技術(shù)頻道

      EJA變送器故障診斷檢修-EJA壓力變送器

      1 引言
      在工業(yè)自動化生產(chǎn)中,差壓變送器用于壓力壓差流量的測量,得到了非常廣泛應(yīng)用,在自動控制系統(tǒng)中發(fā)揮重要的作用。隨著石化、鋼鐵、造紙、食品、醫(yī)藥企業(yè)自動化水平的不斷提高,差壓變送器的應(yīng)用范圍越來越廣泛,生產(chǎn)中遇到的問題也越來越多,加之安裝、使用、維護(hù)員的水平差異,使得出現(xiàn)的問題不能迅速解決,一定程度上影響了生產(chǎn)的正常進(jìn)行,甚至危及生產(chǎn)安全,因此對現(xiàn)場儀表維護(hù)人員的技術(shù)水平提出了更高要求。
      2 工作原理與故障診斷
      2.1差壓變送器工作原理
      來自雙側(cè)導(dǎo)壓管的差壓直接作用于變送器傳感器雙側(cè)隔離膜片上,通過膜片內(nèi)的密封液傳導(dǎo)至測量元件上,測量元件將測得的差壓信號轉(zhuǎn)換為與之對應(yīng)的電信號傳遞給轉(zhuǎn)換器,經(jīng)過放大等處理變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)電信號輸出。差壓變送器的幾種應(yīng)用測量方式:
      (1) 與節(jié)流元件相結(jié)合,利用節(jié)流元件的前后產(chǎn)生的差壓值測量液體流量,如圖1所示。
      (2) 利用液體自身重力產(chǎn)生的壓力差,測量液體的高度,如圖2所示。
      (3) 直接測量不同管道、罐體液體的壓力差值,如圖3所示。
      差壓變送器的安裝包括導(dǎo)壓管的敷設(shè)、電氣信號電纜的敷設(shè)、差壓變送器的安裝。
      2.2差壓變送器故障診斷
      變送器在測量過程中,常常會出現(xiàn)一些故障,故障的及時判定分析和處理,對正在進(jìn)行了生產(chǎn)來說至關(guān)重要的。我們根據(jù)日常維護(hù)中的經(jīng)驗,總結(jié)歸納了一些判定分析方法和分析流程。
      (1)調(diào)查法。回顧故障發(fā)生前的打火、冒煙、異味、供電變化、雷擊、潮濕、誤操作、誤維修。
      (2)直觀法。觀察回路的外部損傷、導(dǎo)壓管的泄漏,回路的過熱,供電開關(guān)狀態(tài)等。
      (3)檢測法。
      ·.斷路檢測:將懷疑有故障的部分與其它部分分開來,查看故障是否消失,如果消失,則確定故障所在,否則可進(jìn)行下一步查找,如:智能差壓變送器不能正常Hart遠(yuǎn)程通訊,可將電源從儀表本體上斷開,用現(xiàn)場另加電源的方法為變送器通電進(jìn)行通訊,以查看是否電纜是否疊加約2kHz的電磁信號而干擾通訊。
      ·.短路檢測:在保證安全的情況下,將相關(guān)部分回路直接短接,如:差變送器輸出值偏小,可將導(dǎo)壓管斷開,從一次取壓閥外直接將差壓信號直接引到差壓變送器雙側(cè),觀察變送器輸出,以判斷導(dǎo)壓管路的堵、漏的連通性。
      ·替換檢測:將懷疑有故障的部分更換,判斷故障部位。如:懷疑變送器電路板發(fā)生故障,可臨時更換一塊,以確定原因。
      ·分部檢測:將測量回路分割成幾個部分,如:供電電源、信號輸出、信號變送、信號檢測,按分部分檢查,由簡至繁,由表及里,縮小范圍,找出故障位置。
      3 典型故障案例
      3.1導(dǎo)壓管堵塞
      以正導(dǎo)壓管堵塞為例來分析導(dǎo)壓管堵塞出現(xiàn)的故障現(xiàn)象。在儀表維護(hù)中,由于差壓變送器導(dǎo)壓管排放不及時,或介質(zhì)臟、粘等原因,容易發(fā)生正負(fù)導(dǎo)壓管堵塞現(xiàn)象,其表現(xiàn)特征為:變送器輸出下降、上升或不變。當(dāng)流量增加時,對變送器(變送器本身進(jìn)行輸出信號開方)輸出的影響:
      設(shè)原流量為F1, P1= P1+- P1- ,F(xiàn)’1=K ,F(xiàn)’1為變化前的變送器輸出值,
      設(shè)增加后的流量為F2,(即:F2> F1), P2= P2+- P2- ,F(xiàn)’2=K ,F(xiàn)’2為流量增加后的變送器輸出值。
      由于正壓管堵塞,則當(dāng)實際流量分別為F1、F2時,P1+= P2+;
      當(dāng)流量增加時,P2-出現(xiàn)如下變化:因為實際流量增加為F2,則與原流量F1時相比,管道內(nèi)的靜壓力也相應(yīng)增加,設(shè)增加值為P0,同時P2- 因管道中流體流速的增加而產(chǎn)生的靜壓減小,減小值為P0?,此時P2-與P1- 的關(guān)系為:
      P2- = P1-+ P0- P0?
      則: P2= P2+- P2- = P1+-( P1-+ P0- P0?)= P1+( P0?-P0)
      則: F’現(xiàn)=K = K
      樣:
      當(dāng) P0=P0?時 則:F’2=K =K F’2= F’1 變送器輸出不變。
      當(dāng) P0>P0?時 則: F’2=K =K ,F’2< F’1,變送器輸出變大。
      當(dāng) P0<P0?時 則: F’2=K =K ,F’2> F’1 ,變送器輸出變小。
      當(dāng)流量減小時,對變送器(變送器本身進(jìn)行輸出信號開方)輸出的影響。
      設(shè)原流量為F1, P1= P1+- P1- ,F(xiàn)’1=K ,F(xiàn)’1為變化前的變送器輸出值。
      設(shè)減小后的流量為F2,(即:F2> F1), P2= P2+- P2- ,F(xiàn)’2=K ,F(xiàn)’2為流量減小后的變送器輸出值。
      由于正壓管堵塞,則當(dāng)實際流量分別為F1、F1時,P1+= P2+;
      當(dāng)實際流量由F1減小到F2時,管道中的靜壓也相應(yīng)的降低,設(shè)降低值為P0;同時,當(dāng)實際流量下降至F2時,P2-值也要因為管內(nèi)流體流速的降低而升高,設(shè)升高值為P0’。
      此時,P2-與P1-的關(guān)系為:-
      P2-= P1-- P0+ P0’
      P2= P2+- P2-= P1+-( P1-- P0+ P0’)= P1+( P0- P0’)
      F’2=K = K
      這樣:
      當(dāng) P0=P0?時 則:F’2=K =K F’2= F’2 變送器輸出不變;
      當(dāng) P0>P0?時 則: F’2=K =K ,F’2> F’1,變送器輸出變大;
      當(dāng) P0<P0?時 則: F’2=K =K ,F’2< F’1 ,變送器輸出變小。
      一般情況下,導(dǎo)壓管的堵原因主要是由于測量導(dǎo)壓管不定期排污或測量介質(zhì)粘稠、帶顆粒物等原因造成。
      3.2導(dǎo)壓管泄漏
      以正導(dǎo)壓管泄漏來分析導(dǎo)壓管泄漏出現(xiàn)的故障現(xiàn)象。萊鋼集團(tuán)公司某加熱爐儀表控制閥用凈化風(fēng)總管線的流量測量方式為:節(jié)流孔板+差壓變送器。裝置生產(chǎn)正常時的用風(fēng)流量基本是穩(wěn)定的,但在后期的生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)用風(fēng)流量比正常值下降了很多。
      經(jīng)過檢查,二次儀表(DCS)組態(tài)及電信號回路工作正常,變送器送檢定室標(biāo)定正常,于是懷疑問題出現(xiàn)出導(dǎo)壓上,經(jīng)過檢查,由于正導(dǎo)壓管焊接不好造成泄漏所至,經(jīng)過補焊堵漏后,流量測量恢復(fù)正常。
      下面我們分析正導(dǎo)壓管泄漏時反映出的故障現(xiàn)象。
      正導(dǎo)壓管泄漏的現(xiàn)象是:變送器輸出下降、上升及不變
      分析:
      當(dāng)流量上升時,對EJA變送器(變送器本身進(jìn)行輸出信號開方)輸出的影響
      設(shè)原流量為F1, P1= P1+- P1- ,F(xiàn)’1=K ,F(xiàn)’1為變化前的變送器輸出值,
      設(shè)增加后的實際流量為F2,(即:F2>F1),F(xiàn)’2=K ,F(xiàn)’2為流量增加后的變送器輸出值。
      因流量增加,管道靜壓增加為P0,隨著流速的增大,實際壓管靜壓減小為P0?,正壓管泄漏降壓下降為Ps
      則:P2+= P1++P0-Ps,P2- = P1- +P0- P0?
      P2= P2+- P2- = P1+( P0? - Ps)
      那么
      當(dāng):P0?=Ps 正壓導(dǎo)管泄漏,而流量上升時,變送器輸出不變
      當(dāng):P0?>Ps 正壓導(dǎo)管泄漏,而流量上升時,變送器輸出增加
      當(dāng):P0?<Ps 正壓導(dǎo)管泄漏,而流量上升時,變送器輸出減小
      當(dāng)流量下降時,對變送器(變送器本身進(jìn)行輸出信號開方)輸出的影響
      設(shè)下降后的實際流量為F2,即:F2<F1,F(xiàn)’2=K , F’2為流量減小后的變送器輸出值。
      因流量下降,管道靜壓下降值P0,同時由于流體流速下降,負(fù)壓管靜壓增加P0?,正壓管泄漏降壓下降為Ps
      則:P2+= P1+-P0-Ps,P2- = P1- -P0+ P0?
      P2= P2+- P2- = P1-( Ps + P0’)
      F’2=K =K
      即:當(dāng)流量下降時,變送器輸出總是小于實際流量。
      實際上,當(dāng)泄漏量非常小的時候,由于種種原因,工藝操作或儀表維修護(hù)人員很難發(fā)現(xiàn),只有當(dāng)泄漏量大,所測流量與實際流量相比有較大誤差時才會發(fā)現(xiàn),這時即使是實際流量上升,總是P0’ <<Ps,
      即: P2<< P1,
      F’2<<F’1
      上述儀表控制閥用凈風(fēng)管線的流量測量就這屬于這種情況。
      3.3 平衡閥泄漏
      設(shè)流量為F, P1= P1+- P1- ,F(xiàn)’1=K ,F(xiàn)’1為平衡閥泄漏前的變送器(帶開方)輸出值
      我們假設(shè)管道內(nèi)流體流量在沒有變化的情況下做分析
      設(shè)泄漏的壓力為PS,
      則:泄漏后的正負(fù)導(dǎo)壓管的靜壓為:
      P2+= P1+-PS,P2-= P1-+ PS
      P2= P2+- P2- = P1-2 PS,則
      F’2=K = K
      即:F’2<F’1,變送器測量輸出小于實際流量值
      3.4氣體流量導(dǎo)壓管積液情況下的變送器測量誤差
      由于氣體流量取壓方式不對或?qū)汗馨惭b不符合要求(與水平成不小于1:12的斜度連續(xù)下降) 時,常常造成導(dǎo)壓管內(nèi)部積存液體的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象的出現(xiàn),往往會致使測量不準(zhǔn),如果在變送器量程很小的情況下,甚至?xí)斐勺兯推鬏敵龅囊恍┎▌印?/DIV>
      如圖4,萊鋼大型1#1880高爐的煤氣流量測量系統(tǒng),系統(tǒng)為節(jié)流孔板+差變送器,取壓方式為環(huán)室取壓,煤氣流動方向為向下,放空方式為安全考慮,設(shè)為集中式排放。
      本測量系統(tǒng)剛投用時工作正常,運行一段時間以后,測得的流量逐漸變大,放空后正常,工作一段時間后,測得的流量又逐漸變大。
      經(jīng)過檢查,二次儀表(DCS)組態(tài)及電信號回路工作正常,變送器送檢定室標(biāo)定正常,用側(cè)漏儀表查雙側(cè)導(dǎo)管正常。經(jīng)過分析,為煤氣脫水干燥不凈,煤氣中含水,由于液體自上而下流動,部分水聚集于孔板正壓測,并逐漸沿正壓導(dǎo)壓管流動集中至最下端,造成正負(fù)導(dǎo)壓管中積液高度不一至,差壓變送器測量出現(xiàn)正向誤差,顯示為流量增大。
      分析:
      設(shè)正導(dǎo)壓管取壓點壓力為P+,負(fù)導(dǎo)壓管取壓點壓力為P-,差壓變送器正端壓力為P+?,差壓變送器負(fù)端壓力為P-?。
      P= P+- P-
      P’= P+?- P-?
      正常測量下:
      P= P?
      設(shè)正常測量狀態(tài)下的流量為F,則 F=K
      這里 K為常系數(shù)。
      設(shè)液體水的密度為ρ,則在正導(dǎo)壓管積液高度為h+,負(fù)導(dǎo)壓管積液高度為h-的情況下:
      P+?= P++ρgh+
      P-?= P-+ρgh-
      P?= P+?- P-?= P++ρ h+-( P-+ρ h-)= P+ρ (h+-h-)
      則變送器輸出為:
      F?=K
      當(dāng)h+>h-時 變送器實際測得的差壓增大,輸出流量信號變大,
      當(dāng)h+<h-時 變送器實際測得的差壓減小,輸出流量信號變小,
      即:變送器測量輸出的流量信號與實際流量不符,產(chǎn)生測量誤差。
      這里,由于正壓導(dǎo)管取壓方式的原因,隨著時間的增加,h+逐漸大于h-,測得的流量也增大。
      經(jīng)過典型故障案例,對使用差壓變送器的測量回路由于導(dǎo)壓管原因造成回路測量故障做了一些分析,這幾種故障都是在儀表設(shè)備維護(hù)中非常常見的,通過分析可以看到,無論是導(dǎo)壓管堵塞、還是導(dǎo)壓管中積水,同樣的故障,其表征出來的現(xiàn)象有時并不同,所以我們在分析問題時應(yīng)該是辯證的,具體情況具體分析。
      4 結(jié)束語
      以上我們探討了差壓變送器的安裝方法、注意事項及差壓變送器測量回路故障的診斷,實際上,由于EJA壓力變送器與差壓變送器測量應(yīng)用上的相通性原因,本文中有些方法也同樣適用于壓力變送器的安裝和故障診斷。

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