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当差压变送器在应用中的故障诊断与分析

发布时间:2021-09-11 21:04:23 阅读: 来源:插件机厂家
当差压变送器在应用中的故障诊断与分析

差压变送器在应用中的故障诊断与分析

1、引言

在工业自动化生产中,差压变送器用于压力压差流量的测量,得到了非常广泛应用,在自动控制系统中发挥重要的作用。随着石化、钢铁、造纸、食品、医药企业自动化水平的不断提高,差压变送器的应用范围越来越广泛,生产中遇到的问题也越来越多,加之安装、使用、维护人员的水平差异,使得出现的问题不能迅速解决,一定程度上影响了生产的正常进行,甚至危及生产安全,因此对现场仪表维护人员的技术水平提出了更高要求。

2、工作原理与故障诊断

2.1 差压变送器工作原理

来自双侧导压管的差压直接作用于变送器传感器双侧隔离膜片上,通过膜片内的密封液传导至测量元件上,测量元件将测得的差压信号转换为与之对应的电信号传递给转换器,经过放大等处理变为标准电信号输出。差压变送器的几种应用测量方式:

(1) 与节流元件相结合,利用节流元件的前后产生的差压值测量液体流量,如图1所示。

(2) 利用液体自身重力产生的压力差,测量液体的高度,如图2所示。

(3) 直接测量不同管道、罐体液体的压力差值,如图3所示。

图1 流体流量测量 图2 液位高度测量 图3 管路间差压测量

差压变送器的安装包括导压管的敷设、电气信号电缆的敷设、差压变送器的安装。

2.2 差压变送器故障诊断

变送器在测量过程中,常常会出现一些故障,故障的及时判定分析和处理,对正在进行了生产来说是至关重要的。我们根据日常维护中的经验,总结归纳了一些判定分析方法和分析流程。

(1) 调查法:回顾故障发生前的打火、冒烟、异味、供电变化、雷击、潮湿、误操作、误维修。

(2) 直观法:观察回路的外部损伤、导压管的泄漏,回路的过热,供电开关状态等。

(3) 检测法:

断路检测:将怀疑有故障的部分与其它部分分开来,查看故障是否消失,如果消失,则确定故障所在,否则可进行下一步查找,如:智能差压变送器不能正常Hart远程通讯,可将电源从仪表本体上断开,用现场另加电源的方法为变送器通电进行通讯,以查看是否电缆是否叠加约2kHz的电磁信号而干扰通讯。

短路检测:在保证安全的情况下,将相关部分回路直接短接,如:差变送器输出值偏小,可将导压管断开,从一次取压阀外直接将差压信号直接引到差压变送器双侧,观察变送器输出,以判断导压管路的堵、漏的连通性。

替换检测:将怀疑有故障的部分更换,判断故障部位。如:怀疑变送器电路板发生故障,可临时更换一块,以确定原因。

分部检测:将测量回路分割成几个部分,如:供电电源、信号输出、信号变送、信号检测,按分部分检查,由简至繁,由表及里,缩小范围,找出故障位置。

3、典型故障案例

3.1 导压管堵塞

以正导压管堵塞为例来分析导压管堵塞出现的故障现象。在仪表维护中,由于差压变送器导压管排放不及时,或介质脏、粘等原因,容易发生正负导压管堵塞现象,其表现特征为:变送器输出下降、上升或不变。当流量增加时,对变送器(变送器本身进行输出信号开方)输出的影响:

设原流量为F1, P然后再逐渐加速1= P1+- P1- ,F’1=K ,F’1为变化前的变送器输出值,

设增加后的流量为F2,(即:F2> F1), P2= P2+- P2- ,F’2=K ,F’2为流量增加后的变送器输出值。

由于正压管堵塞,则当实际流量分别为F1、F2时,P1+= P2+;

当流量增加时,P2-出现如下变化:因为实际流量增加为F2,则与原流量F1时相比,管道内的静压力也相应增加,设增加值为P0,同时P2- 因管道中流体流速的增加而产生的静压减小,减小值为P0?,此时P2-与P1- 的关系为:

P2- = P1-+ P0- P0?

则: P2= P2+- P2- = P1+-( P1-+ P0- P0?)= P1+( P0?-P0)

则: F’现=K = K

这样:

当 P0=P0?时 则:F’2=K =K F’2= F’1 变送器输出不变。

当 P0>P0?时 则: F’2=K =K ,F’2 F1), P2= P2+- P2- ,F’2=K ,F’2为流量减小后的变送器输出值。

由于正压管堵塞,则当实际流量分别为F1、F1时,P1+= P2+;

当实际流量由F1减小到F2时,管道中的静压也相应的降低,设降低值为P0;同时,当实际流量下降至F2时,P2-值也要因为管内流体流速的降低而升高,设升高值为P0’。

此时,P2-与P1-的关系为:-

P2-= P1-- P0+ P0’

P2= P2+- P2-= P1+-( P1-- P0+ P0’)= P1+( P0- P0’)

所以在不用时应予以隔离F’2=K = K

这样:

当 P0=P0?时 则:F’2=K =K F’2= F’2 变送器输出不变;

当 P0>P0?时 则: F’2=K =K ,F’2> F’1,变送器输出变大;

当 P0F1),F’2=K ,F’2为流量增加后的变送器输出值。

因流量增加,管道静压增加为P0,随着流速的增大,实际压管静压减小为P0?,正压管泄漏降压下降为Ps

则:P2+= P1++P0-Ps,P2- = P1- +P0- P0?

P2= P2+- P2- = P1+( P0? - Ps)

那么

当:P0?=Ps 正压导管泄漏,而流量上升时,变送器输出不变

当:P0?>Ps 正压导管泄漏,而流量上升时,变送器输出增加

当:P0?

图4

本测量系统刚投用时工作正常,运行一段时间以后,测得的流量逐渐变大,放空后正常,工作一段时间后,测得的流量又逐渐变大。

经过检查,二次仪表(DCS)组态及电信号回路工作正常,变送器送检定室标定正常,用侧漏仪表查双侧导管正常。经过分析,为煤气脱水干燥不净,煤气中含水,由于液体自上而下流动,部分水聚集于孔板正压测,并逐渐沿正压导压管流动集中至最下端,造成正负导压管中积液高度不一至,差压变送器测量出现正向误差,显示为流量增大。

分析:

设正导压管取压点压力为P+,负导压管取压点压力为P-,差压变送器正端压力为P+?,差压变送器负端压力为P-?。

P= P+- P-

P’= P+?- P-?

正常测量下:

P= P?

设正常测量状态下的流量为F,则 F=K

这里 K为常系数。

设液体水的密度为ρ,则在正导压管积液高度为h+,负导压管积液高度为h-的情况下:

P+?= P++ρgh+

P-?= P-+ρgh中铝山东企业是座落在淄博市的老牌央企-

P?= P+?- P-?= P++ρ h+-( P-+ρ h-)= P+ρ (h+-h-)

则变送器输出为:

F?=K

当h+>h-时 变送器实际测得的差压增大,输出流量信号变大,

当h+

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