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白泉大闸投入式液位变送器在海水中的故障分析与处理

作时间:2013-04-26 09:10:25  来源:  作者:
   

1、 

    白泉大闸位于浙江省舟山市白泉镇大成海塘,是1 座以排涝挡潮为主, 兼顾当地交通的中型水利工程。工程共安装10 孔平板式闸门, 每套启闭机装有2 *7.5 kW 三相异步电动机, 主变容量400 kVA。整个自动化监控系统参照 无人值班少人值守的要求, 同时结合先进、可靠、实用的原则, 采用开放式分层分布式结构。该系统分为2 个层次, 一为电站管理层的上位机, 即主控站工业控制机; 二为面向控制对象的当地控制单元LCU。上位机与当地控制单元LCU 之间采用以太网络通讯, 构成分布式结构的计算机监控管理系统,以内河与外海的水位差来实现闸门的自动开停机控制。

 

2、故障现象

     系统于2012 日调试完成正常运行了个多月后, 4 28 日发现外海侧水位数据显示为零连接公用PLC, 对在线程序观察数据进行检查发现外海侧投入式液位变送器上送PLC AD数据无变化而外海侧实际水位已有1 m左右。对于输出4~ 20 mA、量程为10 M的传感器输出模拟量数值应该是5.6 mA左右。用数字式万用表电流档测量传感器输出端电流数值仅为38 mA, 因此判断为液位变送器的故障导致监控系统开停机控制流程不能顺利执行影响了闸门计算机监控系统的正常运行。

 

原因分析

3 投入式液位变送器的工作原理

    投入式液位变送器是基于所测液体静压与该液体高度成正比的原理采用扩散硅或陶瓷敏感元件的压阻效应将静压转成电信号的仪器。经过温度补偿和线性校正转换成4~ 20 mADC 标准电流信号输出。

 

3故障分析

由故障现象和液位变送器工作原理推断故障很有可能出现在传感器的隔离膜片上导致敏感元件的压阻效应失效。隔离膜片是用来隔离传感器芯片和测量介质海水) , 避免芯片被污染腐蚀从而影响传感器的动静态性能甚至烧毁传感器而为了保证传感器有精准的测量精度和良好的灵敏度特性一般情况下隔离膜片厚度小于01 mm, 这也决定了隔离膜片是整个传感器结构中最薄弱的环节。拆下外海侧液位变送器发现隔离膜片出现不同程度的锈蚀及鼓包现象而且在焊接密封处也有类似的腐蚀现象。

     白泉大闸外海侧液位变送器使用的隔离膜片是316L 材质奥氏体不锈钢316L 在许多被测介质条件中均具有很好的耐坑点腐蚀性能但在氯离子腐蚀环境中的耐应力腐蚀能力一般。根据大量的实验和实际使用证明当使用介质中含有10 ppm以上的氯离子时其应力腐蚀的危害性相当明显。海水介质中含氯离子成分比较高长期在这种环境工况下运行势必会出现坑点腐蚀、缝隙腐蚀及应力腐蚀破坏隔离膜片直接导致液位变送器的传感器发生故障。

 

4 处理方法

传感器与测量介质接触的隔离膜片是利用金属材料的力学特性将压力传递给变送器的传感膜片见图1) 。为了减少压力传递过程中的损耗,通常采用金属特性较好、且厚度比较薄小于0.1 mm) 的材质。在海水环境工况下使用既要保持良好的金属特性又要防止腐蚀损坏膜片因此必须要选择更加耐腐蚀的材料见表1) 

隔离膜片示意图

表1 在下一篇文章【海洋环境工况下液位变速器隔离膜片材料的耐腐蚀性能比较】中,请继续浏览。

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