差压变送器是一种在各类化工等工业领域非常普遍使用的压力测量仪表，差压变送器的工作原理:来自双侧导压管的差压直接作用于差压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。
差压变送器不仅作差压值的测量，通过对于差压值的分析与计算，可对于三种物理量测量：
一、测量压力。直接从管道上接一取压管，通过差压变送器与二次表即可测量其压力。
二、测量流量。通过流量孔板前后的压差接入差压变送器与一开方二次表配套即可测出管道中的流量。
三、测量阻力。如要测量进塔与出塔的压差。分别在进口和出口的地方接一取压管接入差压变送器，再与一二次表配套即可测量出其塔阻。
因此随着社会工业化发展, 石化、钢铁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,在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。
适合使用差压变送器的场景：
用于防止管道中的介质直接进入变送器里，感压膜片与变送器之间靠注满流体的毛细管连接起来。它用于测量液体、气体或蒸汽的液位、流量和压力，然后将其转变成4～20mA DC信号输出。
差压变送器适用于下述几种测控情况：
●高温下粘稠介质
●易结晶的介质
●带有固体颗粒或悬浮物的沉淀性介质
●强腐蚀或剧毒性介质可消除导压管泄漏污染周围环境现象的发生；可免去采用隔离液时，因测量信号的不稳定，需要经常补充隔离液的繁琐工作。
●连续精确测量界面和密度远传装置可避免不同瞬间介质的交混，从而使测量结果真实地反映过程变化的实际情况。
●卫生清洁要求很高的场合如食品、饮料和医药工业生产中，不仅要求变送器接触介质部位符合卫生标准，并且应便于冲洗，以防止不同批量介质的交叉污染。
一、 应用中的故障判断及分析
差压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,对正在进行了生产来说是至关重要的。我们根据日常维护中的经验,总结归纳了一些判定分析方法和分析流程。
1.1 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。
1.2 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。
1.3 检测法:
①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,否则可进下步查找,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,以查看是否电缆是否叠加约2kHz的电磁信号而干扰通讯。
②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。
③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,可临时更换一块,以确定原因。
④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,按分部分检查,由简至繁,由表及里,缩小范围,找出故障位置。
二、 对几种典型故障的分析
2.1 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。在仪表维护中,由于差压变送器导压管排放不及时,或介质脏、粘等原因,容易发生正负导压管堵塞现象,其表现特征为:变送器输出下降、上升或不变。
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,P1=P1+-P1-,F’1=K,F’1为变化前的变送器输出值,
设增加后的流量为F2,(即:F2>F1),P2=P2+-P2-,F’2=K,F’2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:P2=P2+-P2-=P1+-(P1-+P0-P0')=P1+(P0'-P0) 则:F’现=K=K 这样:当P0=P0'时 则:F’2=K=K F’2=F’1变送器输出不变。
当P0>P0'时 则:F’2=K=K,F’2 当P0F’1,变送器输出变小。
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,P1=P1+-P1-,F’1=K,F’1为变化前的变送器输出值。
设减小后的流量为F2,(即:F2>F1),P2=P2+-P2-,F’2=K,F’2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、F1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’ P2=P2+-P2-=P1+-(P1--P0+P0’)=P1+(P0-P0’) F’2=K=K 这样:当P0=P0'时 则:F’2=K=K F’2=F’2变送器输出不变; 当P0>P0'时 则:F’2=K=K,F’2>F’1,变送器输出变大;当P0
一般情况下,导压管的堵原因主要是由于测量导压管不定期排污或测量介质粘稠、带颗粒物等原因造成。
2.2 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。某加热炉仪表控制阀用净化风总管线的流量测量方式为:节流孔板+差压变送器。装置生产正常时的用风流量基本是稳定的,但在后期的生产过程中发现用风流量比正常值下降了很多。
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上,经过检查,由于正导压管焊接不好造成泄漏所至,经过补焊堵漏后,流量测量恢复正常。
下面我们分析正导压管泄漏时反映出的故障现象。
正导压管泄漏的现象是:变送器输出下降、上升及不变
分析:当流量上升时,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,P1=P1+-P1-,F’1=K,F’1为变化前的变送器输出值,
设增加后的实际流量为F2,(即:F2>F1),F’2=K,F’2为流量增加后的变送器输出值。
因流量增加,管道静压增加为P0,随着流速的增大,实际压管静压减小为P0',正压管泄漏降压下降为Ps 则:P2+=P1++P0-Ps,P2-=P1-+P0-P0' P2=P2+-P2-=P1+(P0'-Ps)
那么当:P0'=Ps正压导管泄漏,而流量上升时,变送器输出不变
当:P0'>Ps正压导管泄漏,而流量上升时,变送器输出增加
当:P0' 当流量下降时,对变送器(变送器本身进行输出信号开方)输出的影响设下降后的实际流量为F2,即:F2 则:P2+=P1+-P0-Ps,P2-=P1--P0+P0' P2=P2+-P2-=P1-(Ps+P0’) F’2=K=K 即:当流量下降时,变送器输出总是小于实际流量。
实际上,当泄漏量非常小的时候,由于种种原因,工艺操作或仪表维修护人员很难发现,只有当泄漏量大,所测流量与实际流量相比有较大误差时才会发现,这时即使是实际流量上升。
以上我们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,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,本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
