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壓力變送器故障實(shí)例分析 電子器件損壞能否正常工作
摘要:壓力變送器是基于平衡原理要作的,它是由測(cè)量和轉(zhuǎn)換兩部分組成,壓力變送器參數(shù)是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的重要參數(shù),直接參與生產(chǎn)工藝過(guò)程的控制和設(shè)備連鎖保護(hù)操作。在硅、微機(jī)械加工技術(shù)、超大集成電路技術(shù)和材料制備與特性研究工作取得突飛進(jìn)展的基礎(chǔ)上,壓力傳感器已成為各類(lèi)傳感器中技術(shù)成熟、性能穩(wěn)定、性價(jià)比高的一類(lèi)傳感器,成就了壓力變送器在工業(yè)控制領(lǐng)域的重要性。由于壓力變送器是直接與被測(cè)介質(zhì)相接觸的現(xiàn)場(chǎng)儀表,而且常常在高溫、低溫、腐蝕、振動(dòng)、沖擊等惡劣環(huán)境中工作,如何使壓力變送器的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性滿足不同工況要求,壓力變送器工作狀況下檢查引壓管是否損壞,電源電壓是否正常,壓力變送器安裝后需要進(jìn)行調(diào)整,以消除安裝位置、管道壓力等因素的影響。現(xiàn)場(chǎng)一般采用手操器在和儀表硬件調(diào)整按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力變送器的零點(diǎn)調(diào)校。兩種調(diào)整方式存在一定的差別,手操器對(duì)變送器輸出的零點(diǎn)調(diào)整能與原設(shè)定值一致,但其調(diào)節(jié)范圍較小。采用儀表硬件進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)整,實(shí)際上是對(duì)量程進(jìn)行重新設(shè)置,將當(dāng)前測(cè)量值強(qiáng)制設(shè)置為變送器4 mA 對(duì)應(yīng)的輸出值。量程上限會(huì)自動(dòng)調(diào)整,即保持變送器的量程跨度和特性不變。
 
在實(shí)際操作壓力變送器電子器件是否損壞主要看以下幾個(gè)方面:
 
【儀表指示有無(wú)異常】
變送器接地主要用于屏蔽干擾。變送器一般有兩副地,分別為內(nèi)部接地和外部接地。變送器內(nèi)部接地均位于變送器接線端子側(cè),并標(biāo)有接地符號(hào),其內(nèi)部電路的地與外殼絕緣。外部接地端子通常不作為變送器的標(biāo)準(zhǔn)配置,需在訂貨時(shí)明確。變送器的內(nèi)部接地和外殼接地必須連接正確,當(dāng)電氣接口內(nèi)部接地作為變送器的外殼接地,可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)充分接地; 當(dāng)變送器外殼沒(méi)有正確接地,就無(wú)法實(shí)現(xiàn)耐瞬變電壓保護(hù)。在工程中,嚴(yán)禁將耐瞬變電壓保護(hù)接地線與信號(hào)線敷設(shè)在一起,因?yàn)榘l(fā)生雷擊時(shí)接地線將傳送過(guò)量電流。
 
【檢查電源線】
以壓力變送器為例,帶有遠(yuǎn)程膜片的壓力變送器主要由壓力變送器,遠(yuǎn)程膜片、工藝連接件和毛細(xì)管幾部分組成。一般情況下,應(yīng)盡量少用這種帶有遠(yuǎn)傳膜片的壓力變送器。各種變送器的高精度、高穩(wěn)定性,僅僅是對(duì)單體變送器而言的,對(duì)于帶上了毛細(xì)管的遠(yuǎn)傳變送器卻沒(méi)有確切的應(yīng)用指標(biāo)。在工業(yè)測(cè)量中,使用帶有遠(yuǎn)程膜片壓力變送器的常見(jiàn)在以下工況: 在高溫應(yīng)用中不使用普通引壓管路降溫的情況下,將高溫介質(zhì)和變送器隔離; 被測(cè)量介質(zhì)對(duì)變送器的接液部分有腐蝕作用,特別是變送器傳感器的膜片; 被測(cè)量介質(zhì)是高粘度或者因環(huán)境、流程、溫度變化而容易固化或結(jié)晶; 容器液位的測(cè)量; 液體的密度或者是液/液界面測(cè)量; 工藝上要求被測(cè)量容器或者管道盡可能減少死角; 不希望有進(jìn)入介質(zhì)的引壓管路。
【電子器件是否損壞】
 
遠(yuǎn)程膜片在小量程的壓力測(cè)量中是不適用的。對(duì)于不同感壓面積的遠(yuǎn)程膜片來(lái)說(shuō),都會(huì)有對(duì)應(yīng)的Zui小推薦量程。如果在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,測(cè)量量程小于推薦的Zui小應(yīng)用量程,會(huì)損失儀表的整體使用性能,有時(shí)甚至根本達(dá)不到測(cè)量要求。小量程的壓力變送器在測(cè)量液位時(shí),一般都需要做零點(diǎn)遷移。零點(diǎn)遷移量決定著儀表量程的選擇,在能夠保證儀表使用精度的條件下,可以使用大一級(jí)量程的儀表。


【毛細(xì)管是否有油】
普通壓力變送器增加了一套遠(yuǎn)傳毛細(xì)管和遠(yuǎn)程膜片后,需考慮多種因素對(duì)變送器測(cè)量的影響。變送器的測(cè)量精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間會(huì)發(fā)生很大變化,所引起的誤差很可能是非常大的。毛細(xì)管的長(zhǎng)度、粗度、材質(zhì)是關(guān)鍵性的因素。長(zhǎng)度的原則是滿足工況條件下,盡可能的短; 粗度的選擇則需要考慮充油的物理性質(zhì),動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間的要求。材質(zhì)則根據(jù)使用環(huán)境情況決定。在確定壓力變送器能否滿足需求時(shí),可以在指定的工藝條件下,綜合毛細(xì)管的粗細(xì)、長(zhǎng)度、各種填充油的特性,遠(yuǎn)傳膜片大小、材質(zhì)、變送器量程,安裝方式等各種影響因素,根據(jù)相關(guān)軟件計(jì)算得出變送器是否適合工藝條件的結(jié)論。壓力變送器的多種充油選擇進(jìn)一步拓寬了應(yīng)用范圍。但低溫、高溫、衛(wèi)生等場(chǎng)合,對(duì)充油的要求嚴(yán)格。選擇填充油的一般原則: 工藝壓力及溫度工作點(diǎn)必須在所選填充油溫度隨壓力變化較小的階段;DC200 硅油具有較好的綜合性能,是常用的填充油; 高溫測(cè)量用硅油通常具有比較大的粘度,必須選擇較粗的毛細(xì)管與之配合,以便保證合理的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能; 填充油和測(cè)量介質(zhì)接觸是否會(huì)產(chǎn)生反應(yīng),也是充油選擇必須考慮的內(nèi)容。


【壓力是否正常】
壓力變送器以其技術(shù)先井,安裝方便,精度高,維護(hù)量小等優(yōu)點(diǎn)于一身,在惡劣環(huán)境中得到了普遍應(yīng)用,并得到了肯定。但是依然大量存在著一些表面沒(méi)有問(wèn)題,實(shí)際上測(cè)量誤差是較大的實(shí)例[3].究其原因,以不合理的應(yīng)用為主。
 
【負(fù)壓分解檢查】
負(fù)壓環(huán)境中,對(duì)變送器的要求主要體現(xiàn)在變送器的密閉性及充油的選擇上,同時(shí)需要避免接液膜片長(zhǎng)期處于負(fù)壓狀態(tài)。長(zhǎng)期處于負(fù)壓狀態(tài)的膜片極易發(fā)生形變,嚴(yán)重影響使用壽命和測(cè)量精度。為保證壓力變送器的整體密閉性,必須采取全焊接的方式。各種填充液在負(fù)壓環(huán)境中,工作范圍將受到較大的影響,容易出現(xiàn)分解、氣化等現(xiàn)象而失去導(dǎo)壓功能,影響測(cè)量。除了上述壓力變送器本身造成的影響外,還可以通過(guò)合理的安裝位置使壓力變送器在負(fù)壓環(huán)境中得到較好的應(yīng)用。


【腐蝕磨損環(huán)境】
在腐蝕和磨損的環(huán)境中,主要通過(guò)兩種方式保護(hù)觸液膜片,即給膜片加保護(hù)蓋和選擇硬度高、耐腐蝕的特殊材質(zhì)金屬。可根據(jù)實(shí)際的工況采取不同的方式,在面對(duì)測(cè)量環(huán)境存在腐蝕和磨的的環(huán)境下,給膜片加保護(hù)蓋的方式,是一種解決壓力測(cè)量有效解決方案。但在測(cè)量中應(yīng)用此蓋,必將對(duì)測(cè)量性能會(huì)產(chǎn)生一定的影響,而且在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中,尚無(wú)動(dòng)態(tài)的性能變化影響分析。在強(qiáng)腐蝕環(huán)境下,特殊材質(zhì)的隔離膜片解決了測(cè)量介質(zhì)對(duì)膜片損傷的問(wèn)題,但使用者通常會(huì)忽略與膜片焊接處的腐蝕問(wèn)題。為解決此類(lèi)問(wèn)題的發(fā)生,應(yīng)整體采用特殊材質(zhì)金屬。


【高溫膜片插件】
 
壓力變送器在高溫環(huán)境中使用出現(xiàn)的情況主要集中在充油的選擇與保溫環(huán)節(jié)上。如瀝青行業(yè)中壓力變送器開(kāi)裂的情形,出現(xiàn)這種現(xiàn)象主要是因?yàn)樽兯推鞒溆驮诟邷剡^(guò)程中產(chǎn)生氣化,體積膨脹所致。另外,由于安裝管嘴處的降溫措施不當(dāng),過(guò)程溫度過(guò)高,超過(guò)了膜片承受的Zui高值,是致使膜片損傷的主要原因之一。解決方案就是采用耐溫范圍更大的充油,同時(shí)做好降溫措施。
 
實(shí)例分析壓力變送器電子器件損壞能否正常工作
 
壓力變送器在使用過(guò)程中出現(xiàn)故障是在所難免的,電容式壓力傳感器測(cè)量部分敏感部件采用全焊接結(jié)構(gòu),電子線路部分采用波峰焊接和接插件安裝方式,整體結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、耐用,故障甚少。但是無(wú)法避免的還是會(huì)出現(xiàn)一些故障?! 鞲衅鳒y(cè)量部分產(chǎn)生的故障都會(huì)引起傳感器無(wú)輸出或輸出不正常,因此應(yīng)Shou先檢查傳感器的測(cè)量敏感部件。拆下法蘭,檢查敏感部件隔離膜片有無(wú)變形,破損和漏油現(xiàn)象發(fā)生。拆下補(bǔ)償板傳感器在使用過(guò)程中出現(xiàn)故障是在所難免的,電容式壓力傳感器測(cè)量部分敏感部件采用全焊接結(jié)構(gòu),電子線路部分采用波峰焊接和接插件安裝方式,整體結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、耐用,故障甚少。但是無(wú)法避免的還是會(huì)出現(xiàn)一些故障。
傳感器測(cè)量部分產(chǎn)生的故障都會(huì)引起傳感器無(wú)輸出或輸出不正常,因此應(yīng)Shou先檢查傳感器的測(cè)量敏感部件。拆下法蘭,檢查敏感部件隔離膜片有無(wú)變形,破損和漏油現(xiàn)象發(fā)生。拆下補(bǔ)償板,不取出敏感部件,檢查插針對(duì)殼體的絕緣電阻,在電壓不超過(guò)100V的情況下,絕緣電阻不應(yīng)小于100MΩ。接通電路和氣路,當(dāng)壓力信號(hào)為量程上限值時(shí),關(guān)閉氣源,輸出電壓和讀數(shù)值應(yīng)穩(wěn)定不動(dòng)。如果輸出電壓下降,則說(shuō)明變送器有泄漏,可用肥皂水檢查出泄漏部位。
傳感器電路部分的故障需要Shou先檢查接通電源,在給定輸入壓力信號(hào)后,檢查傳感器輸出端電壓信號(hào)的狀態(tài)。若無(wú)輸出電壓,應(yīng)Shou先檢查電源電壓是否正常;是否符合供電要求;電源與傳感器及負(fù)載設(shè)備之間有無(wú)接線錯(cuò)誤。如果傳感器接線端子上無(wú)電壓或極性接反均可造成變送器無(wú)電壓信號(hào)輸出。排除上述原因,則應(yīng)進(jìn)一步檢查放大器板線路中元件有無(wú)損壞問(wèn)題;線路板接插件有無(wú)接觸不良現(xiàn)象,可采取對(duì)照正常儀表的測(cè)量電壓與故障儀表對(duì)應(yīng)的測(cè)量電壓相比較的方法,確定故障點(diǎn),必要的情況下可更換有故障的放大器板。在對(duì)流量型傳感器檢查時(shí),對(duì)J型放大器板應(yīng)特別要注意采取防靜電措施。
接通電源,在給定輸入壓力信號(hào)后,若變送器輸出過(guò)高,或輸出過(guò)低,且改變輸入壓力信號(hào)和調(diào)整零點(diǎn)、量程螺釘時(shí)輸出均無(wú)反應(yīng)。對(duì)于這類(lèi)故障,除檢查變送器測(cè)量部分敏感部件有無(wú)異常外,應(yīng)檢查變送器放大器板上“振蕩控制電路部分”工作正常與否。其次檢查放大器板上各運(yùn)算放大器的工作狀況;各部分的元器件有無(wú)損壞問(wèn)題等。此類(lèi)故障需要更換放大器板。變送器在線路設(shè)計(jì)和工藝裝配質(zhì)量上要求都十分嚴(yán)格,在實(shí)際使用中對(duì)出現(xiàn)的線路故障,經(jīng)檢查確認(rèn)后Zui好與生產(chǎn)廠家聯(lián)系更換其故障線路板,以確保儀表長(zhǎng)期工作的穩(wěn)定性和可靠性。
 
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