差压变送器在空分装置应用中的故障检查与分析

1 引言

　　在工业自动化生产中，差压变送器用于压力、压差流量的测量，得到了非常广泛的应用，在自动控制系统中发挥着重要作用。随着化工、钢铁、食品、医药等企业自动化水平的不断提高，差压变送器的应用范围越来越广泛，生产中遇到的问题也越来越多，加之安装、使用、维护人员的水平差异，使得出现的问题不能迅速解决，一定程度上影响了生产的正常进行，甚至危及生产安全，因此对现场仪表维护人员的技术水平提出了更高要求。

2 工作原理与故障诊断

　　2.1差压变送器工作原理

　　来自双侧导压管的差压直接作用于变送器传感器双侧隔离膜片上，通过膜片内的密封液传导至测量元件上，测量元件将测得的差压信号转换为与之对应的电信号传递给转换器，经过放大等处理变为标准电信号输出。差压变送器的几种应用测量方式为：①与节流元件相结合，利用节流元件前后产生的差压值测量液体流量，如图1所示；②利用液体自身重力产生的压力差，测量液体的高度，如图2所示；③直接测量不同管道、罐体液体的压力差值，如图3所示。

　　2.2差压变送器故障诊断

　　变送器在测量过程中常常会出现一些故障，故障的及时判定分析和处理，对正在投用的仪表来说是至关重要的。根据日常维护中的经验，现总结归纳了一些判定分析方法和分析流程。

　　1) 调查法：回顾故障发生前的打火、冒烟、异味、供电变化、雷击、潮湿、误操作、误维修。

　　2) 直观法：观察回路的外部损伤、导压管的泄漏、回路的过热、供电开关状态等。

　　3) 检测法：检测法分为断路检测、短路检测、替换检测、分部检测。

　　断路检测：将怀疑有故障的部分与其它部分分开来，查看故障是否消失，如果消失，则确定故障所在，否则可进行下一步查找。如：智能差压变送器不能正常hart远程通讯，可将电源从表体上断开，用现场另加电源的方法为变送器通电进行通讯，以查看电缆是否叠加约2khz的电磁信号而干扰通讯。

　　短路检测：在保证安全的情况下，将相关部分回路直接短接，如：差变送器输出值偏小，可将导压管断开，从一次取压阀外直接将差压信号直接引到差压变送器双侧，观察变送器输出，以判断导压管路的堵、漏的连通性。

　　替换检测：将怀疑有故障的部分更换，判断故障部位。如：怀疑变送器电路板发生故障，可临时更换1块，以确定原因。

　　分部检测：将测量回路分割成几个部分，如：供电电源、信号输出、信号变送、信号检测，按分部检查，由简至繁，由表及里，缩小范围，找出故障位置。

3 典型故障案例分析

　　3.1导压管堵塞

　　以正导压管堵塞为例来分析导压管堵塞出现的故障现象。如2010年10月16日，河南煤化集团中原大化公司空分装置中的流量变送器ft-01501输出突然下降，经查看是由于介质有脏物，其导压管排放不及时导致正导压管堵塞。经排放、疏通后指示恢复正常。试分析当流量增加时，对变送器(变送器本身进行输出信号开方)输出的影响。

　　设原流量为f1，δp1= p1+- p1- ，f1＇=k√ δp1，f1＇为变化前的变送器输出值。设增加后的流量为f2，(即：f2> f1)， δp2= p2+- p2- ，f2＇=k√ δp2，f2＇为流量增加后的变送器输出值。

　　由于正压管堵塞，则当实际流量分别为f1、f2时，p1+=p2+；当流量增加时，p2-出现如下变化：因为实际流量增加为f2，则与原流量f1时相比，管道内的静压力也相应增加，设增加值为p0，同时p2-因管道中流体流速的增加而产生的静压减小，减小值为p0＇，此时p2-与p1- 的关系为：

p2 -= p1-+ p0- p0＇
则：δp2= p2+- p2- = p1+-( p1-+ p0- p0＇)= δp1+( p0-＇p0)
则：f2`= k√ δp2＝k√ δp1+( p0＇- p0 )

　　这样：当p0=p0＇时 则：f2＇=k√ δp2 =k√ δp1　，f2＇＝f1＇变送器输出不变。

　　 当p0>p0＇时 则：f2＇=k √ δp2=k√ δp1＋（p0＇-p0） ，f2＇当p0f1＇变送器输出变大。

　　当流量减小时，对变送器(变送器本身进行输出信号开方)输出的影响。

　　设原流量为f1，δp1= p1+- p1- ，f1`=k√ δp1 ，f1`为变化前的变送器输出值。

　　设减小后的流量为f2，(即：f1>f2)， δp2= p2+- p2- ，f2＇=k√ δp2 ，f2＇为流量减小后的变送器输出值。

　　由于正压管堵塞，则当实际流量分别为f1、f2时，p1+=p2+；当实际流量由f1减小到f2时，管道中的静压也相应的降低，设降低值为p0；同时，当实际流量下降至f2时，p2-值也要因为管内流体流速的降低而升高，设升高值为p0＇。此时，p2-与p1-的关系为：

p2-= p1-- p0+ p0＇
δp2= p2+- p2-= p1+-( p1--p0+ p0＇ )= δp1+( p0-p0＇)
f2＇= k√ δp2 = k√ δp1+p0-p0＇)

　　这样：

当p0=p0＇时 则：f2＇= k√ δp2 =k√ δp1 ， f2＇=f1＇变送器输出不变。
当p0>p0＇时 则：f2＇=k√ δp2 =k√ δp1+(p0-p0＇)，f2＇> f1＇变送器输出变大。
当p0 一般情况下，导压管堵的原因主要是由于测量导压管不定期排污或测量介质粘稠、带颗粒物、被测介质遇低温结晶所致等。

　　防范措施：测量导压管要定期排污；给仪表加伴热保温；当测量介质为易堵物时，应加隔离液或冲洗水。

3.2导压管泄漏

　　以正导压管泄漏来分析导压管泄漏出现的故障现象。如河南煤化集团中原大化空分装置的流量变送器ft-0311的流量测量方式为：节流孔板+差压变送器，2011年3月21日，其指示突然偏低。经过检查，二次仪表(dcs)组态及电信号回路工作正常，变送器送检定室标定正常，于是怀疑问题出现出导压管上，经细心检查，发现正导压管焊接不好造成泄漏所致，经过补焊堵漏后，流量测量恢复正常。

　　防范措施：合理做好导压管的防腐蚀而减少导压管出现沙眼；导压管的接口处螺丝要上紧以防松动。

　　正导压管泄漏的现象是变送器输出下降、上升及不变。当流量增加时，负压管静压下降为p0，正压管漏压为ps。若p0=ps，其流量计示值不变；若p0>ps，其流量计示值升高；若，p0 而当流量下降时，变送器输出总是小于实际流量。

　　经过典型故障案例，对使用差压变送器的测量回路由于导压管原因造成回路测量故障做了一些分析，这几种故障都是在仪表设备维护中非常常见的。通过分析可以看到，无论是导压管堵塞，还是导压管泄漏，同样的故障，其表征出来的现象有时并不同，所以我们在分析问题时应该是辩证的，具体情况具体分析。

4 结束语

　　以上探讨了差压变送器的安装方法、注意事项及差压变送器测量回路故障的诊断，运用此分析可为中原大化公司节能降耗，提高其经济效益。实际上，由于压力变送器与差压变送器测量应用上的相通性原因，文中有些方法也同样适用于压力变送器的安装和故障诊断。同时作者希望通过本文的讨论能够为读者提供差压变送器在应用中的常见故障诊断与处理方面一定的借鉴意义。