分析方法和分析流程。

　　1) 調查法：回顧故障發生前的打火、冒煙、異味、供電變化、雷擊、潮溼、誤操作、誤維修。
              
　　2) 直觀法：觀察迴路的外部損傷、導壓管的洩漏、迴路的過熱、供電開關狀態等。
              
　　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，否則可進行下一步查找。如：智能差壓變送器不能正常hart遠程通訊，可將電源從表體上斷開，用現場另加電源的方法為變送器通電進行通訊，以查看電纜是否疊加約2khz的電磁信號而幹擾通訊。

　　短路檢測：在保證安全的情況下，將相關部分迴路直接短接，如：差變送器輸出值偏小，可將導壓管斷開，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，觀察變送器輸出，以判斷導壓管路的堵、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生故障，可臨時更換1塊，以確定原因。
              
　　分部檢測：將測量迴路分割成幾個部分，如：供電電源、信號輸出、信號變送、信號檢測，按分部檢查，由簡至繁，由表及裡，縮小範圍，找出故障位置。

3  典型故障案例分析 
           
　　3.1導壓管堵塞
              
　　以正導壓管堵塞為例來分析導壓管堵塞出現的故障現象。如2010年10月16日，河南煤化集團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，經查看是由於介質有髒物，其導壓管排放不及時導致正導壓管堵塞。經排放、疏通後指示恢復正常。試分析當流量增加時，對變送器(變送器本身進行輸出信號開方)輸出的影響。

　　設原流量為f1，δp1= p1+- p1- ，f1＇=k√ δp1，f1＇為變化前的變送器輸出值。設增加後的流量為f2，(即：f2> f1)， δp2= p2+- p2- ，f2＇=k√ δp2，f2＇為流量增加後的變送器輸出值。
              
　　由於正壓管堵塞，則當實際流量分別為f1、f2時，p1+=p2+；當流量增加時，p2-出現如下變化：因為實際流量增加為f2，則與原流量f1時相比，管道內的靜壓力也相應增加，設增加值為p0，同時p2-因管道中流體流速的增加而產生的靜壓減小，減小值為p0＇，此時p2-與p1- 的關係為：
 
            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p0=p0＇時 則：f2＇=k√ δp2 =k√ δp1　，f2＇＝f1＇變送器輸出不變。
          
　　 當p0>p0＇時 則：f2＇=k √ δp2=k√ δp1＋（p0＇-p0） ，f2＇當p0f1＇變送器輸出變大。
              
　　當流量減小時，對變送器(變送器本身進行輸出信號開方)輸出的影響。
              
　　設原流量為f1，δp1= p1+- p1- ，f1`=k√ δp1 ，f1`為變化前的變送器輸出值。
           
　　設減小後的流量為f2，(即：f1>f2)，  δp2= p2+- p2- ，f2＇=k√ δp2 ，f2＇為流量減小後的變送器輸出值。
              
　　由於正壓管堵塞，則當實際流量分別為f1、f2時，p1+=p2+；當實際流量由f1減小到f2時，管道中的靜壓也相應的降低，設降低值為p0；同時，當實際流量下降至f2時，p2-值也要因為管內流體流速的降低而升高，設升高值為p0＇。此時，p2-與p1-的關係為：

            p2-= p1-- p0+ p0＇
            δp2= p2+- p2-= p1+-( p1--p0+ p0＇ )= δp1+( p0-p0＇)
            f2＇= k√ δp2 = k√ δp1+p0-p0＇)
           
　　這樣：
 
            當p0=p0＇時 則：f2＇= k√ δp2 =k√ δp1 ，  f2＇=f1＇變送器輸出不變。
            當p0>p0＇時 則：f2＇=k√ δp2 =k√ δp1+(p0-p0＇)，f2＇> f1＇變送器輸出變大。
            當p0   一般情況下，導壓管堵的原因主要是由於測量導壓管不定期排汙或測量介質粘稠、帶顆粒物、被測介質遇低溫結晶所致等。
              
　　防範措施：測量導壓管要定期排汙；給儀表加伴熱保溫；當測量介質為易堵物時，應加隔離液或衝洗水。