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引言

在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，壓力變送器使用在需要進(jìn)行壓力監(jiān)測(cè)的工段，進(jìn)行信號(hào)的采集或作為反饋信號(hào)對(duì)工藝流程起到監(jiān)控調(diào)節(jié)的作用，做到安全有序的管理與控制。因?yàn)楣に嚱橘|(zhì)的特性、應(yīng)用條件的不同，我們要結(jié)合壓力變送器測(cè)量原理與現(xiàn)場(chǎng)使用情況來(lái)分析壓力變送器發(fā)生故障的原因，找到切實(shí)有效的解決方案，做到從選型到安裝，從應(yīng)用到維護(hù)的合理性，高效的解決問(wèn)題。

 

1 壓力變送器工作原理

壓力變送器的測(cè)量原理并非本文的重點(diǎn)，在此僅對(duì)壓力變送器的工作原理與分類(lèi)進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

 

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，壓力變送器是利用傳感器、解調(diào)器、電流檢測(cè)器、放大器等，將壓力的變化信號(hào)轉(zhuǎn)化成控制器可以讀取的標(biāo)準(zhǔn)化信號(hào)，4~20 mA DC 的電流信號(hào)為主，也有 1~5 VDC 的電壓信號(hào)或通訊信號(hào)等。

 

壓力變送器的類(lèi)型，可以簡(jiǎn)單分為 ：（1）壓阻式變送器，主要是由半導(dǎo)體壓敏材料在受壓時(shí)，由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng)，電阻率發(fā)生變化，使電橋產(chǎn)生一個(gè)與壓力成正比的電壓信號(hào)，由此可以測(cè)得壓力的變化。（2）電容式變送器，是利用測(cè)量膜片和兩側(cè)絕緣片上的電極各組成一個(gè)電容，被測(cè)介質(zhì)的兩種壓力通過(guò)高低壓室，作用到敏感元件的兩側(cè)隔離膜片上，膜片會(huì)根據(jù)受壓不同產(chǎn)生位移，兩側(cè)電容產(chǎn)生變化，這個(gè)電容變化值會(huì)通過(guò)振蕩和解調(diào)轉(zhuǎn)化成控制器可讀取的信號(hào)。（3）電感壓力變送器，一般是由指針式壓力表與電子遠(yuǎn)傳部件組成。當(dāng)壓力導(dǎo)致壓力表的彈簧管發(fā)生變形位移時(shí)，電感線圈

內(nèi)的鐵芯也會(huì)發(fā)生位移，電感量發(fā)生變化，這個(gè)變化值轉(zhuǎn)化成直流電流 / 電壓信號(hào)。（4）應(yīng)變式壓力變送器，也是利用壓力轉(zhuǎn)換成電阻值的方式來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。把兩片應(yīng)變片用特殊膠合劑分別沿著軸向與徑向黏在應(yīng)變筒上，當(dāng)應(yīng)變筒因受壓時(shí)，電阻的應(yīng)變片會(huì)出現(xiàn)形狀變化，從而影響到阻值的大小，與壓阻式的測(cè)量原理區(qū)別在于應(yīng)變式變送器會(huì)引起應(yīng)變材料的形狀發(fā)生改變。其實(shí)，在應(yīng)用條件不同，還有其他多種測(cè)量方式的壓力變送器這里不再贅述。

 

2 壓力變送器故障

2.1 從選型上避免壓力變送器故障

在壓力變送器的選型時(shí)，需要注意被測(cè)介質(zhì)壓力范圍，選擇合適的單晶硅壓力變送器量程。除測(cè)量范圍外，量程比也是一項(xiàng)非常重要的技術(shù)指標(biāo)，它將影響壓力變送器的測(cè)量精度。在選用時(shí)，要根據(jù)要求來(lái)選擇合適的量程與量程比。另外，要注意壓力變送器的#大承壓，一般會(huì)選擇設(shè)計(jì)壓力的 1.5 倍，但需要注意某些工況會(huì)出現(xiàn)脈沖或壓力突增的情況，此種工況下，需要選用緩沖器作為壓力變送器的保護(hù)裝置，避免壓力變送器受到損害。

 

同時(shí)，要根據(jù)被測(cè)介質(zhì)的工藝特性來(lái)區(qū)分所選用壓力變送器的測(cè)量方式及接液材質(zhì)。被測(cè)介質(zhì)為干燥氣體或純凈液體且粘度不高時(shí)，可選用普通壓力變送器，在表頭前選用兩閥組為維護(hù)做好準(zhǔn)備工作 ；如被測(cè)介質(zhì)為強(qiáng)腐蝕性液體、粘稠液體等，則需選擇對(duì)應(yīng)耐腐蝕的隔膜式壓力變送器，還可以根據(jù)實(shí)際情況選擇凸膜片的隔膜壓力變送器等 ；在測(cè)量高 / 低溫介質(zhì)時(shí)，宜選用分體式壓力變送器，利用引壓管或毛細(xì)管進(jìn)行取壓測(cè)量。選擇毛細(xì)管引壓方式時(shí)，一定要注意操作溫度的要求，避免在實(shí)際使用時(shí)發(fā)生導(dǎo)壓油汽化或凝固的現(xiàn)象發(fā)生。

 

2.2 從安裝上避免壓力變送器故障

壓力變送器取壓點(diǎn)的位置，在guojia標(biāo)準(zhǔn)上有明確的規(guī)定，在設(shè)計(jì)時(shí)，需嚴(yán)格遵守guojia標(biāo)準(zhǔn)，確保自動(dòng)化儀表工程項(xiàng)目的質(zhì)量，具體安裝方法可參見(jiàn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)文件，在此不做展開(kāi)贅述。

 

2.3 常見(jiàn)壓力變送器故障類(lèi)型及解決方案

（1）壓力顯示值異常。壓力值顯示異常是壓力變送器常見(jiàn)的一種故障，產(chǎn)生的原因除了常見(jiàn)的零點(diǎn)漂移，量程遷移類(lèi)的問(wèn)題外，還有元器件損壞，傳感器故障，線路故障，電磁干擾，引壓管 / 毛細(xì)管問(wèn)題等，需要逐項(xiàng)排查。

（2）元器件損壞。需考慮是否因雷擊、電壓過(guò)高、線路接錯(cuò)或線纜破損造成的短路或斷路。如經(jīng)查實(shí)，確有電子元器件被燒毀或物理?yè)p壞情況，則需及時(shí)更換損壞元器件或電纜，并檢查儀表接地系統(tǒng)是否出現(xiàn)問(wèn)題，進(jìn)行及時(shí)修理維護(hù)。需關(guān)注是否有儀表進(jìn)水而導(dǎo)致內(nèi)部電子元件腐蝕情況。在電纜接口密封不嚴(yán)，變送器密封圈老化時(shí)易導(dǎo)致表內(nèi)積水，從而導(dǎo)致內(nèi)部元件損壞的故障。此時(shí)應(yīng)更換損壞的元件，做好變送器的密封處理與檢查。在某項(xiàng)目中，現(xiàn)場(chǎng)因?yàn)榭臻g有限，變送器的電纜進(jìn)線位置向上安裝，導(dǎo)致變送器內(nèi)積水，需引以為戒。

（3）傳感器故障。膈膜式壓力變送器的膜片，會(huì)因?yàn)榻橘|(zhì)的結(jié)晶而凝結(jié)在膜片上，或者介質(zhì)中含有塊狀固體長(zhǎng)期沖擊膜片，造成膜片變形損壞，影響測(cè)量。這時(shí)要及時(shí)更換膜片，根據(jù)實(shí)際工況考慮增加吹掃或前端增加過(guò)濾網(wǎng)。

（4）線路故障。線路故障一般為內(nèi)部接線，可利用萬(wàn)用表測(cè)電阻、電壓等方式進(jìn)行排查。按照變送器說(shuō)明書(shū)進(jìn)行接線操作，確保線路的正確連接。

（5）電磁干擾。這種故障一般比較難排查，發(fā)生頻率卻很高。儀表的信號(hào)電纜避免與電氣高壓信號(hào)電纜貼臨并行，否則很容易出現(xiàn)信號(hào)干擾，造成通訊錯(cuò)誤，測(cè)量值不準(zhǔn)等問(wèn)題。務(wù)必遵照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求進(jìn)行距離的控制并做好屏蔽措施。變送器安裝也應(yīng)避開(kāi)有強(qiáng)磁 / 電場(chǎng)或者強(qiáng)烈振動(dòng)源位置。

 

（6）引壓管、毛細(xì)管問(wèn)題。引壓管問(wèn)題通常會(huì)出現(xiàn)由于介質(zhì)的特性，非潔凈介質(zhì)，或粘度較高的介質(zhì)，造成引壓管的堵塞，不能反饋準(zhǔn)確壓力值。或引壓管因長(zhǎng)期使用，出現(xiàn)泄漏的現(xiàn)象，發(fā)生測(cè)量失準(zhǔn)。出現(xiàn)這種情況，要及時(shí)更換引壓管，并做好定期清洗維護(hù)工作。毛細(xì)管會(huì)因?qū)�壓油耐溫選擇不準(zhǔn)確而發(fā)生問(wèn)題。在低溫工況時(shí)需選擇合適的導(dǎo)壓油，避免造成因溫度過(guò)低，導(dǎo)壓油凝固的現(xiàn)象，同理，需要注意高溫時(shí)，應(yīng)避免導(dǎo)壓油汽化。由此話題，引出一個(gè)案例 ：某項(xiàng)目中，因?yàn)榻橘|(zhì)是蒸汽，采用了冷凝圈接變送器的方式，但忽略了環(huán)境溫度在冬季會(huì)達(dá)到 -30 ℃以下，這就造成了雖然介質(zhì)是蒸汽，但是在冬季時(shí)，冷凝圈內(nèi)的液體依舊被凍結(jié)成冰，導(dǎo)致壓力變送器無(wú)法感壓。據(jù)此提醒，在儀表選型設(shè)計(jì)時(shí)，不能只考慮介質(zhì)條件，需同步考慮實(shí)際使用環(huán)境 [1]。

 

2.4 變送器顯示屏異常

（1）儀表無(wú)法顯示。shou先需要檢測(cè)儀表兩端電壓是否供電正常，如電壓不正常，則需檢查信號(hào)電路是否有虛連或斷連現(xiàn)象 ；（2）儀表顯示異常。在正確接線后，在壓力變送器量程范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)壓力，觀察壓力顯示值的變化，來(lái)判斷是否為顯示屏故障。

 

2.5 電流信號(hào)輸出異常

電流信號(hào)輸出異常，則需要用專(zhuān)業(yè)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行如下排查 ：

（1）檢查變送器輸入輸出線路是否出現(xiàn)短路、電纜是否有破損，元器件接線是否有接錯(cuò)、接反現(xiàn)象 ；

（2）測(cè)量變送器的供電電壓是否滿足 24 V，同步排查信號(hào)線路問(wèn)題，是否存在干擾或者電壓因距離過(guò)遠(yuǎn)有衰減問(wèn)題，如有衰減，可考慮更換粗線徑電纜的方式解決；

（3）需確認(rèn)儀表的量程與實(shí)測(cè)值是否與采集設(shè)備的參數(shù)一致 ；采集設(shè)備是否完好。

 

3 結(jié)論

本文依據(jù)作者在生產(chǎn)生活中實(shí)際遇到的問(wèn)題為基礎(chǔ)，結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)，整理而成。正確的儀表選用與維護(hù)，是自動(dòng)控制系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。壓力變送器的技術(shù)隨著科技進(jìn)步，雖說(shuō)可以輕松解決比如，減少接線錯(cuò)誤，零點(diǎn)漂移，量程遷移不當(dāng)?shù)燃夹g(shù)問(wèn)題，但錯(cuò)誤的選用或操作仍然會(huì)對(duì)壓力變送器的數(shù)據(jù)傳輸結(jié)果造成影響。本文僅就壓力變送器的使用上，根據(jù)現(xiàn)在使用的產(chǎn)品與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)有可能發(fā)生的故障問(wèn)題進(jìn)行整理匯總，旨在可以提供儀表從業(yè)人員一定的幫助。同時(shí)，希望可以對(duì)企業(yè)或項(xiàng)目組有所提醒，做好儀表的定期維護(hù)管理工作，安全生產(chǎn)。

 

由壓力變送器的應(yīng)用看向未來(lái)，希望現(xiàn)在有可能發(fā)生的技術(shù)問(wèn)題在將來(lái)的項(xiàng)目中不再成為問(wèn)題。現(xiàn)階段，我們?nèi)孕璋床烤桶嗟母鶕?jù)當(dāng)下實(shí)際情況，選用現(xiàn)有的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，依照guojia法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用 [2]，在發(fā)生技術(shù)故障時(shí)，做到安全停車(chē)，科學(xué)有序的解決問(wèn)題，減小損失。同時(shí)做到及時(shí)反饋，促進(jìn)相應(yīng)產(chǎn)品技術(shù)更新，推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的良性發(fā)展。