絕壓變送器應用中的故障現象及處理

一、測量管路泄漏引起的測量異常
        2011年，我公司小機排汽真空DCS顯示值突然下降，現場檢查發現就地真空表真空也在降低。因為變送器與壓力表采用同一個取樣點，有共用測量管路及閥門，在小機及凝汽器系統運行穩定的情況下，首先懷疑真空測量管路出現泄漏。經過檢查發現振動引起測量管路焊點破裂。
        絕對壓力變送器測量的是生產過程的絕對壓力，一般測量范圍都很小，在安裝施工過程中往往不會像高壓測點一樣引起重視。焊接點、閥門接頭、變送器連接頭等處均易出現泄漏，真空系統泄漏在現場巡檢過程中無法及時發現，只有運行人員發現真空顯示異常時，才能到現場查找原因。
        為此，在絕壓變送器的安裝過程中須準確定位變送器的安裝位置，焊接導壓管時要注意與變送器螺紋接口正好處于同一軸線，焊接應牢固，并且根據密封要求，在導壓管與變送器連接處纏上生料帶密封。
二、測量管路冷凝水造成真空顯示異常
        2013年11月，2#機組B修后運行中發現，在兩小時內，冷凝器真空1#顯示絕對壓力逐漸升高，即真空降低。而與它的取樣點接近的高壓凝汽器真空并未發生變化。DCS顯示趨勢如圖1所示。
        由圖1看出，當機組負荷下降時，凝汽器真空降低并最終穩定在與負荷相應的值，較為理想的曲線應是3、4所表示的低壓凝汽器真空變化，曲線1說明真空變化慢時，絕對壓力變送器反應較遲緩，曲線2的變化則是階躍增加，且在較長時間里，測量值顯示直線，無任何波動，引起此現象的原因：一是管路堵塞，表計無法測出被測介質的微量變化；二是表計故障；三是DCS系統采集回路故障。檢查后確認DCS接線正常，卡件正常。連續觀察后發現，在機組負荷并未發生明顯變化時，低壓凝汽器真空與冷凝汽真空2#安裝位置接近，顯示值接近，而冷凝器真空1#與高壓凝汽器真空顯示值卻出現較大偏差。經校準確認絕對壓力變送器正常，管路亦未發現明顯泄漏點。
        回憶此次在B修中進行的汽機真空低保護壓力開關移位技改項目，該項目將原設計的一根取樣母管引出5個取樣分管，分別配兩臺絕對壓力變送器和3塊真空開關，改造為分開獨立取樣，以滿足真空保護冗余設計，也防止因取樣母管故障造成全部監視故障，保護誤動。懷疑在施工中未嚴格遵守安裝要求，致使儀表管有堵塞的情況，但鑒于在開機初期并無管路異常，并且安裝后進行吹掃試驗時也正常，我們決定重新順著測量管檢查。最終發現有一段取樣管的敷設不滿足工藝要求。

        絕對壓力變送器多用于測量工藝介質氣相壓力，因此變送器高于導壓管，而且多用安裝支架固定在遠離工藝管道或設備，并且便于操作的平臺上。管路敷設線路難免會有水平敷設段，這時應使導壓管向設備側傾斜，易于冷凝水排出導壓管。絕對壓力變送器的正確安裝方式如圖2所示。
        仔細檢查發現導壓管A段本應有一定的傾斜度，但在技改安裝時將該段傾斜角裝反，即儀表側向下傾斜，造成冷凝水積聚且無法排出管路。隨后，退出汽機真空低保護，對取樣管進行吹掃，吹掃后，冷凝器真空1#與高壓凝汽器真空顯示接近，測量值達理想值。

        鑒于這一情況，我們檢查了所有真空測量管路，查看在水平敷設段管路是否向取樣側傾斜，以便下次檢修時重新敷設管線，防止測量管路中出現冷凝水造成測量誤差。

三、變送器量程與DCS設置量程不統一引起的測量誤差
        在現場由絕對壓力變送器輸出的標準電流信號送至DCS，DCS通過設置與變送器測量量程一致的模擬量程，反映現場實際測量值。其對應關系如圖3所示。

        在實際工作中，將變送器量程與DCS等上位機量程調至不一致的情況時有發生，當現場壓力在量程的10%位置時，電流值為5.6mA，現場絕對壓力變送器顯示為10kPa，真空度（負壓）為-11kPa，以百分比作控制條件的設置值為90%（完全抽真空時為100%），若將DCS量程式錯設為（0~160）kPa，則DCS顯示值將變為16kPa，與現場實測壓力出現較大偏差。

四、絕對壓力變送器零位漂移
        2014年3月，我公司2#機組高壓凝汽器真空變送器顯示值緩慢增加后與冷凝汽真空1#出現較大偏差（1.1kPa），按以往經驗，維護人員對管路進行吹掃，卻發現表計示值無明顯變化，便將變送器拆回實驗室。
        在實驗室校準時發現，各檢定點誤差均為0.19mA，遠超出允許誤差0.08mA，比對2013年10月對該變送器校驗的原始記錄發現，其校驗前示值誤差近似相同，且均已接近最大允許誤差。也就是說絕對壓力變送器在運行過程中出現了零位偏移。
        而在分析了以往的變送器校準記錄時發現，絕對壓力變送器相對于表壓和差壓變送器，更容易漂移。
        為什么相對于表壓和差壓變送器，絕對壓力變送器零位更容易漂移呢？我們可從其結構及測量原理入手分析。對于ROSEMENT的3051變送器來說，其結構原理為變送器高、低壓側的隔離膜片和灌充液將過程壓力傳遞給灌充液，接著灌充液將壓力傳遞到傳感器中心的傳感膜片上，傳感膜片是一張緊的彈性元件，其位移隨所受壓力而變化。對于表壓和差壓變送器而言，傳感片兩端為對稱結構，也就是容易實現零位的穩定，而絕對壓力變送器低壓側始終保持一個參考壓力（即高真空基準室，根據儀表的測量范圍和準確度確定其真空度的要求），這樣傳感片兩端為非對稱結構，也就是無論參考腔漏、放氣還是材料形變等因素都會造成零位不穩定，也就是零位漂移。
        絕對壓力變送器的零位情況在現場往往無法驗證，只有當出現低于4mA的情況時，才能意識到該變送器零位已經嚴重漂移。如果絕對壓力變送器在現場沒有可直接比較的儀表，無法及時發現它的測量偏差，那么，定期檢定并在檢定或校準間隔內進行抽檢是發現和解決問題的唯一方法。
        我們在對現場送檢的變送器進行零位調整后重新回裝，其測量值顯示正常。

五、校驗過程中引入的測量偏差
實驗室檢定或校準過程中不可避免地會引入測量誤差，在實際工作中發現，對于絕對壓力變送器來說，主要集中在以下方面：
1.標準器失準
        這一原因不常出現，但絕對壓力標準器在使用中需要與其他計量標準有所區別，其期間核查的頻次應略有增加。筆者在實際中選用的是數字式絕對壓力表，在使用中接近檢定周期時出現過較大偏移。絕對壓力表出現偏移時不容易發現，一般也缺少用于比對的標準儀器。筆者發現有工作人員檢定的絕對壓力變送器回裝現場后與理論測量值偏差較大（機組600MW負荷時，汽機低壓凝汽器絕對壓力應在4kPa~5kPa，而現場顯示為7kPa）。重新檢定時，突然發現真空臺完全抽真空時，標準表顯示竟達1kPa，近似完全真空狀態，而所選用的真空臺最高可以實現絕對壓力3.5kPa。懷疑標準器出現故障，送上級檢定部門檢定后發現標準器發生零點漂移。
2.環境溫度的影響
        由于絕對壓力測量范圍都比較小，環境溫度的影響更為明顯。筆者在實驗空調故障時，觀察發現當室溫由20℃降至8℃時，標準絕對壓力計顯示的實驗室大氣壓力升高3kPa，因此檢定過程中應嚴格遵守JJG882-2004《壓力變送器檢定規程》所規定的環境條件，盡可能減少引入誤差。
3.調整錯誤
        JJG882-2004中規定：“絕對壓力變送器的零點絕對壓力應盡可能小，由此引起的誤差應不超過允許誤差的1/10~1/20”。絕對壓力變送器又容易出現零位漂移，檢定過程中調整在所難免。對于ROSEMENT的3051變送器來說，調整采用HART通信協議，零位調整應在傳感器校準項目下選擇傳感器低端標定，而不是零點校正；變送器量程校準時選用傳感器高端標定。我公司1#機組A修監理過程中，檢修人員就出現過兩種誤操作：一是將非絕對真空誤調為變送器零位；二是誤將當地大氣壓當做滿量程調整，因為當時0~100kPa測量量程的絕對壓力變送器，在對空狀態時顯示為20.32mA左右（當時的大氣壓約為102kPa），變送器回裝人員發現輸出電流高于20mA上限，誤將絕對壓力變送器當做真空變送器，直接對大氣壓調整，致變送器量程縮小、DCS絕壓顯示偏小。

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