差壓變送器在監測系統中的應用及故障處理

摘　要:簡單介紹了差壓變送器的工作原理, 設計出一套采集系統, 利用數據采集模塊和差壓傳感器的配合來完成對數據的采集。并對數據采集模塊、差壓變送器、引壓管、變頻干擾等在使用過程中的常見故障進行分析, 提出解決方法。

引言
        差壓變送器是一種將壓力差轉換成直流標準信號的遠傳壓力測量儀器 , 廣泛應用于工業生產和科學研究, 是獲取、處理、傳送各種信息的硬件。隨著企業自動化水平的不斷提高, 其應用范圍越來越廣泛, 生產中遇到的問題也越來越多。根據作者現場多年的實際經驗, 要想正確的安裝、使用、維護差壓傳感器, 必須了解其工作原理, 明確其如何進行數據采集以及常見故障處理方法。

1　工作原理與監測系統
1.1　工作原理
        來自雙側導壓管的差壓直接作用于變送器傳感器雙側隔離膜片上, 通過膜片內的密封液傳導至測量元件上, 測量元件將測得的差壓信號轉換為與之對應的電信號傳遞給轉換器, 經過放大等處理變為標準電信號輸出。電容式差壓變送器的幾種應用測量方式 :(1)與節流元件相結合, 利用節流元件前后產生的差壓值測量液體流量;(2)利用液體自身重力產生的壓力差, 測量液體的高度;(3)直接測量不同管道、罐體液體的壓力差值。

1.2　監測系統
        通過引壓裝置, 將壓力信號引入差壓變送器, 差壓變送器將信號轉換為0 ～ 5 V或4 mA～ 20 mA的電信號輸出, 由A/D轉換模塊采集轉換為數字信號輸出。A/D轉換模塊采用R8017, R8017輸出的數字信號由數據通訊模塊R8520轉換為計算機可以識別的信號并輸入計算機, 具體硬件結構如圖1所示。

R8017是8通道的模擬量采集模塊, 其輸入為0 ～ 5 V直流電壓或4 mA～ 20 mA直流電流信號。R8520 模塊為RS232/RS485 轉換模塊和計算機的連線采用9針數據線、串口通信。設定各模塊的地址, 讀出各模塊每個通道的數據,并由計算機軟件處理, 得到監測數據。

2　故障處理
        差壓變送器在測量過程中常會出現一些故障, 故障的及時判定分析和處理對正在投用設備是至關重要的。一定程度上影響生產的正常進行, 甚至危及生產安全。根據作者現場多年的實踐經驗, 總結歸納了一些常見故障判定分析和解決方法。

2.1　線路故障
        當計算機顯示數值不正常時, 首先要打開差壓變送器的接線盒, 檢查線路是否虛接、短接或者斷接, 可以通過測電源、量電阻、搖絕緣等方法, 進行故障的判斷和處理。

2.2　采集模塊或差壓傳感器故障
        當線路故障排除時, 就要看是不是采集模塊或差壓傳感器故障。使用萬用表檢查差壓變送器工作電源是否正常, 同時測量差壓變送器的輸出電流值是否在4 mA～ 20 mA(如果為輸出電壓值, 測量是否在0 ～ 5 V)范圍內, 確認輸出值是否正常。如果無輸出值, 差壓變送器損壞, 需要更換差壓變變送器。如果現場測量值換算與實際經驗值相符, 則現場儀表和測點無問題, 模塊損壞, 需更換模塊。當現場測量值換算與計算機顯示值相同, 說明引壓管或差壓變送器有問題。

2.3　引壓管故障
(1)引壓管堵塞
在實際生產使用維護中, 由于排放不及時或介質臟、粘或者帶顆粒、粉末等原因 , 時間久了, 有的還會固化, 引起引壓管堵塞, 使測量無法正常進行。因此, 為保證變送器正常運行, 要定期對引壓管設法疏通。
(2)引壓管漏氣
由于差壓變送器接點、截止閥等附件比較多, 導致泄漏點增多, 維護工作量增大 。因此, 要合理做好引壓管的防腐蝕而減少引壓管出現沙眼;引壓管的接口處螺絲要上緊以防松動。
(3)引壓管積液
由于氣體流量取壓方式不對或引壓管安裝不符合要求,常常造成引壓管內部積存液體的現象。這種現象的出現, 往往會致使測量不準, 如果在變送器量程很小的情況下, 甚至會造成變送器輸出的一些波動。有文獻指出引壓管的正確安裝應該是與水平不小于1∶12的斜度連續下降 , 測量點與安裝點之間存在高度差, 取壓點應與被測設備壁垂直。為了使測量更準確, 可以設置若干測壓頭, 所有測壓頭連接在一起成為一條均壓管, 再通過引壓管引出, 在均壓管的最低處安置有放水閥 。另外, 在現場實際生產使用過程中, 還會出現引壓管伴熱、引壓管接反等問題。

2.4　變頻干擾
        在現場安裝布線過程中, 各種信號線綁扎在一起或走同一根多芯電纜, 信號會受到干擾, 特別是信號線與動力線同走一個長的管道中干擾尤甚。在這種情況下, 差壓變送器就會出現現場不通訊, 甚至誤指示等現象。因此, 在安裝的過程中就要避免類似誤操作的發生, 應增大儀表電纜與動力電纜槽架的距離。

2.5　電信號傳輸故障
        由于安裝、使用、維護人員的水平存在一定的差異, 為了節省人力、物力、財力或者考慮其他因素, 往往把差壓變送器放置在被測設備的附近, 造成電信號傳輸距離過遠, 使得電信號存在干擾和衰減的現象。因此, 就需要適當地增加電纜線的截面積來解決這一問題。

3　結束語
以上探討了差壓變送器的工作原理和參數監測系統, 分析了在生產過程中的常見故障。現場安裝、維護、使用人員只有掌握以上知識, 才能從根源上杜絕故障的發生, 提高維護質量。

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