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浅谈压力变送器的常见故障及解决措施

供稿:中国工控网 2016/9/8 9:08:09

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  • 关键词: 压力变送器故障 压力变送器
  • 摘要:压力变送器是工业实践中的常用传感器,压力变送器发展至今已经取得了技术上的极大突破,从早期的大位移压力变送器,发展到上世纪五十年代的力平衡式差压变送器,再由七十年代结构简单的位移式变送器到九十年代智能化变送器,最后到今天结构简单、可靠性强的多类型压力变送器,压力变送器在结构、外观、性能等方面取得了极大的进步,在压力变送器的实际使用中,会出现各种各样的问题和故障,本文主要分析了常见的变送器故障原因并提出了解决办法。


前言

  变送器是自控系统的一个重要组成部分,压力变送器主要用于工业过程压力参数的测量和控制,其在石油、化工、电力等领域的应用十分广泛。压力变送器的种类繁多,根据工作原理、用途的不同有不同的分类方式。压力变送器主要用于压力的远程显示和控制,其常在高温、低压、腐蚀、振动等环境下工作,出现故障的几率较大,因此对压力变送器的影响因素、常见故障等研究是十分有意义的。

1、压力变送器常见类型

  压力变送器就是能够将压力变量转化为标准输出信号的仪表,压力变量与输出信号间存在一定的函数关系。根据不同的工作原理可将压力变送器分为以下几种:

  (1)压阻式变送器。压阻式变送器是将压力作用到膜片的前表面,在压力作用下膜片会出现一定的形变,感压膜片的背面印有厚膜电阻,进而形成一个惠斯通电桥,在压阻效应下,电桥会产生相应的电压信号,该信号与激励电压成正比例关系。

  (2)压电式变送器。压电式变送器是利用正压电效应研制出来的,正高压电效应就是将一定的外力作用于电解质使其发生变形,电解质内部会出现极化现象,并且在其两个表面会产生正负不同的电荷,外力停止作用时,电解质又恢复到不带电的状态。电荷的极性会随着作用力方向的改变而改变。在电解质极性方向施加电场,电解质也会发生变形,撤销后电解质的形变消失,这就是逆压电效应。

  (3)应变式变送器。采用特殊的粘合剂将应变片粘合在一起进而产生力学应变,在机体受力发生变化时,电阻应变片也会随之出现一定的形变,进而影响到阻值的大小,电阻上的电压发生改变。但是此种情况下阻值的变化较小,通常情况下组成应变电桥,在仪表放大器的作用下变大,最后传输到处理线路显示或执行机构。

  (4)电容式变送器。电容式变送器分电动和气动两类,前者的标准化输入信号为直流信号,后者输出信号为气体压力。待测介质的两种压力分别输入高、低两压力室,作用于敏感元件的两侧隔离膜片上。测量膜片与两侧绝缘片上的电极组成电容器,在两侧压力大小不同的情况下,模块会产生位移,两侧电流大小不同,在震荡和调节作用下,形成电流、电压或者数字输出信号。

2、压力变送器工作原理

  模块电路、显示表头、测压元件传感器、表壳等共同组成了压力变送器。来自两侧导压管的压力差会作用在变送器传感器量测的膜片上,测量元件能够将接受的压力信号转变成标准的电流电压信号,并将信号发送至报警仪、记录仪和调节器,进而对其进行二次测量。

3、压力变送器的常见故障

  压力变送器在使用过程中难免出现各种各样的故障,其影响因素众多,例如压力变送器内隔片与传感原件间存在灌充液漏,零点和量程偏移、输出不稳定等都会导致压力变送器精度下降甚至发生损坏;天气因素也会对变送器造成影响,如雷击会损坏变送器膜盒的电路、导致无法通讯;潮湿的环境会损坏线路;变送器量程选择不合理会造成感压元件不可逆的变形。以下介绍几种常见的故障类型:

  (1)线路故障。当出现线路故障时,计算机显示数值出现异常,将变送器接线盒打开,检查线路是否存在虚接、短接或者断接的现象,在采用测电源、摇绝缘以及量电阻等方法排查故障。

  (2)变频干扰。在进行布线时,多种信号线之间互相干扰,尤其是在动力线与信号线串在同一管道中产生的干扰作用更为严重,此种情况下会导致变送器不通讯甚至致使错误。可以通过增大仪表电缆与动力电缆槽架距离的方式来避免此类错误操作。

  (3)引压管故障。引压管故障通常有引压管堵塞、引压管漏气、引压管积液三种故障类型,引压堵塞一般是由排放不及时或者介质脏、粘等导致的;引压管漏气是由变送器接电、截止阀等附件较多,增加了泄露点;引压管积液通常是由于气体取压方式不合理或者引压管安装错误造成的,引压管积液会影响测量精度。

  (4)电信号传输故障。压力变送器若使用或维护不当极易导致电信号的传输故障,例如为了节省时间将变送器放在被测设备附近,导致信号传输距离过远,信号就会出现干扰或衰减现象,此时要根据需要增加电缆线的截面积。

4、压力变送器故障处理

4.1 输出信号为零

  当压力变送器出现压力为零的现象时,可以从以下几个方面进行处理:首先检查管道内是否存在压力,仪表是否正常供电,之后检查是否存在电源极性接反的现象,最后检查电子线路板、感压膜头、变送器电源电压等。

4.2 加压力无反应

  若加压力无反应则要检查取压管的阀门是否正常,变送器保护功能跳线开关是否正常,取压管是否堵塞,检查白送器零点和量程,更换传感膜头等。

4.3 压力变量读数偏差

  压力变送器出现压力读数明显偏高或偏低的现象时,首先检查取压管路是否存在泄漏现象,再检查取压管上的阀门,对传感器进行微调,若还存在问题,更换新的传感膜头。

4.4 压力变量读数不稳定

  该问题可通过隔离外界干扰源、检查导压管是否泄漏、管道是否存在杂物、检查隔离膜片时候出现服饰或变形、检查感压膜头等方法来排查。

5、结语

  目前压力传感器的使用十分广泛,无论是国产变送器还是进口变送器,在使用过程中由于工作环境、人为操作不当或者自身原因都会出现各种故障,因此我们不仅要按照说明书的标准规范进行操作,还要掌握正确的故障判断、养护和维修知识,这样才能保证压力传感器的使用寿命和测量精度。


审核编辑(王静)
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