双法兰差压变送器在工矿企业中应用非常广泛,但其安装或使用环境等所带来的测量误差也不容忽视,请将您日常应用中所发现的问题、原因及解决办法与大家分享。谢谢!
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在如今的工业生产和应用中,双法兰差压变送器也是被广泛运用。双法兰差压变送器的工作原理和差压变送器基本一样,是将一个空间用敏感元件(多用膜盒)分割成两个腔室,分别向两个腔室引入压力时,传感器在两方压力共同作用下产生位移(或位移的趋势),这个位移量和两个腔室压力差(差压)成正比,将这种位移转换成可以反映差压大小的标准信号输出。实际构造中,敏感元件的结构,腔室的形式,位移转换的方式,标准信号的格式都有很多种。
下面笔者主要为大家讲述双法兰差压变送器在工业生产中常遇见的故障及其解决方案。经过变送器生产厂家旭东仪表技术人员的多年经验总结出主要故障有三个方面:
第一,与DCS无法通信。这时候我们的工作人员只要检查通信线路的连接以及参数设置即可。
第二,与安全柵不配套,造成回路无测量信号或信号偏低。造成这种现象往往是因为:1、安全柵电压降过大,整个回路电压低于16.4V,变送器供电不足,回路无法工作;2、安全柵没有本安接地,造成大的共模干扰消息,引起智能变送器工作不正常;3、尽管仪表间有兼容,但在应该选用变压器隔开式安全柵的场合下,却选用了本安型安全柵,使得仪表供电电压不足、无自力电源供电而形成抗干扰能力差,致使变送器不能正常工作。
第三,测量范围超限造成的无显示值。其实这种现象的原因很简单,一方面可能是仪表量程选择不当,只需更换适用量程的仪表即可。另一方面可能是仪表操作使用不当,我们需要更改参数设置。希望能给各位工作人员带来帮助。
双法兰差压变送器在日常使用过程中,由于使用方法不当而造成了较多的故障,严重影响了仪表的正常使用,其故障主要有以下三类:
1 测量超限造成的无显示值。
2与安全柵不配套,造成回路无测量信号或信号偏低。
3与DCS无法通信。
典型故障的处理方法
对测量超限的处理方法通过研究分析,发现此类故障通常与以下因素有关:
仪表操作使用不当有可能使仪表指示为超限。因此,要求工艺操作人员应能根据工艺流程及工艺控制要求正确判断出是仪表故障还是操作不当。所以,需要工艺人员和仪表维护人员密切配合,保证工艺介质在仪表所能测量范围内,避免使操作人员误认为仪表故障。
安全柵不配套造成仪表无输出及测量不准.
由于智能变送器要求使用与之配套的安全柵,当用了未取得与智能变送器配套许可证的安全柵后,大部分都会出现这样那样的问题,其主要故障有:
安全柵电压降过大,变送器供电不足,回路无法工作.
安全柵没有本安接地,造成大的共模干扰信号,引起智能变送器工作不正常。
安全柵与智能变送器、DCS的连接法,虽然仪表间有兼容取证,但在应该选用变压器隔离式安全柵的场合下,却选用了本安型安全柵,使得仪表供电电压不足、无独立电源供电而形成抗干扰能力差,致使变送器不能正常工作。因此,选择一台经过取证的合适的安全柵也是保证变送器能够正常工作的必要条件。
与DCS间的通信故障
一般来讲,可通过DCS来完成对所有智能变送器的管理、组态、上装和下载的任务。在仪表的故障中,大部分故障是由于仪表内部参数设置不当造成的,而在DCS操作站上又是通过通信方式对智能变送器进行参数组态的。因此,它们与DCS的通信是极其重要的。在实际生产中,如果由于变送器与DCS通信发生故障,就会给仪表维护人员检查仪表参数、仪表故障带来了很多不便,甚至使变送器都无法正常工作。
一、概述
我公司使用的单、双法兰差压式液位变送器由横河和霍尼韦尔两厂家生产,其中,单法兰差压式液位变送器用在灌区,双法兰差压式液位变送器分别用在气化和合成。本规程只是作为检修单、双法兰差压式液位变送器的通用规程,在检修时还应参考相应的变送器说明书。
二、原理
单、双法兰式差压变送器由差压变送器、毛细管和带密封隔膜的法兰组成。密封隔膜的作用是防止管道中的介质直接进入差压变送器,它与变送器之间是靠注满液体(一般采用硅油)的毛细管连接起来的,当膜片受压后产生微小变形,变形位移或频率通过毛细管的液体传递给变送器,由变送器处理后转换成输出信号。
三、外观检查
1 . 法兰检查:检查法兰与设备连接部分的密封是否良好;法兰与毛细管、毛细管与变送器的连接部分及毛细管本身是否有液体泄漏;法兰膜片有无变形、损伤、腐蚀、结垢等不良情况。
2.变送器检查:检查变送器外壳有无损伤、腐蚀和其他故障,发现问题及时处理。
四、验收
1.打开变送器外盖,先检查密封圈有无损坏,如果损坏要及时更换;检查电路板及其他元器件是否良好。
2.检查变送器接线情况是否良好。
3.断开电源,卸下接线,进行绝缘电阻检查,用500V兆欧表检查变送器接线端子与外壳间的绝缘电阻,该电阻值应大于20MΩ以上。
五、调试校验
为了保证法兰式差压变送器的测量精度,不能拆开毛细管,所以校验变送器时要与法兰一起校验;在安装前,可用气压模拟信号与HART通讯器进行校验。
零点和量程调整步骤:调整零点和量程输出,使其在允许误差范围内。连续加压,用量程0%,25% ,50% ,75% ,150%的压力进行校验,当压力稳定后记录标准电流表上显示的电流值并做回程误差校验。如果校验误差超过允许误差范围,应重新调整校验。调整时用HART操作,调整方法见相应的HART使用说明。
六、安装
1 . 远传法兰的安装:
高、低压两侧法兰应正确安装,不能装反;为减小环境温度差的影响,可将高、低压侧的毛细管束在一起,并固定以防止风以及振动等的影响(超长部分的毛细管应卷在一起固定);注意不要损伤接液膜片的表面。不要扭曲,挤压毛细管,也不要对它施加过大的压力。
2 变送器本体的安装:使用安装托架,将变送器本体安装在直径为50mm管道上。可进行水平配管安装以及垂直配管安装。
七、注意事项:
1. 紧固测量容室的四颗螺栓、连接毛细管和容室部分的固定螺钉绝对不可松动,以防止封入液泄漏,造成仪表损坏。
2.配线时应避开大容量的变压器、电动机或动力用电源等干扰源;配线时应拆开电源接口的防尘塞;螺纹部应进行防水处理(防水处理时最好使用不硬化的硅树脂系列密封剂);为防止干扰,信号电缆应避免与其他电源电缆穿入同一根电缆保护管;对于防爆型仪表,为确保防爆性能,必须按有关规定配线。
八、常见故障与处理
如测量值出现异常,应先确定是过程变量异常还是测量系统出错。如确认是测量系统出错误,再根据故障现象分析故障原因,采取相应措施。本变送器具有自诊断功能,排除故障简单方便。常见故障与处理方法见表
常见故障与处理
序号 故障现象 故障原因 处理方法
1 无指示 信号线脱落或电源故障安全栅坏电路板损坏 重新接线或处理电源故障更换安全栅更换电路板或变送器
2 指示为最大(最小) 低压侧(高压侧)膜片、毛细管坏,或封入液泄漏低压侧(高压侧)引压阀没打开低压侧(高压侧)引压阀堵 更换仪表打开引压阀清理杂物或更换引压阀
3 指示为偏大(偏小) 低压侧(高压侧)放空堵头漏或引压阀没全开仪表未校准 紧固放空堵头,打开引压阀重新校对仪表
4 指示值无变化 电路板损坏高、低压侧膜片或毛细管同时损坏 更换电路板更换仪表
双法兰测液位界位实质上就是测量介质的静压然后在换算成液位的高度,本来这种静压测量一个法兰测量膜盒即可,但考虑到密封容器气相的存在对于静压测量的影响而使用了静压差模式来消除气相压力的影响。从而单纯的做到所测压差与介质的高度成线性关系及压差P=密度X高度X g,如果密度恒定已知那么介质的高度就可以用压差表示。
但实际使用中,没有一成不变的密度介质,因为介质的密度收成分、温度、压力、时间、氧化腐蚀等等的影响而产生变化,特别是测量介质界位时,由于重介质在下方,起重介质收轻介质的凝析分离效果的影响而出现不清晰的界面,其中油包水,水包油等现象的影响,而产生界面失真,而双法兰测量界位是按照已经设定到变送器里面的理想轻重介质的密度差来换算的压差值,所以会产生误差,从而产生测量误差,这种测量误差在现实应用中是最普遍的现象,起占故障率应该在90%以上。
由于介质密度与设定值不一致造成的双法兰测量液位、界位不准的现象,在设备的开停车以及介质长时间静放或介质脏污尤为突出。装置开停车的液位、界位不准是无法处理的,因为开停车的装置工艺指标与正常运行差距很大,起温度、压力、介质成分与正常运行差距是临时性的,当装置正常后就会回归正常,但装置开停车过程正是工艺人员要求介质液位、界位测量最准确的时候,因此牵扯到装置的安全和是否开车成功,所以这个时候工艺人员会不断要求仪表人员维修双法兰液位计,但这个根本无法维修,此时大部分是扯皮或者领导协调,但很多时候仪表人员是很被动的,特别是夜班值班,凌晨半夜的你也不好意思给领导打电话让其协调,因此偶们最拿手的办法就是拖了,拖到开车成功就正常了,但如此的做法常常被工艺人员告状,说现在的仪表工什么也不会,就是一帮混的人。
比如锅炉开车期间就是如此,因为正常运行的锅炉水的温度和压力都非常高,而开车期间起锅炉水基本上就是冷水这与正常锅炉水的密度差距较大,虽然从数值上看差距不大 ,但锅炉汽包液位检测高度是非常低的,大都在一米左右,一点小小的压差波动就会造成很大的液位变化,特别是双室平衡器的普通差压测量锅炉液位,起双室平衡器里的那一点水就是命根子,甚至少了几滴水就会造成汽包液位波动5%以上,所以装置开车期间是仪表人员最难熬的时刻。
此外各种界位的测量也受开车期间介质的分离,以及介质的脏污影响很大,比如介质脱酸的碱洗界位测量,如果下方的碱液更新不及时,收不断碱洗反应产生的盐分对于碱液密度改变很大,此时只能重新测定赃物的碱液密度换算新的压差值在修改相应的变送器的压差测量范围。在比如介质的脱水收脱水剂或者沉降罐等沉降效果的影响其界位的显示与实际值往往差距很大,甚至完全失去测量左右,这个时候也无法维修,因为根本不确定沉降效果什么时候变好。
介质密度对双法兰测量液位、界位的影响是双法兰变送器无法克服的缺陷,一个比如就能够形象的说明这个缺陷,一个两米的瓶子,先向里加上一米的水在加上一米的油这个时候,双法兰测量的界位正好是50%,这是非常正确的数值,但是我们把瓶子盖拧紧后不断地晃动,让分离完好的油水变成油包水的悬浊液,这个时候瓶子根本没有清晰的界面了而是一瓶两米的油水混合物,但此时的双法兰显示的界位还是50%,而这个数值已经失去了作用。这就是这种仪表的缺陷,我们平常根本无法消除,对于现场处理故障非常无力和悲哀。
除了介质密度对测量的影响,我们在说一下正常运行中好出现故障的双法兰本身故障及一些组合原因。先从组合看,就是取压的口的法兰片的脏污和结晶,特别是在测量污浊的界面时收介质脏污影响最大的下法兰膜片极易吸附介质的杂质,时间长久后会把膜片糊死,甚至把取压口都堵死,这个时候就失去了测量意义,任何一个取压口与介质的连接不通畅都会造成测量频繁波动,忽高忽低,或者只升不降,只降不升甚至完全失去测量效果等现象。
在一个故障原因,就是双法兰安装过程的密封石墨垫片的安装位置是否偏移,造成了密封垫片压到了膜片上,引起附加的压差产生测量误差。
再者收生产厂商进步,现在已经有很成熟的高温型双法兰,用来测量高温介质,但高温性的双法兰的毛细管使用的硅油同样是高温型的,已减少高温介质对其的氧化保持硅油的稳定性,但这种高温型的双法兰在低温环境中的硅油的压力传递性受到影响,比如北方的冬天气温零下时如果高温型的毛细管裸露在大气中,其硅油就有凝聚的现象,如果没有良好的保温伴热措施,起毛细管硅油受低温的影响会造成液位测量失真,这个常常被使用方和维护方所忽略。
最后就是变送器本身的性能了,主要就是零飘的大小和稳定性,如果变送器厂商质量过关其零飘会较小,如果性能差点就要经常性的查看零点进行校准。
此外一些环境因素是仪表的共性,比如防水、防尘、防电磁干扰等等不是双法兰本身特有的特性就不说了。
在工业生产和应用中,双法兰差压变送器被广泛运用。双法兰差压变送器的工作原理和差压变送器基本一样,是将一个空间用敏感元件分割成两个腔室,分别向两个腔室引入压力时,传感器在两方压力共同作用下产生位移,这个位移量和两个腔室压力差成正比,将这种位移转换成可以反映差压大小的标准信号输出。实际构造中,敏感元件的结构,腔室的形式,位移转换的方式,标准信号的格式都有很多种。
双法兰差压变送器在工业生产中常见的故障有如下几个方面:
与DCS无法通信。这时候我们的工作人员只要检查通信线路的连接以及参数设置即可。
与安全柵不配套,造成回路无测量信号或信号偏低。造成这种现象往往是因为:
1、安全柵电压降过大,整个回路电压低于16.4V,变送器供电不足,回路无法工作;
2、安全柵没有本安接地,造成大的共模干扰消息,引起智能变送器工作不正常;
3、尽管仪表间有兼容,但在应该选用变压器隔开式安全柵的场合下,却选用了本安型安全柵,使得仪表供电电压不足、无自力电源供电而形成抗干扰能力差,致使变送器不能正常工作。
测量范围超限造成的无显示值。其实这种现象的原因很简单,一方面可能是仪表量程选择不当,只需更换适用量程的仪表即可。另一方面可能是仪表操作使用不当。
双法兰差压变送器是较为先进的智能仪表,功能强、可靠性高,只要运用维护得当,就
能够使它们保持长期正常运行,进而有效地保证整个控制系统的测量精度和可靠性。
在使用过程中,由于使用方法不当容易造成以下三种故障:
1、测量超限造成的无显示值。
2、与安全柵不配套,造成回路无测量信号或信号偏低。
3、与DCS无法通信。
处理方法:
第一个问题主要是操作不当造成的,处理方法要求操作人员应能根据工艺流程及工艺控制要求正确判断出是仪表故障还是工艺操作不当。所以,需要操作人员和仪表维护人员密切配合,保证工艺介质在仪表所能测量范围内,避免使操作人员误认为仪表故障。
第二问题由于智能变送器要求使用与之配套的安全柵,当用了未取得与智能变送器配套许可证的安全柵后,大部分都会出现这样那样的问题,处理方法是选择一台经过取证的合适的安全柵也是保证变送器能够正常工作的必要条件。
第三问题大部分是由于仪表内部参数设置不当造成的,而在DCS操作站上又是通过通信方式对智能变送器进行参数组态的。
双法兰差压变送器与普通变送器工作原理基本相同,用于测量液体、气体、蒸气流量及压力,是一种将压力变量转换为可传送的统一输出信号的仪表,而且其输出信号与压力变量这间是一给定的连续函数关系,通常为线性函数。它能将测量参数变换成4-20mAADC标准信号(DCS系统24VDC供电), 可以与智能终端手操器通讯进行设置或效验.
我公司双法兰差压变送器主要用于在再热减温水压、燃油压力、主油泵出口压力、主汽压力、过热减温水压力、各种风压、烟压等测点,直接测量不同管道、罐体液体的压力差值,即通过双侧导压管的差压直接作用于隔离膜片上,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4-20mA电流信号输出。
导压管用于传送过程压力给变送器。如果导压管内的液体中含有气体或管内的气体中有残留物,就不能进行正确的压力传递,压力测量就会产生误差,因此有必要施行适合过程流体的配管方法。配装导压管与变送器时,请注意如下几点:
A. 导压管与变送器的连接:
a. 确认变器的高低压侧:膜盒上将刻印“H”、“L”侧。
b. 导压管接口的变更:随着过程接口安装方向的变更,导压管接口间距可为51mm、54mm或57mm,用于导压管与过程接口的连接和调整。
c. 过程接头安装螺钉的紧固:安装过程接头的螺钉,在连接好导压管后,均应紧固。
d. 变送器与三阀组的连接:三阀组由截断过压力的截止阀和均衡变送器高低两侧压力的平衡阀构成。使用三阀组时,对拆卸变送器或变送器调零都较方便。
三阀组有配管型和直接型。进行变送器连接时请注意如下几点:
Ø 配管型:
a. 在变送器一侧的三阀组多支管接口及连接过程接头的导压管接内旋入双头螺栓。
b. 用U型螺栓把三阀组本体上的安装托架安装在50mm管上。此时,U型螺栓暂不拧紧。
c. 把管道组件安装在三阀组和过程接头之间,然后用压紧螺母暂时拧上。
d. 按如下步骤,逐个拧紧螺丝:
过程接口的螺栓→变送器一侧的锁紧螺母→三阀组的压紧螺母→三阀组安装托架的U型螺栓、螺母。
Ø 直接型:
a. 从变送器上拆下过程接头垫圈。
b. 把三阀组安装在变送器上,在三阀组成多支管的上部(接导压管侧)拆下过程接头和过程接口垫圈。
B. 导压管的配装方法:
a. 引压阀角度:过程管道内的残液、煤气、或沉淀物流入导压管内,是测量压力时产生误差的主要原因。要排除这些影响,必需按一定的角度安装引压阀。过程流体是气体时,垂直向上或垂直方向的上方45°之内。过程流体是液体时,水平方向或水平方向的下方45°之内。过程流体是蒸气时,水平方向或水平方向的上方45°之内。
b. 引压阀和变送器的位置:必须定期排除导压管内的残液,残气。这项工作会暂时给测量压力带影响。因此,最好在配管时就做到使残液和残气能自动回流到管道里面去。过程流体是气体,原则上变送器的位置高于引压阀,过程流体是流体或蒸气,原则上变送器的位置低于引压阀。
c. 导压管的温差:高、低压侧的导压管如有温差,管内液体的密度也产生差值,给测量压力带来误差,因此配管时应使两导管不产生温差。
d. 测量蒸汽流量时的冷凝槽 :导压管内的液体因环境温度或过程流体温度的变化而反复凝结、蒸发、会使高低压的液头产生差值。为了避免液头之差带来测量压力的误差,测量蒸气流量应使用冷凝槽 。
e. 测量微压时的防风措施:用差压变送器测量微压时,低压侧的导压管接口应联通大气压(基准压力)。如果因变送器的周围有风,基准压力有变化测量压力时会产生误差。此时请把变送器置于箱内或在低压侧配上导压管,并将导管的一端插进带有底板的筒状防风盒内。
f. 防冷冻措施:如变送器及导压管内的过程流体可能发生冻结,请用暖气套管或暖气保温。否则会冻坏膜盒。
布线时应避开大容量的变送器、电动机或干扰源;布线时拆开电源接口的防尘塞;螺纹部应进行防水处理;为防止干扰,信号电缆和电缆不得穿入同一根电线保护管。
故障排除: 如测量值出现异常,应先确定是过程变量异常还是测量系统出错。如确认是测量系统出错,再分析故障,采取相应措施。常见故障及处理办法如下:
A. 输出超出0%或100%。可能原因有:
a. 电源极性不正确。检查电源接线。
b. 阀门关启不正确。应将平衡阀应完全关闭,低压、高压阀应完全开启。
c. 压力有泄漏。检查导压管与变送器连接时,安装过程接头的螺钉在连接好导压管后是否紧固。
d. 高低压侧导压管连接不正确。确认变器的高低压侧:膜盒上将刻印“H”、“L”侧。
e. 调零不正确。检查变送器与三阀组的连接是否可靠:三阀组由截断过压力的截止阀和均衡变送器高低两侧压力的平衡阀构成,使用三阀组时,对拆卸变送器或变送器调零都较方便。
B. 输出有误差,可能原因有:
a. 阀门关启不正确。应将平衡阀应完全关闭,低压、高压阀应完全开启。
b. 电源电压及外接负载不正确。应在外接负载在250—600Ω之间时,对应的电源电压在16.4—42 VDC之间。
c. 变送器安装在温度变化显著的地方,且隔热、散热及通风措施不好。如果安装位置直接受到热辐射或暴露在日晒雨淋中,应采取防水、隔热辐射和通风措施。
d. 压力有泄漏。检查导压管与变送器连接时,安装过程接头的螺钉在连接好导压管后是否紧固。