德國寶德壓力變送器工作原理及故障診斷
在測(cè)量過程中，變速器常常會(huì)出現(xiàn)一些故障，對(duì)正在進(jìn)行了生產(chǎn)來說，及時(shí)判定分析和處理行是至關(guān)重要的。根據(jù)日常維護(hù)中的經(jīng)驗(yàn)，人們總結(jié)歸納了一些判定分析方法和分析流程。
(1)調(diào)查法?；仡櫣收习l(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(cè)法。
斷路檢測(cè)：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(chǎng)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(hào)而干擾通訊。
短路檢測(cè)：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(hào)直接引到差壓力變送器雙側(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(cè)：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(shí)更換一塊，以確定原因。
分部檢測(cè)：將測(cè)量回路分割成幾個(gè)部分，如：供電電源、信號(hào)輸出、信號(hào)變送、信號(hào)檢測(cè)，按分部分檢查，由簡(jiǎn)至繁，由表及里，縮小范圍，找出故障位置。
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典型故障案例
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(shí)，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(shí)，對(duì)變送器(變送器本身進(jìn)行輸出信號(hào)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(shí)際流量分別為F1、F2時(shí)，P1+=P2+；
當(dāng)流量增加時(shí)，P2-出現(xiàn)如下變化：因?yàn)閷?shí)際流量增加為F2，則與原流量F1時(shí)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(shí)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(shí)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
同樣：
當(dāng)：P0=P0?時(shí)，則：F'2=K =K，F(xiàn)'2= F'1，變送器輸出不變。
當(dāng)：P0>P0?時(shí)，則：F'2=K =K，F(xiàn)'2< F'1，變送器輸出變大。
當(dāng)：P0 F'1，變送器輸出變小。
當(dāng)流量減小時(shí)，對(duì)變送器(變送器本身進(jìn)行輸出信號(hào)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(shí)際流量分別為F1、F1時(shí)，P1+=P2+；
當(dāng)實(shí)際流量由F1減小到F2時(shí)，管道中的靜壓也相應(yīng)的降低，設(shè)降低值為P0；同時(shí)，當(dāng)實(shí)際流量下降至F2時(shí)，P2-值也要因?yàn)楣軆?nèi)流體流速的降低而升高，設(shè)升高值為P0’。
此時(shí)，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(shí)，則：F'2=K=K，F(xiàn)'2= F'2，變送器輸出不變；
當(dāng)：P0>P0?時(shí)，則：F'2=K=K，F(xiàn)'2> F'1，變送器輸出變大；
當(dāng)：P0一般情況下，導(dǎo)壓管的堵原因主要是由于測(cè)量導(dǎo)壓管不定期排污或測(cè)量介質(zhì)粘稠、帶顆粒物等原因造成。
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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。如圖1所示，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(cè)量方式為：節(jié)流孔板+差壓變送器。裝置生產(chǎn)正常時(shí)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(hào)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(bǔ)焊堵漏后，流量測(cè)量恢復(fù)正常。
下面我們分析正導(dǎo)壓管泄漏時(shí)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(shí)，對(duì)EJA變送器(變送器本身進(jìn)行輸出信號(hào)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(shí)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(shí)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(shí)，變送器輸出不變
當(dāng)：P0?>Ps，正壓導(dǎo)管泄漏，而流量上升時(shí)，變送器輸出增加
當(dāng)：P0?當(dāng)流量下降時(shí)，對(duì)變送器(變送器本身進(jìn)行輸出信號(hào)開方)輸出的影響
設(shè)下降后的實(shí)際流量為F2，即：F2因流量下降，管道靜壓下降值P0，同時(shí)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(shí)，變送器輸出總是小于實(shí)際流量。
實(shí)際上，當(dāng)泄漏量非常小的時(shí)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(cè)流量與實(shí)際流量相比有較大誤差時(shí)才會(huì)發(fā)現(xiàn)，這時(shí)即使是實(shí)際流量上升，總是P0'<即：
P2<< P1，
F'2<上述儀表控制閥用凈風(fēng)管線的流量測(cè)量就這屬于這種情況。
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解析
4、氣體流量導(dǎo)壓管積液情況下的變送器測(cè)量誤差
由于氣體流量取壓方式不對(duì)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(shí),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(huì)致使測(cè)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┎▌?dòng)。
萊鋼大型1#1880高爐的煤氣流量測(cè)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(dòng)方向?yàn)橄蛳拢趴辗绞綖榘踩紤]，設(shè)為集中式排放。
本測(cè)量系統(tǒng)剛投用時(shí)工作正常，運(yùn)行一段時(shí)間以后，測(cè)得的流量逐漸變大，放空后正常，工作一段時(shí)間后，測(cè)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(hào)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(dòng)，部分水聚集于孔板正壓測(cè)，并逐漸沿正壓導(dǎo)壓管流動(dòng)集中至zui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(cè)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(diǎn)壓力為P+，負(fù)導(dǎo)壓管取壓點(diǎn)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(cè)量下：
P=P?
設(shè)正常測(cè)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++ρh+-(P-+ρh-)=P+ρ(h+-h-)
則變送器輸出為：
F?=K
當(dāng)h+>h-時(shí)，變送器實(shí)際測(cè)得的差壓增大，輸出流量信號(hào)變大，
當(dāng)h+即：變送器測(cè)量輸出的流量信號(hào)與實(shí)際流量不符，產(chǎn)生測(cè)量誤差。
以上是對(duì)于測(cè)量診斷壓力變送器故障的方法，還有更多的方法等待我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)，去解決
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