1 引言
在工業(yè)自動化生產(chǎn)中，差壓變送器用于壓力、壓差流量的測量，得到了非常廣泛的應(yīng)用，在自動控制系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。隨著化工、鋼鐵、食品、醫(yī)藥等企業(yè)自動化水平的不斷提高，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。
2 工作原理與故障診斷
2.1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轉(zhuǎn)換為與之對應(yīng)的電信號傳遞給轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過放大等處理變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)電信號輸出。差壓變送器的幾種應(yīng)用測量方式為：①與節(jié)流元件相結(jié)合，利用節(jié)流元件前后產(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。
2.2差壓變送器故障診斷
變送器在測量過程中常常會出現(xiàn)一些故障，故障的及時判定分析和處理，對正在投用的儀表來說是至關(guān)重要的。根據(jù)日常維護(hù)中的經(jīng)驗，現(xiàn)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：檢測法分為斷路檢測、短路檢測、替換檢測、分部檢測。
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，可將電源從表體上斷開，用現(xiàn)場另加電源的方法為變送器通電進(jìn)行通訊，以查看電纜是否疊加約2khz的電磁信號而干擾通訊。
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，可臨時更換1塊，以確定原因。
分部檢測：將測量回路分割成幾個部分，如：供電電源、信號輸出、信號變送、信號檢測，按分部檢查，由簡至繁，由表及里，縮小范圍，找出故障位置。
3 典型故障案例分析
3.1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。如2010年10月16日，河南煤化集團(tuán)中原大化公司空分裝置中的流量變送器ft-01501輸出突然下降，經(jīng)查看是由于介質(zhì)有臟物，其導(dǎo)壓管排放不及時導(dǎo)致正導(dǎo)壓管堵塞。經(jīng)排放、疏通后指示恢復(fù)正常。試分析當(dāng)流量增加時，對變送器(變送器本身進(jìn)行輸出信號開方)輸出的影響。
設(shè)原流量為f1，δp1= p1+- p1- ，f1＇=k√ δp1，f1＇為變化前的變送器輸出值。設(shè)增加后的流量為f2，(即：f2> f1)， δp2= p2+- p2- ，f2＇=k√ δp2，f2＇為流量增加后的變送器輸出值。
由于正壓管堵塞，則當(dāng)實際流量分別為f1、f2時，p1+=p2+；當(dāng)流量增加時，p2-出現(xiàn)如下變化：因為實際流量增加為f2，則與原流量f1時相比，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p2-與p1- 的關(guān)系為：
p2 -= p1-+ p0- p0＇
則：δp2= p2+- p2- = p1+-( p1-+ p0- p0＇)= δp1+( p0-＇p0)
則：f2`= k√ δp2＝k√ δp1+( p0＇- p0 )
這樣：當(dāng)p0=p0＇時 則：f2＇=k√ δp2 =k√ δp1 ，f2＇＝f1＇變送器輸出不變。
當(dāng)p0>p0＇時 則：f2＇=k √ δp2=k√ δp1＋（p0＇-p0） ，f2＇當(dāng)p0f1＇變送器輸出變大。
當(dāng)流量減小時，對變送器(變送器本身進(jìn)行輸出信號開方)輸出的影響。
設(shè)原流量為f1，δp1= p1+- p1- ，f1`=k√ δp1 ，f1`為變化前的變送器輸出值。
設(shè)減小后的流量為f2，(即：f1>f2)， δp2= p2+- p2- ，f2＇=k√ δp2 ，f2＇為流量減小后的變送器輸出值。
由于正壓管堵塞，則當(dāng)實際流量分別為f1、f2時，p1+=p2+；當(dāng)實際流量由f1減小到f2時，管道中的靜壓也相應(yīng)的降低，設(shè)降低值為p0；同時，當(dāng)實際流量下降至f2時，p2-值也要因為管內(nèi)流體流速的降低而升高，設(shè)升高值為p0＇。此時，p2-與p1-的關(guān)系為：
p2-= p1-- p0+ p0＇
δp2= p2+- p2-= p1+-( p1--p0+ p0＇ )= δp1+( p0-p0＇)
f2＇= k√ δp2 = k√ δp1+p0-p0＇)
這樣：
當(dāng)p0=p0＇時 則：f2＇= k√ δp2 =k√ δp1 ， f2＇=f1＇變送器輸出不變。
當(dāng)p0>p0＇時 則：f2＇=k√ δp2 =k√ δp1+(p0-p0＇)，f2＇> f1＇變送器輸出變大。
當(dāng)p0 一般情況下，導(dǎo)壓管堵的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、被測介質(zhì)遇低溫結(jié)晶所致等。
防范措施：測量導(dǎo)壓管要定期排污；給儀表加伴熱保溫；當(dāng)測量介質(zhì)為易堵物時，應(yīng)加隔離液或沖洗水。
3.2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。如河南煤化集團(tuán)中原大化空分裝置的流量變送器ft-0311的流量測量方式為：節(jié)流孔板+差壓變送器，2011年3月21日，其指示突然偏低。經(jīng)過檢查，二次儀表(dcs)組態(tài)及電信號回路工作正常，變送器送檢定室標(biāo)定正常，于是懷疑問題出現(xiàn)出導(dǎo)壓管上，經(jīng)細(xì)心檢查，發(fā)現(xiàn)正導(dǎo)壓管焊接不好造成泄漏所致，經(jīng)過補焊堵漏后，流量測量恢復(fù)正常。
防范措施：合理做好導(dǎo)壓管的防腐蝕而減少導(dǎo)壓管出現(xiàn)沙眼；導(dǎo)壓管的接口處螺絲要上緊以防松動。
正導(dǎo)壓管泄漏的現(xiàn)象是變送器輸出下降、上升及不變。當(dāng)流量增加時，負(fù)壓管靜壓下降為p0，正壓管漏壓為ps。若p0=ps，其流量計示值不變；若p0>ps，其流量計示值升高；若，p0 而當(dāng)流量下降時，變送器輸出總是小于實際流量。
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)壓管泄漏，同樣的故障，其表征出來的現(xiàn)象有時并不同，所以我們在分析問題時應(yīng)該是辯證的，具體情況具體分析。
4 結(jié)束語
以上探討了差壓變送器的安裝方法、注意事項及差壓變送器測量回路故障的診斷，運用此分析可為中原大化公司節(jié)能降耗，提高其經(jīng)濟(jì)效益。實際上，由于壓力變送器與差壓變送器測量應(yīng)用上的相通性原因，文中有些方法也同樣適用于壓力變送器的安裝和故障診斷。同時作者希望通過本文的討論能夠為讀者提供差壓變送器在應(yīng)用中的常見故障診斷與處理方面一定的借鑒意義。