1、引言

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(cè)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(lái)越廣泛，生產(chǎn)中遇到的問(wèn)題也越來(lái)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(wèn)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(duì)現(xiàn)場(chǎng)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(lái)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(guò)膜片內(nèi)的密封液傳導(dǎo)至測(cè)量元件上，測(cè)量元件將測(cè)得的差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為與之對(duì)應(yīng)的電信號(hào)傳遞給轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過(guò)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(cè)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(cè)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(cè)量液體的高度，如圖2所示。
(3) 直接測(cè)量不同管道、罐體液體的壓力差值，如圖3所示。

圖1 流體流量測(cè)量 圖2 液位高度測(cè)量 圖3 管路間差壓測(cè)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。

2.2 差壓變送器故障診斷

變送器在測(cè)量過(guò)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(duì)正在進(jìn)行了生產(chǎn)來(lái)說(shuō)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(guò)熱，供電開(kāi)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(kāi)來(lái)，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(kāi)，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(kāi)，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(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。
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(lái)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(kāi)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(duì)變送器(變送器本身進(jìn)行輸出信號(hào)開(kāi)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(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。

3.2 導(dǎo)壓管泄漏

以正導(dǎo)壓管泄漏來(lái)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(guò)程中發(fā)現(xiàn)用風(fēng)流量比正常值下降了很多。

經(jīng)過(guò)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(wèn)題出現(xiàn)出導(dǎo)壓上，經(jīng)過(guò)檢查，由于正導(dǎo)壓管焊接不好造成泄漏所至，經(jīng)過(guò)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)變送器(變送器本身進(jìn)行輸出信號(hào)開(kāi)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