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壓力變送器的常見故障分析之12年工作經驗總結
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壓力變送器的常見故障分析之12年工作經驗總結

時間:2021-12-30 10:59:35

 摘要 :壓力變送器是化工、石化等工業項目中不可或缺的測量儀器,為了保障生產的科學性與安全性,壓力變送器都起到了至關重要的作用,F在被廣泛使用的高精度,智能化的壓力變送器,在測量方面做到了可靠性高,穩定性強,安裝操作維護人性化,監測信號精準。作者工作 12年間,根據項目的設計、現場的技術支持、與同事探討以及與廠家的交流,整理了一些有關壓力變送器的故障問題,作者認為有必要就壓力變送器的故障原因進行探究并提出對應的解決方案。c2E壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

 
引言
在現代工業自動化控制系統中,壓力變送器使用在需要進行壓力監測的工段,進行信號的采集或作為反饋信號對工藝流程起到監控調節的作用,做到安全有序的管理與控制。因為工藝介質的特性、應用條件的不同,我們要結合壓力變送器測量原理與現場使用情況來分析壓力變送器發生故障的原因,找到切實有效的解決方案,做到從選型到安裝,從應用到維護的合理性,高效的解決問題。
 
1 壓力變送器工作原理
壓力變送器的測量原理并非本文的重點,在此僅對壓力變送器的工作原理與分類進行簡要介紹。
 
簡單來說,壓力變送器是利用傳感器、解調器、電流檢測器、放大器等,將壓力的變化信號轉化成控制器可以讀取的標準化信號,4~20 mA DC 的電流信號為主,也有 1~5 VDC 的電壓信號或通訊信號等。
 
壓力變送器的類型,可以簡單分為 :(1)壓阻式變送器,主要是由半導體壓敏材料在受壓時,由于壓敏電阻的壓阻效應,電阻率發生變化,使電橋產生一個與壓力成正比的電壓信號,由此可以測得壓力的變化。(2)電容式變送器,是利用測量膜片和兩側絕緣片上的電極各組成一個電容,被測介質的兩種壓力通過高低壓室,作用到敏感元件的兩側隔離膜片上,膜片會根據受壓不同產生位移,兩側電容產生變化,這個電容變化值會通過振蕩和解調轉化成控制器可讀取的信號。(3)電感壓力變送器,一般是由指針式壓力表與電子遠傳部件組成。當壓力導致壓力表的彈簧管發生變形位移時,電感線圈
內的鐵芯也會發生位移,電感量發生變化,這個變化值轉化成直流電流 / 電壓信號。(4)應變式壓力變送器,也是利用壓力轉換成電阻值的方式來進行測量的。把兩片應變片用特殊膠合劑分別沿著軸向與徑向黏在應變筒上,當應變筒因受壓時,電阻的應變片會出現形狀變化,從而影響到阻值的大小,與壓阻式的測量原理區別在于應變式變送器會引起應變材料的形狀發生改變。其實,在應用條件不同,還有其他多種測量方式的壓力變送器這里不再贅述。
 
2 壓力變送器故障
2.1 從選型上避免壓力變送器故障
在壓力變送器的選型時,需要注意被測介質壓力范圍,選擇合適的單晶硅壓力變送器量程。除測量范圍外,量程比也是一項非常重要的技術指標,它將影響壓力變送器的測量精度。在選用時,要根據要求來選擇合適的量程與量程比。另外,要注意壓力變送器的非常大承壓,一般會選擇設計壓力的 1.5 倍,但需要注意某些工況會出現脈沖或壓力突增的情況,此種工況下,需要選用緩沖器作為壓力變送器的保護裝置,避免壓力變送器受到損害。
 
同時,要根據被測介質的工藝特性來區分所選用壓力變送器的測量方式及接液材質。被測介質為干燥氣體或純凈液體且粘度不高時,可選用普通壓力變送器,在表頭前選用兩閥組為維護做好準備工作 ;如被測介質為強腐蝕性液體、粘稠液體等,則需選擇對應耐腐蝕的隔膜式壓力變送器,還可以根據實際情況選擇凸膜片的隔膜壓力變送器等 ;在測量高 / 低溫介質時,宜選用分體式壓力變送器,利用引壓管或毛細管進行取壓測量。選擇毛細管引壓方式時,一定要注意操作溫度的要求,避免在實際使用時發生導壓油汽化或凝固的現象發生。
 
2.2 從安裝上避免壓力變送器故障
壓力變送器取壓點的位置,在國家標準上有明確的規定,在設計時,需嚴格遵守國家標準,確保自動化儀表工程項目的質量,具體安裝方法可參見相關標準文件,在此不做展開贅述。
 
2.3 常見壓力變送器故障類型及解決方案
(1)壓力顯示值異常。壓力值顯示異常是壓力變送器常見的一種故障,產生的原因除了常見的零點漂移,量程遷移類的問題外,還有元器件損壞,傳感器故障,線路故障,電磁干擾,引壓管 / 毛細管問題等,需要逐項排查。
(2)元器件損壞。需考慮是否因雷擊、電壓過高、線路接錯或線纜破損造成的短路或斷路。如經查實,確有電子元器件被燒毀或物理損壞情況,則需及時更換損壞元器件或電纜,并檢查儀表接地系統是否出現問題,進行及時修理維護。需關注是否有儀表進水而導致內部電子元件腐蝕情況。在電纜接口密封不嚴,變送器密封圈老化時易導致表內積水,從而導致內部元件損壞的故障。此時應更換損壞的元件,做好變送器的密封處理與檢查。在某項目中,現場因為空間有限,變送器的電纜進線位置向上安裝,導致變送器內積水,需引以為戒。
(3)傳感器故障。膈膜式壓力變送器的膜片,會因為介質的結晶而凝結在膜片上,或者介質中含有塊狀固體長期沖擊膜片,造成膜片變形損壞,影響測量。這時要及時更換膜片,根據實際工況考慮增加吹掃或前端增加過濾網。
(4)線路故障。線路故障一般為內部接線,可利用萬用表測電阻、電壓等方式進行排查。按照變送器說明書進行接線操作,確保線路的正確連接。
(5)電磁干擾。這種故障一般比較難排查,發生頻率卻很高。儀表的信號電纜避免與電氣高壓信號電纜貼臨并行,否則很容易出現信號干擾,造成通訊錯誤,測量值不準等問題。務必遵照標準規范要求進行距離的控制并做好屏蔽措施。變送器安裝也應避開有強磁 / 電場或者強烈振動源位置。
 
(6)引壓管、毛細管問題。引壓管問題通常會出現由于介質的特性,非潔凈介質,或粘度較高的介質,造成引壓管的堵塞,不能反饋準確壓力值;蛞龎汗芤蜷L期使用,出現泄漏的現象,發生測量失準。出現這種情況,要及時更換引壓管,并做好定期清洗維護工作。毛細管會因導壓油耐溫選擇不準確而發生問題。在低溫工況時需選擇合適的導壓油,避免造成因溫度過低,導壓油凝固的現象,同理,需要注意高溫時,應避免導壓油汽化。由此話題,引出一個案例 :某項目中,因為介質是蒸汽,采用了冷凝圈接變送器的方式,但忽略了環境溫度在冬季會達到 -30 ℃以下,這就造成了雖然介質是蒸汽,但是在冬季時,冷凝圈內的液體依舊被凍結成冰,導致壓力變送器無法感壓。據此提醒,在儀表選型設計時,不能只考慮介質條件,需同步考慮實際使用環境 [1]。
 
2.4 變送器顯示屏異常
(1)儀表無法顯示。首先需要檢測儀表兩端電壓是否供電正常,如電壓不正常,則需檢查信號電路是否有虛連或斷連現象 ;(2)儀表顯示異常。在正確接線后,在壓力變送器量程范圍內,調節壓力,觀察壓力顯示值的變化,來判斷是否為顯示屏故障。
 
2.5 電流信號輸出異常
電流信號輸出異常,則需要用專業測量儀器進行如下排查 :
(1)檢查變送器輸入輸出線路是否出現短路、電纜是否有破損,元器件接線是否有接錯、接反現象 ;
(2)測量變送器的供電電壓是否滿足 24 V,同步排查信號線路問題,是否存在干擾或者電壓因距離過遠有衰減問題,如有衰減,可考慮更換粗線徑電纜的方式解決;
(3)需確認儀表的量程與實測值是否與采集設備的參數一致 ;采集設備是否完好。
 
3 結論
本文依據作者在生產生活中實際遇到的問題為基礎,結合相關文獻,整理而成。正確的儀表選用與維護,是自動控制系統正常運行的基礎。壓力變送器的技術隨著科技進步,雖說可以輕松解決比如,減少接線錯誤,零點漂移,量程遷移不當等技術問題,但錯誤的選用或操作仍然會對壓力變送器的數據傳輸結果造成影響。本文僅就壓力變送器的使用上,根據現在使用的產品與現行標準,對有可能發生的故障問題進行整理匯總,旨在可以提供儀表從業人員一定的幫助。同時,希望可以對企業或項目組有所提醒,做好儀表的定期維護管理工作,安全生產。
 
由壓力變送器的應用看向未來,希望現在有可能發生的技術問題在將來的項目中不再成為問題,F階段,我們仍需按部就班的根據當下實際情況,選用現有的優質產品,依照國家法規標準進行科學的設計與應用 [2],在發生技術故障時,做到安全停車,科學有序的解決問題,減小損失。同時做到及時反饋,促進相應產品技術更新,推動整個行業的良性發展。
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