變送器是自控系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分,壓力變送器主要用于工業(yè)過程壓力參數(shù)的測量和控制,其在石油、化工、電力等領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛。壓力變送器的種類繁多,根據(jù)工作原理、用途,有不同的分類方式。
壓力變送器主要用于壓力的遠(yuǎn)程顯示和控制,其常在高溫、低壓、腐蝕、振動等環(huán)境下工作,出現(xiàn)故障的幾率較大,因此對壓力變送器的影響因素、常見故障等研究是十分有意義的。
電容式壓力變送器故障原因分析:
1、安裝問題
在蒸汽流量測量中,蒸汽主要涉及兩種,一種為外供蒸汽,一種為鍋爐的過熱蒸汽。外供蒸汽是經(jīng)過減溫減壓后的蒸汽,溫度不高,且摻有大量水分,且需時(shí)用時(shí)不用,時(shí)刻根據(jù)用戶的要求改變蒸汽流量。
在實(shí)際的流量測量過程中有時(shí)流量偏大有時(shí)流量偏小,非常不穩(wěn)定,經(jīng)常需要進(jìn)行排污,每次排污后變送器的測量又準(zhǔn)確了,但蒸汽管道的排污次數(shù)多了,又容易導(dǎo)致導(dǎo)壓管上各個(gè)接點(diǎn)漏汽。在測量過熱蒸汽的使用中,發(fā)現(xiàn)最大的問題就是有時(shí)停機(jī),重新開機(jī)后流量就會發(fā)生偏差,導(dǎo)致失準(zhǔn),且有時(shí)停下來后仍有少許流量顯示。一般變送器安裝位置低于測量管道。
但在實(shí)際的安裝中,外供蒸汽流量的凝結(jié)罐與變送器都高于測量管道,且從節(jié)流裝置接出來的向下敷設(shè)至少1米的導(dǎo)壓管路也太短。鍋爐的過熱蒸汽流量也存在著凝結(jié)罐與測量管道的高度不一致問題,導(dǎo)致凝結(jié)水的高度不平衡,引起了靜壓差。
2、導(dǎo)壓管堵塞問題
在壓力測量中,有時(shí)指示的壓力不隨工況而變化。打開排污閥后只有少量的污水后就沒水流出,這是由于水質(zhì)或壓縮空氣中會帶有少量的浮塵,隨著水流而進(jìn)入導(dǎo)壓管沉淀。日積月累的運(yùn)行,導(dǎo)壓管的管壁會腐蝕積垢,出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。
3、變送器設(shè)備本身故障問題
在潤滑油壓力的測量中,由于潤滑油壓力信號參與停機(jī)聯(lián)鎖控制。潤滑油壓力變送器測量所得的信號傳輸給計(jì)算機(jī),一方面進(jìn)行顯示,另一方面此信號還通過程序比較,當(dāng)壓力低于0.06MPa時(shí),發(fā)出缺油停機(jī)信號停機(jī)。1#機(jī)曾發(fā)生潤滑油壓力突然降低引發(fā)跳機(jī)事故,損失巨大。
從潤滑油壓力信號趨勢圖上看到壓力是瞬時(shí)直線下降而導(dǎo)致跳機(jī)的,檢查變送器后發(fā)現(xiàn)變送器的內(nèi)部模塊損壞。雖然我們每年都對變送器進(jìn)行定期的校驗(yàn),檢定合格后用于生產(chǎn)。由于變送器經(jīng)過幾年的運(yùn)行后,其精度、靈敏度、穩(wěn)定性等性能指標(biāo)都會逐漸降低,內(nèi)部的膜片、集成塊也會損壞發(fā)生故障。
4、變送器的線性不好
故障現(xiàn)象:檢定一臺壓力變送器時(shí)零點(diǎn)和終點(diǎn)都是負(fù)誤差,但中間某一點(diǎn)正誤差嚴(yán)重超差,靠增減量程和升降零點(diǎn)都無法調(diào)整使誤差在允許范圍內(nèi)。原因分析:線性不合格的儀表可以靠增減量程和升降零點(diǎn)的調(diào)整使其合格,因?yàn)橹虚g點(diǎn)誤差超差,所以靠調(diào)整零點(diǎn)和量程時(shí)不能把一起儀表調(diào)整合格的。
智能變送器的準(zhǔn)確度高低,取決于兩個(gè)因素:一個(gè)是敏感元件,一個(gè)是電子轉(zhuǎn)換電路的準(zhǔn)確度。解決方法:智能儀器儀表的穩(wěn)定性不好,多半是敏感元件出故障,一般很難調(diào)整修正,可以調(diào)A/D轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行補(bǔ)正,不過補(bǔ)正的量不是很大。
5、電信號傳輸故障
壓力變送器若運(yùn)用或維護(hù)不妥很容易致使電信號的傳輸毛病,例如為了節(jié)省時(shí)間將變送器放在被測設(shè)備鄰近,致使信號傳輸距離過遠(yuǎn),信號就會呈現(xiàn)煩擾或衰減景象,此時(shí)要根據(jù)需要增加電纜線的截面積。
6、存在干擾問題
在空壓機(jī)排氣壓力的測量中,排氣壓力信號的波動較大。校驗(yàn)變送器后符合精度要求,排除變送器本身的故障;檢查導(dǎo)壓管及接頭也沒有破損、漏氣,信號電纜的連接處接觸良好。但電纜的走向是通過高配室旁邊的電纜橋架引入控制室的。周圍存在著大量的電磁干擾。
目前壓力傳感器的使用十分廣泛,無論是國產(chǎn)變送器還是進(jìn)口變送器,在使用過程中由于工作環(huán)境、人為操作不當(dāng)或者自身原因都會出現(xiàn)各種故障,因此我們不僅要按照說明書的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行操作,還要掌握正確的故障判斷、養(yǎng)護(hù)和維修知識,這樣才能保證壓力傳感器的使用壽命和測量精度。
壓力變送器主要由測壓元件傳感器(也稱作壓力傳感器)、測量電路和過程連接件三部分組成。它能將測壓元件傳感器感受到的氣體、液體等物理壓力參數(shù)轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(如4~20mADC等), 以供給指示報(bào)警儀、記錄儀、調(diào)節(jié)器等二次儀表進(jìn)行測量、指示和過程調(diào)節(jié)。
下面向大家分析下壓力變送器出現(xiàn)誤差的原因以及解決方法。
一、壓力變送器出現(xiàn)誤差的原因:
1)泄露;
2)磨損損失(特別適用潔凈劑時(shí));
3)液體管路中有氣體(引起壓頭誤差);
4)氣體管路中存有液體(引起壓頭誤差);
5)兩邊導(dǎo)壓管之間因溫差引的密度不同(引起壓頭誤差)。
二、壓力變送器出現(xiàn)誤差的解決方法:
1)導(dǎo)壓管盡可能短些;
2)當(dāng)測量液體或蒸汽時(shí),導(dǎo)壓管向上流連接到工藝管道,其斜度應(yīng)不小于1/12;
3)對于氣體測量時(shí),導(dǎo)壓管向下連接到工藝管道,其斜度應(yīng)不小于1/12;
4)液體導(dǎo)壓管道的布設(shè)要避免中間出現(xiàn)高點(diǎn),氣體導(dǎo)壓管的布設(shè)要避免中間出現(xiàn)低點(diǎn);
5)兩導(dǎo)壓管之間應(yīng)保持相同溫度;
6)為避免磨擦影響,導(dǎo)壓管的口徑應(yīng)足夠大;
7)充滿液體的導(dǎo)壓管中應(yīng)無氣體存在;
8)當(dāng)使用隔離液時(shí),兩邊導(dǎo)壓管的液體要相同;
9)采用潔凈劑時(shí),潔凈劑連接處應(yīng)靠近工藝管道取壓口,潔凈劑所經(jīng)過的管路,其長度和口徑應(yīng)相同,應(yīng)避免潔凈劑通過變送器。
第一:確認(rèn)測量壓力的最大值壓力變送器時(shí),要充分考慮壓力范圍,精度與其穩(wěn)定性。
第二:確定所測量的介質(zhì).
變送器選型時(shí),我們要考慮的是壓力變送器所測量的介質(zhì),黏性液體、泥漿會堵上壓力接口,溶劑或有腐蝕性的物質(zhì)會不會破壞壓力變送器中與這些介質(zhì)直接接觸的材料,以上這些因素將決定是否選擇直接的隔離膜及直接與介質(zhì)接觸的材料。
一般的壓力變送器的接觸介質(zhì)部分的材質(zhì)采用的是316不銹鋼,如果你的介質(zhì)對316不銹鋼沒有腐蝕性,那么基本上所有的壓力變送器都適合你對介質(zhì)壓力的測量。如果你的介質(zhì)對316不銹鋼有腐蝕性,那么我們就要采用化學(xué)密封,這樣不但起到可以測量介質(zhì)的壓力,也可以有效的阻止介質(zhì)與壓力變送器的接液部分的接觸,從而起到保護(hù)壓力變送器,延長了壓力變送器的壽命。
第三:確定變送器的精度。
決定變送器精度的有,非線性,遲滯性,機(jī)電商務(wù)網(wǎng)非重復(fù)性,溫度、零點(diǎn)偏置刻度,溫度的影響。但主要由非線性,遲滯性,非重復(fù)性,精度越高,價(jià)格也就越高。
每一種電子式的測量計(jì)都會有精度誤差的,但是由于各個(gè)國家所標(biāo)的精度等級是不一樣的,比如,中國和美國等國家標(biāo)的精度是傳感器在線度可以的部分,也就是我們通常所說的測量范圍的10%到90%之間的精度;而歐洲標(biāo)的精度則是線性度最不好的部分,也就是我們通常所說的測量反的0到10%以及90%到100%之間的精度。如歐洲標(biāo)的精度為1%,則在中國標(biāo)的精度就為0.5%。
第四:變送器溫度范圍的確定。
通常一個(gè)變送器會標(biāo)定兩個(gè)溫度范圍,即正常操作的溫度范圍和溫度可補(bǔ)償?shù)姆秶?。正常操作溫度范圍是指變送器在工作狀態(tài)下不被破壞的時(shí)候的溫度范圍,在超出溫度補(bǔ)范圍時(shí),可能會達(dá)不到其應(yīng)用的性能指標(biāo)。
溫度補(bǔ)償范圍是一個(gè)比操作溫度范圍小的典型范圍。在這個(gè)范圍內(nèi)工作,變送器肯定會達(dá)到其應(yīng)
有的性能指標(biāo)。溫度變從兩方面影響著其輸出,一是零點(diǎn)漂移;二是影響滿量程輸出。如:滿量程的+/-X%/℃,讀數(shù)的+/-X%/℃,在超出溫度范圍時(shí)滿量程的+/-X%,在溫度補(bǔ)償范圍內(nèi)時(shí)讀數(shù)的+/-X%,如果沒有這些參數(shù),會導(dǎo)至在使用中的不確定性。變送器輸出的變化到度是由壓力變化引起的,還是由溫度變化引起的。溫度影響是了解如何使用變送器時(shí)最復(fù)雜的一部分。
第五:確定變送器的輸出信號。
輸出的信號,選擇怎樣的輸出取決于多種因素,包括變送器與系統(tǒng)控制器或顯示器間的距離,是否存在“噪聲”或其他電子干擾信號。是否需要放大器,放大器的位置等。
對于許多變送器和控制器間距離較短的OEM設(shè)備,采用mA輸出的變送器較為經(jīng)濟(jì)而有效的解決方法,如果需要將輸出信號放大,可以采用具有內(nèi)置放大的變送器。對于遠(yuǎn)距離傳輸出或存在較強(qiáng)的電子干擾信號,可以采用mA級輸出或頻率輸出。如果在RFI或EMI指標(biāo)很高的環(huán)境中,除了要注意到要選擇mA或頻率輸出外,還要考慮到特殊的保護(hù)或過濾器。
目前由于各種采集的需要,現(xiàn)在市場上萬鼎的壓力變送器的輸出信號有很多種,主要有4-20mA,0-20mA,0-10V,0-5V等等,但是比較常用的是4-20mA和0-10V兩種,在我上面舉的這些輸出信號中,只有4-20mA為兩線制,我們所說的輸出為幾線制不包含接地或屏蔽線,其他的均為三線制。