絕對壓力變送器在實際應用中的故障解決及分析

摘要：本文根據絕對壓力變送器在實際工作中出現的故障情況，結合基礎理論，分析故障原因及解決方法。

一、前言
        壓力變送器是直接與被測介質相接觸的現場儀表，常常在高溫、低溫、腐蝕、振動、沖擊等環境中工作。在石油、化工、電力、鋼鐵、輕工等行業的壓力測量及現場控制中應用非常廣泛。

        2004年，我廠因擴建將原有減壓塔拆除更換新塔。更換后，按設計要求，塔頂壓力測量儀表使用的是絕對壓力變送器，設計量程為0～100KPa。此測量值反應的是塔內真空度。按照工藝生產要求，真空度在上位機的顯示達到或接近100%時，其生產效益最佳。在將變送器安裝、單校、聯校均無誤后，發現變送器傳入上位機顯示出的值與現場真空壓力表的讀數相差很大。

        為解決此問題，我查閱了圖紙并翻閱了相關資料，同時對所使用的絕對壓力變送器再一次檢查，最終將問題解決。我將解決問題的思路和過程寫下來與大家共同探討。

二、基本概念
        工程上定義的壓力，是指均勻、垂直地作用在單位面積上的力。壓力的表示方式有三種，即：絕對壓力，表壓力，負壓或真空度。它們之間的關系如圖1所示。
        絕對壓力是物體所承受的實際壓力，其零點為絕對真空。
        表壓力指高于大氣壓力時的絕對壓力與大氣壓力之差。
        真空度（負壓）是大氣壓力與低于大氣壓力時的絕對壓力之差。

1—絕對壓力 2—表壓力 3—微壓
4—差壓 5—負壓（真空度）

根據國際單位制規定，壓力的單位是帕斯卡，簡稱帕（Pa）它表示1N力垂直均勻地作用在1m2面積上所形成的壓力，即1Pa=1N/m2。

三、實際應用
        在諸類儀表中，差壓變送器的應用最為廣泛、普遍，變送器大體分為壓力變送器和差壓變送器。變送器常用來測量壓力、差壓、真空、液位、流量和密度等。
        1、絕對壓力就是容器內介質（液體或氣體）的真實壓力。在容器中介質的絕對壓力，可以高于外界的大氣壓力也可以等于或低于外界的大氣壓力。當我們用壓力表測量壓力時，由于儀表處在大氣中受到大氣壓力的作用測出的壓力值比絕對壓力小1個大氣壓力。我們稱這個用儀表測出的壓力為表壓。我們在表盤上看到的壓力表指示值就是表壓值。介質的絕對壓力等于表壓值加大氣壓力值。P絕=P表+大氣壓。當介質絕對壓力大于或等于大氣壓力時表壓為正值或零。當介質絕對壓力小于大氣壓力時儀表測出的表壓為負值此時的表壓稱為負壓或真空。工程上常用負壓（真空)值與大氣壓力值之比值來表示介質的負壓狀態，稱為真空度。

        測量絕對壓力的儀表稱為絕壓表。對于普通的工業壓力表測量的都是表壓值，也就是絕對壓力與大氣壓的壓差值。當絕對壓力大于大氣壓值時測得的表壓值為正值，稱為正表壓；當絕對壓力小于大氣壓值時測得的表壓值為負值，稱為負表壓，即真空度。

        絕壓的零點是絕對零，也就是消除了當地的大氣壓的影響，在常壓下，絕壓表顯示當地的大氣壓值，即100KPa左右，在抽真空狀態下，隨真空度的增加，表讀數減小，為正值（如圖2所示使用絕對壓力表測量塔器真空度）。而表壓表當地的大氣壓為表零點，如果測量真空，則儀表示值以負數表示，（如我們常見的真空表），隨著真空的增加，表顯示負值增加（如圖3所示使用差壓變送器測量塔器真空度）。一般的情況下，為了測量真實的真空度，采用絕壓。 用絕壓表示的真空值為正，用表壓表示的真空值為負。實際應用中，如果給出的是絕壓動作值，要用表壓開關，直接換成相同負數即可。若給出的是標準大氣壓下的表壓動作值，換算成當地大氣壓的表壓值即可。如給出的表壓值是-67，當地大氣壓是101KPa，則動作值應為-67.67KPa。

2、差壓變送器的工作原理：主要由測壓元件傳感器、模塊電路、顯示表頭、表殼和過程連接件等組成。它能將接收的氣體、液體等壓力信號轉變成標準的電流電壓信號，以供給指示報警儀、記錄儀、調節器等二次儀表進行測量、指示和過程調節。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。差壓變送器的幾種應用測量方式：
（1）與節流元件相結合，利用節流元件的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。

        當兩側壓力不一致時，致使測量膜片產生位移，其位移量和壓力差成正比，故兩側電容量就不等，通過振蕩和解調環節，轉換成與壓力成正比的信號。差壓變送器和絕對壓力變送器的工作原理相同，所不同的是低壓室壓力是大氣壓或真空。

四、現場分析
        了解了差壓變送器與絕對壓力變送器的異同，我們開始著手檢查現場故障原因。首先檢查儀表安裝和接線，結論：完全符合設計要求與施工標準。然后檢查變送器內部參數設定，依據儀表說明書中的設定選項逐一核對，發現儀表量程的設定是-100～0Kpa，而設計圖紙中的量程范圍是0～100Kpa。這就是問題所在。施工單位誤將絕對壓力變送器當作普通變送器來設定量程范圍導致上位機的顯示與實際不符。
        找到問題癥結所在，馬上解決它。現場絕對壓力變送器的量程設定為0～100Kpa，控制系統內該儀表的量程設定為-100～0Kpa，該儀表在上位機顯示的量程設定為-100%～0取絕對值。
        為什么要這樣設置呢？看圖4所示，假設我們現在的壓力在量程的25%的位置，電流值為8mA，現場絕對壓力變送器顯示為25Kpa，控制系統內該儀表換算為-75Kpa，該儀表在上位機顯示為75%，這是按照工藝生產要求設定的，完全抽真空時顯示100%，滿足生產需要。

五、總結
        經過上述典型故障的分析，我們對使用差壓變送器和絕對壓力變送器的區別已經很清楚了。這種故障都是在儀表設備維護中非常常見的，通過分析可以看到，在對變送器進行內部參數設置時，要認真分辨變送器的類型再實際操作。

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