壓力變送器的故障診斷及解析

摘要:本文介紹了壓力變送器的工作原理和常見故障的診斷和解析。依據(jù)日常的維修經(jīng)驗(yàn),給出了一些故障處理過(guò)程和處理方法,有助于日后壓力變送器現(xiàn)場(chǎng)故障的快速解決。
       壓力變送器是工業(yè)實(shí)踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境,涉及石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè)。壓力變送器是壓力檢測(cè)系統(tǒng)的重要組成部分。由各種壓力敏感元件將被測(cè)氣體或液體的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電流信號(hào)(4-20mA),以供給顯示儀表進(jìn)行二次測(cè)量,顯示壓力值。目前鄭州分公司普遍使用的是智能壓力變送器，智能壓力變送器以微處理器為核心，以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ),具有精度高、可靠性高、穩(wěn)定性好、能進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊、能夠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)組態(tài)、能與PLC進(jìn)行數(shù)字通訊等特點(diǎn)。隨著工業(yè)的發(fā)展,壓力變送器的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，在應(yīng)用的過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題也就越來(lái)越多，因安裝、使用和維護(hù)人員的技術(shù)的差異,也造成了出現(xiàn)問(wèn)題不能及時(shí)的進(jìn)行維修,對(duì)生產(chǎn)以及安全造成了極大的隱患。本文就從現(xiàn)場(chǎng)的維護(hù)維修的目的出發(fā),根據(jù)壓力變送器常見的問(wèn)題,提出自己的一些體會(huì),希望對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的維修人員有所幫助。
1.工作原理
       在油氣管道中采用的是智能式壓力變送器,智能式壓力變送器主要有電容式壓力變送器和擴(kuò)散硅式壓力變送器兩種類型。
1.1電容式壓力變送器
       測(cè)量膜盒內(nèi)充以填充液(硅油),中心感應(yīng)膜片(可動(dòng)電極)1.和其兩邊弧形固定電極分別形成電容C1和C2,當(dāng)被測(cè)壓力加在測(cè)量側(cè)3的隔離膜片4上后,通過(guò)腔內(nèi)填充液的液壓傳遞,將被測(cè)壓力引入到中心感應(yīng)膜片,使中心感應(yīng)膜片產(chǎn)生位移,因而使中心感應(yīng)膜片與兩邊弧形固定電極的間距不再相等，從而使C1和C2的容量不再相等,通過(guò)轉(zhuǎn)換部分的檢測(cè)和放大,轉(zhuǎn)換為420mA的直流電流信號(hào)輸出。

1一中心感應(yīng)膜片(可動(dòng)電極);2一固定電極;3一測(cè)量側(cè);4一隔離膜片
1.2擴(kuò)散硅式壓力變送器
       v以N型單晶硅膜片作敏感元件，通過(guò)擴(kuò)展雜質(zhì)使其形成四個(gè)P型電阻,并組成電橋。當(dāng)膜片受力后,由于半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)，電阻值發(fā)生變化,使電橋有相應(yīng)輸出。

       當(dāng)介質(zhì)的壓力信號(hào)作用于傳感器時(shí)，壓力傳感器就將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)差分放大和輸出放大器放大，最后經(jīng)V/A電壓電流轉(zhuǎn)換成與被測(cè)介質(zhì)的壓力成線性對(duì)應(yīng)關(guān)系的4-20mA標(biāo)準(zhǔn)電流輸出信號(hào)。
2、應(yīng)用中的故障判斷及分析
       壓力變送器大部分故障都是在安裝和使用不當(dāng)造成的，歸納起來(lái)有以下方面。第一、一次元件堵塞或安裝形式不對(duì),取壓點(diǎn)不合理;第二、變送器過(guò)程法蘭中有雜物,造成測(cè)量死區(qū);第三、變送器接線不正確,電壓過(guò)高或過(guò)低,線路虛接;第四、安裝方式和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要求技術(shù)不符。根據(jù)油氣管道SCADA系統(tǒng)壓力變送器常見故障現(xiàn)象的分析、判斷和處理經(jīng)驗(yàn),總結(jié)了以下故障和分析解決過(guò)程,僅供參考。.
2.1站控機(jī).上無(wú)指示
(1)可能電源保險(xiǎn)燒斷,檢查電源保險(xiǎn),更換新的。
(2)可能儀表電纜接地，檢查儀表電纜，排除接地故障。.
(3)可能儀表防爆接線盒內(nèi)進(jìn)水了,排除盒內(nèi)積水,并加固密封。
(4)使用有Hart功能的手操器連接變送器,如果連接不上(連接正確,設(shè)備完好),變送器模塊損壞,更換變送器變送模塊。
(5)可能計(jì)算機(jī)模件通道有故障,由工藝告訴計(jì)算機(jī)處理。
(6)可能供電電壓太低,檢查電路,排除其相應(yīng)故障。
(7)可能儀表電源正負(fù)極接反,檢查并改正接線。
(8)可能儀表輸出超量程過(guò)大,排除其故障。
2.2現(xiàn)場(chǎng)儀表指示正常,但站控機(jī)指示偏低
(1)可能儀表電纜負(fù)極接地,檢查儀表電纜,排除接地故障。
(2)可能儀表本身負(fù)極有接地故障,檢查儀表負(fù)極接線端子,排除其接地故障,或更換新儀表。
(3)可能PLC、站控機(jī)與儀表量程設(shè)定不一致,檢查、核對(duì)儀表和PLC掌控機(jī)的設(shè)定量程。
2.3儀表指示不準(zhǔn)
(1)可能零位不準(zhǔn)或漂移,重新調(diào)整零位，并檢查是否零漂。
(2)未帶沖洗軸的儀表,可能正負(fù)引壓管、膜盒出有雜質(zhì)堵塞,疏通并把雜質(zhì)排放干凈;帶沖洗軸的儀表,可能正負(fù)引壓管、膜盒出有重雜質(zhì)堵塞，打沖洗軸或用打壓泵疏通;帶反吹掃的儀表,可能正負(fù)引壓管、膜盒出有雜質(zhì)堵塞,反吹掃系統(tǒng)有些堵,疏通并把雜質(zhì)排放干凈。
(3)可能引壓管、三閥組等各接頭處有滲漏,檢查漏電并處理。
(4)可能量程不準(zhǔn)，重新校驗(yàn)儀表。
(5)可能供電電壓偏低,檢查電路,排除其相應(yīng)故障。
(6)可能站控機(jī)與儀表量程設(shè)定不一致,檢查、核對(duì)儀表和
PLC掌控機(jī)的設(shè)定量程。
2.4儀表變化不靈敏
(1)可能阻尼過(guò)大，調(diào)整阻尼。.
(2)可能引壓管、膜盒出有重雜質(zhì)堵塞,疏通并把雜質(zhì)排放干凈。
(3)可能調(diào)節(jié)閥動(dòng)作不靈敏,檢查并處理好調(diào)節(jié)閥故障。
2.5儀表波動(dòng)較大
(1)可能阻尼過(guò)小,調(diào)整阻尼。
(2)可能工藝本身波動(dòng),和工藝一起確認(rèn)。
(3)可能PID參數(shù)調(diào)節(jié)不當(dāng),協(xié)助工藝調(diào)整PID參數(shù)。
3、壓力變送器的日常維護(hù)
(1)防止渣滓在導(dǎo)管內(nèi)沉積。
(2)導(dǎo)壓管應(yīng)安裝在溫度波動(dòng)小的地方。
(3)首先應(yīng)當(dāng)防止壓力變送器與腐蝕性或過(guò)熱的介質(zhì)接觸。
(4)測(cè)量液體壓力時(shí),取壓口應(yīng)開在流程管道的側(cè)面,以避免沉積積渣。
(5)測(cè)量液體壓力時(shí),壓力變送器的安裝位置應(yīng)避免液體的沖擊,以免壓力變送器過(guò)壓損壞。
(6)接線時(shí),將電纜穿過(guò)防水接頭或繞性管并擰緊密封螺帽，以防雨水等通過(guò)電纜滲漏進(jìn)變送器殼體內(nèi)。
(7)冬季發(fā)生冰凍時(shí),安裝在室外的壓力變送器必須采取防凍措施,避免引壓口內(nèi)的液體因結(jié)冰體積膨脹,導(dǎo)致傳感器損失。
(8)冬季發(fā)生冰凍時(shí),安裝在室外的變送器必須采取防凍措施,避免引壓口內(nèi)的液體因結(jié)冰體積膨脹,導(dǎo)致傳感器損失。
(9)測(cè)量氣體壓力時(shí),取壓口應(yīng)開在流程管道頂端,并且壓力變送器也應(yīng)安裝在流程管道上部,以便積累的液體容易注入流程管道中。
4、結(jié)語(yǔ);
       在工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)達(dá)的今天,壓力變送器在工業(yè)控制當(dāng)中扮演著重要的角色,參與了工業(yè)監(jiān)視和控制,因此,對(duì)壓力變送器故障的正確判斷,有助于生產(chǎn)的盡快恢復(fù),同時(shí)也是安全生產(chǎn)的巨大保障。