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压力变送器的故障诊断以及工作原理分析

作时间:2018-05-15  来源:  作者:
   

       摘要:作为工业实践中最重要的一种传感器,压力变送器在石油行业得到了广泛的应用,而且随着技术的发展,压力变送器的应用领域也越来越广阔。压力变送器可以实现对气体、液体等压力信号的转换,将其转换为4一20 mA的电流信号,二次仪表就可以进行测量、指示和调节。目前我国压力变送器的发展比较成熟,在工业中取得了良好的应用效果,但是在实际生产中仍然遇到各种各样的问题,不利于生产的正常运行。压力变送器的诊断和维护是一项重要的工作,只有正确使用和维护压力变送器才能确保设备的长期稳定运行。主要介绍了压力变送器的工作原理,讨论了压力变送器的故障分析方法,最后提出了压力变送器故障诊断维修的几种方法。

 
前言
        压力变送器的应用范围越来越广泛,使用过程中需要解决的问题也逐渐凸显出来,这就要求具有高水平的安装、使用和维护技术人员,掌握正确的使用方法,在使用过程中,能够及时诊断故障并采取措施,有效排除压力变送器的故障,确保设备的正常运行。
 
1、压力变送器的工作原理
        压差变送器测量系统的安装包括三个部分,即导压管的敷设、电气信号电缆的敷设以及压差变送器的安装。在压力变送器工作过程中,通过隔离膜片和硅油将介质的压力传送给中心的测量膜片,双侧隔离膜片上会受到来自于双侧导压管的压差,在这里测量膜片发挥弹性元件的功能,在压差的作用下发生变形。测量膜片的位移和压差之间存在正比例关系,而且在膜片位移的影响下,差动电容器的电容量也会随之变化,测量电路将其转换为4一20 mA的直流电流信号。
图1为压力变送器的测量原理示意。
压力变送器工作原理示意图 
        以1151型变送器为例进行分析,该型号压力变送器没有中心轴,固定极板是球面,而且该变送器具有对称的两室结构。当完成玻璃与金属胚体烧
结工作后,形成一个球形的凹面。最后在玻璃表面镀一层金属薄膜,这样一个固定的极板就形成了。两个固定极板之间,焊接测量膜片,进而形成了一个活动式的极板。处于固定极板外侧的隔离膜片负责传递来自硅油的压力。当膜片受到压力作用时,就会传送到测量膜片,在压力作用下测量膜片发生变形,进而导致电容活动极板和球面固定极板的相对位置也发生变化,电容发生改变,在电机线路的作用下将其转换为4一20 mA的直流电信号。若存在过电压时,首先得到保护的是测量膜片,贴合在球面固定极板上。发生过电压时,隔离膜片完全贴到固定极板上,转换部分的功能主要是标准电信号的转换,并对信号进行调整。电流控制放大器、电流转换器、振荡器、电压调节器等共同组成了转换电路,原理框图见图2。
 压力变送器两室结构示意图
2、压力变送器的故障分析方法
        在测量压力变送器时,往往会出现一些不可预见的故障,这就需要具有经验的人员进行及时的分析和处理。目前对于压力变送器的故障诊断和维护,我们常用的方法主要有调查法和直观法。
 
2.1调查法
        结合变送器的实际工作情况,分析可能造成故障的原因,如故障发生前是否出现过打火、冒烟、供电变化、误操作等。
 
2.2观察法
        通过观察变送器的外部损伤情况,导压管是否存在泄露、回路温度是否正常以及供电开关是否处于正常状态。首先可以通过断路检测来进行故障判断,将可能存在故障的部分隔离出来,在去掉可疑部分后,故障消失,则故障就可以确定出来,如果仍然存在故障,根据故障类型进行下一步诊断。例如,当变送器无法远程通讯时,从表体上将电源断开,重新加人新的电源试验,查看电缆是否叠加电磁信号使得通讯受到干扰。短路测试也是压力变送
器故障诊断中常用的一种方法,在确保安全的情况下,选择将此部分回路短路,观察压力变送器的输出值,如果输出值变小,则断开导压管,从一次取压阀外直接将压差信号引人变送器的两侧,通过变送器输出情况来判断导压管的连通性。还有一种常用的诊断变送器的方法,即替换检测法川。替换检测法就是将可能出现故障的部件进行更换,如果更换后故障消失则证明该处是故障点。分部检测法是在分割成若干部分之后再对每一个部分进行故障的排查,由简至繁,使诊断范围缩小,便于锁定故障位置。
 
3、压力变送器常见的故障类型
        压力变送器故障通常是由现场使用和安装方法不当造成的,例如变送器接线错误,电源电压不符合要求、充液管内清洁度不够、一次元件堵塞、指示表头与仪表接线端子接触不良等。
 
3.1变送器无输出
        当压力变送器无输出时,首先检查变送器电源接线是否正确,如果电源接线没有问题,接下来测量变送器的供电电源,是否有24 V直流电压,要求变压器电源电压最小12 V。如果变送器是带表头的,则先将表头的两根线短路,如果故障消失,则说明表头存在故障。
 
3.2信号输出不稳定
        如果在压力不变的情况下,变送器输出信号值出现跳动现象,首选排除压力源的不稳定,之后检查传感器自身震动是否正常,传感器抗干扰能力是否满足要求,变压器是否存在间歇性短路或开路现象;检查各个稳压二极管、电路板焊接是否牢固、测试振荡频率是否稳定。
 
3.3瓦斯压力变送器指示值偏高
        如果用压力变送器测量管道内的瓦斯时,出现指示值偏高情况,首先检查仪表的零点是否稳定、是否存在零点漂移现象。检查瓦斯气体是否干燥,如果存在冷凝液则会使指示值偏高。如果管内全部是气体,那么管内的压力与变送器的压力相等,如果管内气体有水汽,就使得变送器信号压力大于管道压力,则变送器输出电流要大于实际值。要解决这一问题,需要在引压管底端安装冷凝器(2]0
 
3.4导压管泄露
        当导压管出现泄露时,检查电信号回路工作是否正常,如果变送器检定正常,则考虑是否是导压的问题,如果正导压管存在焊接不良,则进行补焊
处理。如果是正压导管发生堵塞,实际流量减小,管道内的静压也会下降,这时变送器输出值不稳定。当流量增加时,影响变送器的输出。为了避免导管堵塞,要及时对正压管进行清理,定期对机制粘稠、带颗粒物情况进行检测。
 
3.5气液两相压差波动过大
        当负压侧汽液相并存时,则变送器测量值会出现波动,不能显示工况的实际液位。这时可以考虑将单法兰变送器更换为双法兰压差变送器。在普通变送器中被测介质经过导压管进人变送器测量室。法兰压差变送器物理性能稳定,不需要加灌隔离液以及冷凝器等辅助设备,所以其测量精度更高,而且减少了维护工作量。但是在选用双法兰变送器时,要对其测量范围,测量精度、静压误差以及零点漂移量等进行检查;在安装完毕后,对上述参数进行复查;在开启和停止压力变送器时,一定要注意避免仪表承受单向静压,例如可以采用安装三阀组件的方法来保护压差变送器,并且便于调理零位。
 
4、结束语
        压力变送器在石油化工、工业自控环境等领域得到了普遍的应用,压力变送器的正确使用维护和故障诊断是确保压力变送器正常稳定工作的关键,这也是使用和维修人员必备的技能。压力变送器安装或使用不当极易出现故障,而且变送器经过长时间的使用后,电子元件和其他器件的性能都会发生变化,引发各种问题,变送器测量精度下降,会导致很大的安全隐患,因此研究变送器的故障诊断和维护是十分有必要的。在实际的诊断维修中,应结合变送器的实际情况以及环境情况,综合分析,全面排查。
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