壓力變送器的故障診斷及解析

壓力變送器是工業(yè)實(shí)踐中非常為常用的一種傳感器， 其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè)。壓力變送器是壓力檢測(cè)系統(tǒng)的重要組成部分。由各種壓力敏感元件將被測(cè)氣體或液體的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電流信號(hào)（4-20mA），以供給顯示儀表進(jìn)行二次測(cè)量，顯示壓力值。目前鄭州分公司普遍使用的是智能壓力變送器，智能壓力變送器以微處理器為核心，以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，具有準(zhǔn)確度高、可靠性高、穩(wěn)定性好、能進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊、能夠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)組態(tài)、能與PLC 進(jìn)行數(shù)字通訊等特點(diǎn)。

隨著工業(yè)的發(fā)展，壓力變送器的應(yīng)用越來(lái)越廣泛， 在應(yīng)用的過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題也就越來(lái)越多， 因安裝、使用和維護(hù)人員的技術(shù)的差異，也造成了出現(xiàn)問(wèn)題不能及時(shí)的進(jìn)行維修，對(duì)生產(chǎn)以及安全造成了極大的隱患。本文就從現(xiàn)場(chǎng)的維護(hù)維修的目的出發(fā)，根據(jù)壓力變送器常見(jiàn)的問(wèn)題，提出自己的一些體會(huì)，希望對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的維修人員有所幫助。

1、工作原理

       在油氣管道中采用的是智能式壓力變送器，智能式壓力變送器主要有電容式壓力變送器和擴(kuò)散硅式壓力變送器兩種類(lèi)型。

1.1 電容式壓力變送器

       測(cè)量膜盒內(nèi)充以填充液(硅油)，中心感應(yīng)膜片(可動(dòng)電極)1和其兩邊弧形固定電極分別形成電容 C1 和 C2,?當(dāng)被測(cè)壓力加在測(cè)量側(cè) 3 的隔離膜片 4 上后，通過(guò)腔內(nèi)填充液的液壓傳遞，將被測(cè)壓力引入到中心感應(yīng)膜片，使中心感應(yīng)膜片產(chǎn)生位移，因而使中心感應(yīng)膜片與兩邊弧形固定電極的間距不再相等， 從而使C1 和 C2 的容量不再相等，通過(guò)轉(zhuǎn)換部分的檢測(cè)和放大，轉(zhuǎn)換為4-20mA 的直流電流信號(hào)輸出。

焊接密封圈

       1 一中心感應(yīng)膜片(可動(dòng)電極)；2 一固定電極；3 一測(cè)量側(cè)； 4一隔離膜片

1.2 擴(kuò)散硅式壓力變送器

       v 以 N 型單晶硅膜片作敏感元件， 通過(guò)擴(kuò)展雜質(zhì)使其形成四個(gè) P 型電阻,并組成電橋。 當(dāng)膜片受力后，由于半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)，電阻值發(fā)生變化，使電橋有相應(yīng)輸出。

擴(kuò)散硅式壓力傳感器

       當(dāng)介質(zhì)的壓力信號(hào)作用于傳感器時(shí)， 壓力傳感器就將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)， 經(jīng)差分放大和輸出放大器放大， 非常后經(jīng)V/A 電壓電流轉(zhuǎn)換成與被測(cè)介質(zhì)的壓力成線性對(duì)應(yīng)關(guān)系的4-20mA 標(biāo)準(zhǔn)電流輸出信號(hào)。

2、應(yīng)用中的故障判斷及分析

       壓力變送器大部分故障都是在安裝和使用不當(dāng)造成的，歸納起來(lái)有以下方面。 一次元件堵塞或安裝形式不對(duì)，取壓點(diǎn)不合理；第二、變送器過(guò)程法蘭中有雜物，造成測(cè)量死區(qū)；第三、變送器接線不正確，電壓過(guò)高或過(guò)低，線路虛接；第四、安裝方式和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要求技術(shù)不符。 根據(jù)油氣管道 SCADA 系統(tǒng)壓力變送器常見(jiàn)故障現(xiàn)象的分析、判斷和處理經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了以下故障和分析解決過(guò)程，僅供參考。

2.1 站控機(jī)上無(wú)指示

（1）可能電源保險(xiǎn)燒斷，檢查電源保險(xiǎn)，更換新的。

（2）可能儀表電纜接地，檢查儀表電纜，排除接地故障。

（3）可能儀表防爆接線盒內(nèi)進(jìn)水了，排除盒內(nèi)積水，并加固密封。

（4）使用有 Hart 功能的手操器連接變送器，如果連接不上（連接正確，設(shè)備完好），變送器模塊損壞，更換變送器變送模塊。

（5）可能計(jì)算機(jī)模件通道有故障，由工藝告訴計(jì)算機(jī)處理。

（6）可能供電電壓太低，檢查電路，排除其相應(yīng)故障。

（7）可能儀表電源正負(fù)極接反，檢查并改正接線。

（8）可能儀表輸出超量程過(guò)大，排除其故障。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)儀表指示正常，但站控機(jī)指示偏低

（1）可能儀表電纜負(fù)極接地，檢查儀表電纜，排除接地故障。

（2）可能儀表本身負(fù)極有接地故障，檢查儀表負(fù)極接線端子，排除其接地故障，或更換新儀表。

（3）可能 PLC、站控機(jī)與儀表量程設(shè)定不一致，檢查、核對(duì)儀表和 PLC 掌控機(jī)的設(shè)定量程。

2.3 儀表指示不準(zhǔn)

（1）可能零位不準(zhǔn)或漂移，重新調(diào)整零位，并檢查是否零漂。

（2）未帶沖洗軸的儀表，可能正負(fù)引壓管、膜盒出有雜質(zhì)堵塞，疏通并把雜質(zhì)排放干凈；帶沖洗軸的儀表，可能正負(fù)引壓管、膜盒出有重雜質(zhì)堵塞，打沖洗軸或用打壓泵疏通；帶反吹掃的儀表，可能正負(fù)引壓管、膜盒出有雜質(zhì)堵塞，反吹掃系統(tǒng)有些堵，疏通并把雜質(zhì)排放干凈。

（3）可能引壓管、三閥組等各接頭處有滲漏，檢查漏電并處理。

（4）可能量程不準(zhǔn)，重新校驗(yàn)儀表。

（5）可能供電電壓偏低，檢查電路，排除其相應(yīng)故障。

（6）可能站控機(jī)與儀表量程設(shè)定不一致，檢查、核對(duì)儀表和PLC 掌控機(jī)的設(shè)定量程。

2.4 儀表變化不靈敏

（1）可能阻尼過(guò)大，調(diào)整阻尼。

（2）可能引壓管、膜盒出有重雜質(zhì)堵塞，疏通并把雜質(zhì)排放干凈。

（3）可能調(diào)節(jié)閥動(dòng)作不靈敏，檢查并處理好調(diào)節(jié)閥故障。

2.5 儀表波動(dòng)較大

（1）可能阻尼過(guò)小，調(diào)整阻尼。

（2）可能工藝本身波動(dòng)，和工藝一起確認(rèn)。

（3）可能 PID 參數(shù)調(diào)節(jié)不當(dāng)，協(xié)助工藝調(diào)整 PID 參數(shù)。

3、壓力變送器的日常維護(hù)

（1）防止渣滓在導(dǎo)管內(nèi)沉積。

（2）導(dǎo)壓管應(yīng)安裝在溫度波動(dòng)小的地方。

（3）首先應(yīng)當(dāng)防止壓力變送器與腐蝕性或過(guò)熱的介質(zhì)接觸。

（4）測(cè)量液體壓力時(shí)，取壓口應(yīng)開(kāi)在流程管道的側(cè)面，以避免沉積積

（5）測(cè)量液體壓力時(shí)，壓力變送器的安裝位置應(yīng)避免液體的沖擊，以免壓力變送器過(guò)壓損壞。

（6）接線時(shí)，將電纜穿過(guò)防水接頭或繞性管并擰緊密封螺帽，以防雨水等通過(guò)電纜滲漏進(jìn)變送器殼體內(nèi)。

（7）冬季發(fā)生冰凍時(shí)，安裝在室外的壓力變送器必須采取防凍措施，避免引壓口內(nèi)的液體因結(jié)冰體積膨脹，導(dǎo)致傳感器損失。

（8）冬季發(fā)生冰凍時(shí)，安裝在室外的變送器必須采取防凍措施，避免引壓口內(nèi)的液體因結(jié)冰體積膨脹，導(dǎo)致傳感器損失。

（9）測(cè)量氣體壓力時(shí)，取壓口應(yīng)開(kāi)在流程管道頂端，并且壓力變送器也應(yīng)安裝在流程管道上部，以便積累的液體容易注入流程管道中。

4、結(jié)語(yǔ)

在工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)達(dá)的今天，壓力變送器在工業(yè)控制當(dāng)中扮演著重要的角色，參與了工業(yè)監(jiān)視和控制，因此，對(duì)壓力變送器故障的準(zhǔn)確判斷，有助于生產(chǎn)的盡快恢復(fù)，同時(shí)也是安全生產(chǎn)的巨大保障。