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      压力变送器工作原理及维护方法

      文章出处:华仁仪表 发表时间:2019-01-20 13:22

      一、压力变送器类型和工作原理

      压力变送器主要由测压元件传感器、测量电路和过程连接件等组成。

      它能将接收的气体、液体等压力信号转变成标准的电流信号(4~20mADC)以供给指示报警仪、记录仪、调节器等二次仪表进行测量、指示和过程调节。

      压力变送器根据测压范围可分成一般压力变送器(0.001MPa20MPa)和微差压变送器(01.5kPa),负压( 小于大气压力) 变送器三种。

      压力变送器,压力传感器的主要作用:

      把压力信号传到电子设备,进而在计算机显示压力

      工作原理:

      将水压这种压力的力学信号转变成电流(4-20mA)电子信号 。压力和电压或电流 大小成线性关系,一般是正比关系。所以变送器输出的电压或电流 随压力增大而增大。

      压力变送器的被测介质的两种压力通入高、低两压力室,低压室压力采用大气压或真空,作用在δ元件(即敏感元件)的两侧隔离膜片上,通过隔离片和元件内的填充液传送到测量膜片两侧。压力变送器是由测量膜片与两侧绝缘片上的电极各组成一个电容器。当两侧压力不一致时,致使测量膜片产生位移,其位移量和压力差成正比,故两侧电容量就不等,通过振荡和解调环节,转换成与压力成正比的信号。

      压力变送器“δ” 

      压力变送器工作原理及维护方法(图1)

      绝压变送器“δ”

      压力变送器工作原理及维护方法(图2)

      压力变送器电路图

      压力变送器工作原理及维护方法(图3)

       

      日常维护包括以下两个方面:

      1. 巡回检查;
      2. 定期检查;
      3. 设备大检查。
      4. 大修。

      (1)巡回检查

      仪表指示情况。检查仪表示值又无异常,看它是否在规定范围内波动;有的变送器没有现场指示的,要去控制室看它的二次示值。仪表周围是否有杂物或是仪表表面是否有灰尘,应及时清除和清洁。仪表和工艺接口、导压管和各阀门之间有无泄漏、腐蚀。

      (2)定期检查

          有的维护检查不需要每天检查的要每隔一段时间定时检查。

      定期零点检查,由于变送器有二次阀或三阀组、五阀组,所以零点检查 很方便,不需要太多时间。但是用在控制系统中的变送器,不管检查时间多短,仍需要把自动改为手动控制,所以这种仪表的回零周期可长些。由于这些检查需要拆除接头检查设备比较麻烦,如没有异常现象,检查周期可以适当长些。定期进行排污、排凝和放空。定期对易堵介质的引压管进行吹扫,灌隔离液等。

      (3)设备大检查

      由于变送器处于全天候环境中,仪表难免会被腐蚀、损害、导管或接头出现泄漏,所以需要进行设备大检查。检查仪表使用质量、准确度、灵敏度、示数、零位正确;仪表零部件是否完整、紧固件不得松动、接触良好;仪表测量元件、引压管线、接头安装正确、排列整齐固定牢固;技术资料齐全、准确、符合管理要求,仪表接线图、检修检查记录、零部件更换记录无误。

      (4)大修

      准备工作。确定检修项目;落实检修用的材料和加工件、需要更换仪表;落实检修人员和工作量;落实检修方案,做到稳步推进心中有数。

      仪表吹扫。由于吹扫蒸气温度很高,避免把变送器测量部件吹坏,把仪表前面的引压阀关掉;仪表本体和管道不能一起吹扫,吹扫时要打开本体上的放空排液堵头螺丝;吹扫后要把冷凝水排尽,以免遇冷结冰冻坏仪表。

      仪表检查维修。预先制定计划,该校的仪表要逐台进行校验,并做好校验记录。如果仪表解体过,则要进行静压测试。

      如果是气动变送器,检修时要清洗放大器,把里面的油脂,灰尘擦净,减压阀过滤器的过滤环要在溶剂中浸泡干净。

      检修更换过的导管要和工艺管线一起试压。

      在校验和维修过程中,我们经常用到的工具设备大致有信号压力发生器、标准压力指示仪、扳手、螺丝刀、胶管、接头等。但是在使用过程中,工具大小要合适,不能以大代小或是以小代大,也不能磨拆乱卸,更不能把克丝钳当榔头使。仪表是一种很精密的设备,一定要仔细分析后再动手,切莫野蛮操作。

      CEC系列变送器无可动机械部件,所以在仪表室的测试,变送器可分三个基本部件进行,传感器组件检查、放大电路板检查和标定电路板检查。

      传感器组件检查

      传感器组件有故障,不能在现场修理,只有更换。如果发现如隔膜片损坏或是漏油现象,则传感器组件可按下列步骤检查:

      1)小心地从插头拔出补偿电路板。注意,检查时不需要将传感器组件从电气盒上拆下来。

      2)检查内部二极管回路的正、反向偏置。一个回路插座12,另一个回路是插座34.回路电阻值应接近相等。

      3)检查传感器组件外壳和插座12端接点间电阻、电容,或是检查传感器组件外壳和插座34端接点之间电阻、电容,电阻值大于10M Ω ,电容值应为150+/-30pF.

      4)检查端子8是否可靠接地,端子8和外壳之间电阻值应该为零。

      注意:以上不是对传感器组件的全面检查。如果调换电路板后,仍不能排除异常情况,并且又未发现其它明显问题,就应该调换传感器组件。

      电路板检查

      利用调换备用电路板方法,可非常容易检查出标定电路板和放大电路板故障,如果是电路板本身故障,那只有将电路板返回厂家修理。

      仪表故障分析维护

      仪表日常维护做的好,仪表系统发生故障机会就越少。但是设备系统本身失灵也是再所难免的。仪表系统的异常和故障有两个方面,一是仪表本身问题,二是仪表辅助系统,如阀门、导管、各种辅助容器等方面问题。两者比起来后者出现机会要更多些。

      变送器输出过大

      1)检查一次元件测量范围,是否堵塞;

      2)检查导压管是否泄漏或堵塞;

      3)检查截止阀是否打开;

      4)检查气体导管内是否有液体,或是液体导管内是否还有气体;

      5)检查变送器压力室内有无沉积物;

      6)检查导压管内液体、密度是否改变;

      7)保证接插件接触处清洁和检查传感器组件连接情况;

      8)检查8号端子是否可靠接表壳地;

      9)用备用电路板检查有故障电路板;

      10)更换有故障的电路板;

      11)检查电源的输出是否符合所需电压值。

      变送器输出过小和无输出

      1)检查一次元件安装及工作条件;

      2)检查被测介质的特征是否变化,它可能影响输出;

      3)检查加到变送器上的电压是否正常;

      4)检查回路是否短路或是多点接地;

      5)检查回路连接的正负极性和回路阻抗是否符合要求;

      6)检查管道压力连接是否正确;

      7)检查导压管是否泄漏或堵塞;

      8)检查充液导压管是否存在气体;

      9)检查变送器的压力室内有无沉积物;

      10)检查截止阀是否全开,平衡阀是否关严;

      11)检查导压管内液体的比重是否改变;

      12)检查变送器传感器组件的引线是否短接;

      13)检查8号端子是否可靠接表壳地;

      14)检查各调节螺钉是否在控制范围;

      15)现场指示表接线端在无指示或指示故障时,是否用短接片短接;

      16)用备用电路板检查有故障电路板;

      17)更换有故障的电路板.

       

      变送器输出不稳定

      1)检查变送器是否间歇性短路、开路和多点接地现象;

      2)检查加到变送器的电压是否合适;

      3)调节电路的阻尼作用;

      4)检查气体导管内是否有液体,或是液体导管内是否还有气体;

      5)检查变送器回路是否有间歇性短路和开路现象;

      6)保证接插件接触处清洁和检查传感器组件接地情况;

      7)检查8号端子是否可靠接表壳地;

      8)用备用电路板检查有故障电路板;

      9)更换有故障的电路板.

      阀组故障

      校验口、排污口处有渗漏

      原因分析

      密封性不好。

      处理方式

      检查校验口处的垫片,如有损坏,则需更换垫片,必要时可多放置垫片;若经过以上处理后,还存在渗漏,则缠绕生料带。

      注意事项

      生料带缠绕方向为上螺帽时的旋转方向,一般生料带缠绕圈数为5圈,且要注意垫片的方向。

      阀杆处渗漏

      原因分析

      阀杆处密封性不好。

      处理方式

      松开锁紧螺母,把压紧螺母顺时针旋进12圈,然后再固定锁紧螺母,重新投用阀组,观察10分钟,确认缺陷已消除。

      若上述处理后仍不能解决问题,可能是阀芯的密封垫片已经老化、脆裂,则必须更换阀芯。

      打压校验时,不能保压(非校验仪本身问题)

      原因分析

      排除校验仪本身及校验口处问题情况下,不能保压大多数情况下是由于隔离阀阀芯处阀瓣磨损。

      处理方式

      重新研磨阀瓣。但是此项在实施过程中十分麻烦,并且阀瓣要求较高,现场的操作是更换阀芯。

      差压变动器膜盒与阀组密封面处渗漏

      原因分析

      压接面处的O型密封圈密封性不好,一方面是O型密封圈本身的原因;另一方面可能是在固定阀组四个紧固螺栓时,顺序不正确造成密封性不好。

      处理过程

      松开变送器与阀组连接的4个紧固螺栓;更换阀组上正负压侧连接口的O型密封圈;重新安装变送器。用60N·m的力矩紧固4个螺栓,重新投用变送器在固定紧固螺栓 时,要采用对角固定的方式,且力矩要逐步增加。

      变送器缺陷

      压力上去,变送器输出上不去。

      这种情况,先检查接线方式,如接线无误后再检查电源,如果确认不是则检查压力接口是否漏气或者被堵,如没有漏气或被堵,再查看传感器零位是否有输出,或者进行简单加压看输出是否变化,有变化证明传感器没有损坏,如果无变化传感器即损坏。

      加压时变送器输出不变化,再加压变送器输出突然变化,泄压后变送器

      零位回不去。

      原因分析

      产生此现象的原因可能是压力传感器密封圈引起的。一般因为密封圈太软和太厚。传感器拧紧时,密封圈被压缩到传感器引压口里面堵塞传感器,加压时,介质上不去;但 是压力很大时突然冲开密封圈,压力传感器受到压力而变化,而压力再次降低时,密封圈又回位堵住引压口,残存的压力释放不出,因此长按其零位又下不来。

      消除缺陷:

      zui佳办法是将传感器卸下,直接查看零位是否正常,如果不正常则更换密封圈再试。

      示值波动

      原因分析

      1. 压力源本身是一个不稳定的压力;
      2. 仪表本身抗干扰能力不强;
      3. 传感器接线不牢;
      4. 传感器本身故障。
      5. 变送器膜盒含有未排尽的气体;
      6. 导压脉冲管线含有未排尽的气体;
      7. 变送器阻尼系数偏小。

      处理过程

      变送器膜盒含有未排尽的气体

      1.单阀组排气:将隔离阀关闭(切除状态)。使得排污口螺帽在拧松状态,缓慢打开隔离阀(小开度),介质从排污口流出,慢慢加大开度,一分钟后,观察从排污口处的水流,如果稳定则拧紧螺帽,打开隔离阀(投运)。

      2.正压侧、负压侧排气:运行时,关闭隔离阀,

      正、负压侧排气。打开隔离阀一定开度,介质从校验口流出(含有气体时,会发出嗤嗤的声音,慢慢加大开度,观察水流,待水流稳定后拧紧螺帽,隔离阀100%开度;负压侧也是如此,加大开度,然后再观察示值,如果还存在波动,则重复上述步骤)

      3.膜盒螺钉排气:对于差压变送器,采取以上措施后还不能消除缺陷,则采用膜盒螺钉排气,分为正负压侧单独排气及同时排气。排气的前提是隔离变送器,且从排气螺钉排出阀组腔室所有液体介质。

      正负压侧单独排气:关闭平衡阀;正压侧,将排气螺钉拧松,从校验口处注水水流量,,保证水流能从排气螺钉处流出且注水流量大于出加水速度稍快,加了一定量后,慢慢拧紧排气螺钉,加水速度减慢,避免膜盒内憋气,直至水位加至稍低于校验口;同样,负压侧排气加除盐水也采用与正压侧相同的方法。打开平衡阀,两校验口液位会下降,补水,两侧压力一致,投运变送器。

      正负压侧同时排气:同时排气是打开平衡阀,在原理上与分别排气是一致的。正负压侧同时加注除盐水,需两人同时进行,注意事项与正负压侧单独排气一样。

      投用变送器注意事项:打开平衡阀,保持两端的压力平衡;拧紧正负压侧校验口螺帽(同时进行),关闭平衡阀,打开正负压隔离阀(即投用);在关闭平衡阀时,要缓慢关闭。

      导压脉冲管线含有未排尽的气体

      拧松排污口螺帽,水流从排污口流出,一分钟后,观察水流稳定时,则拧紧螺帽(正负压侧一样)。另外也可以从正负压侧校验口排出气体,但很多情况下不采用,因为会花费较多时间。

      但是对于液位计,正压侧为标准液时,则进行反冲水,避免标准罐内的液位缺失,负压侧如果全是除盐水时,排气与正常排气一样;如果正负压侧介质都含放射性时,则进行反冲水排气。另外若负压侧介质与所测介质不一致时,比如测酸碱罐液位,负压侧仪表管线内为甘油等介质传递压力时,也只能进行反冲,避免因介质密度不一样造成密度误差。

      所有排出的介质都要用废物收集袋收集,如果液体具有放射性,则需配戴乳胶手套,但在任何情况下,出房间门时,一定要将橡胶手套摘除,以免放射性扩散。

      变送器阻尼系数偏小

      以上原因都是逐项检查,逐项排除。

      三、变送器维护步骤

      传感器组件

      1.小心把接液“O”型圈放在隔膜片周围;

      2.按所需取向放好压力容室并用手拧紧所有螺栓;

      3.按以下步骤使压力容室均衡坐落在传感器组件壳体上:

      a)用手指拧紧所有螺栓;

      b)拧紧一个螺栓直到压力容室落座;

      c)在对角线的另一个螺栓上施加力矩;

      d)在*个螺栓上施加力矩;

      e)在剩下二个螺栓上施加力矩;

      f)检查压力容室坐落在传感器的情况,确认压力容室没有翘起;

      g)检查四个螺栓是否牢固地拧紧到39N·m

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