在工業(yè)自動(dòng)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(dòng)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(dòng)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)人員的水平差異,，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。 

1,、工作原理與故障診斷 

1.1 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(hào)轉(zhuǎn)換為與之對應(yīng)的電信號(hào)傳遞給轉(zhuǎn)換器,，經(jīng)過放大等處理變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)電信號(hào)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,。

     圖一                            圖二                       圖三

圖1 流體流量測量 圖2 液位高度測量 圖3 管路間差壓測量

差壓變送器的安裝包括導(dǎo)壓管的敷設(shè)、電氣信號(hào)電纜的敷設(shè),、差壓變送器的安裝,。 

1.2 差壓變送器故障診斷 

變送器在測量過程中，常常會(huì)出現(xiàn)一些故障,，故障的及時(shí)判定分析和處理,，對正在進(jìn)行了生產(chǎn)來說是至關(guān)重要的。我們根據(jù)日常維護(hù)中的經(jīng)驗(yàn),，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(hào)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(hào)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(shí)更換一塊,，以確定原因。 

分部檢測：將測量回路分割成幾個(gè)部分,，如：供電電源,、信號(hào)輸出、信號(hào)變送,、信號(hào)檢測,，按分部分檢查,，由簡至繁，由表及里,，縮小范圍,，找出故障位置。 

2,、典型故障案例 

2.1 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 

這樣： 

當(dāng) P0=P0?時(shí) 則：F’2=K =K F’2= F’1 變送器輸出不變,。 

當(dāng) P0>P0?時(shí) 則： F’2=K =K ,F’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’2= F’2 變送器輸出不變； 

當(dāng) P0>P0?時(shí) 則： F’2=K =K ,F’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,。 

2.2 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)管線的流量測量就這屬于這種情況。

2.3 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 

2.4 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(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),。 

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(dòng)方向?yàn)橄蛳拢趴辗绞綖榘踩紤],，設(shè)為集中式排放,。

               圖4

本測量系統(tǒng)剛投用時(shí)工作正常,，運(yùn)行一段時(shí)間以后，測得的流量逐漸變大,，放空后正常，工作一段時(shí)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(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，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(shí) 變送器實(shí)際測得的差壓增大，輸出流量信號(hào)變大,， 

當(dāng)h+ 

即：變送器測量輸出的流量信號(hào)與實(shí)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(shí)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(shí)并不同,，所以我們在分析問題時(shí)應(yīng)該是辯證的,，具體情況具體分析,。 

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