摘要 ：壓力變送器是化工、石化等工業(yè)項目中不可或缺的測量儀器，為了保障生產(chǎn)的科學(xué)性與安全性，壓力變送器都起到了至關(guān)重要的作用。現(xiàn)在被廣泛使用的高精度，智能化的壓力變送器，在測量方面做到了可靠性高，穩(wěn)定性強(qiáng)，安裝操作維護(hù)人性化，監(jiān)測信號精準(zhǔn)。作者工作 12年間，根據(jù)項目的設(shè)計、現(xiàn)場的技術(shù)支持、與同事探討以及與廠家的交流，整理了一些有關(guān)壓力變送器的故障問題，作者認(rèn)為有必要就壓力變送器的故障原因進(jìn)行探究并提出對應(yīng)的解決方案。
引言
在現(xiàn)代工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中，壓力變送器使用在需要進(jìn)行壓力監(jiān)測的工段，進(jìn)行信號的采集或作為反饋信號對工藝流程起到監(jiān)控調(diào)節(jié)的作用，做到安全有序的管理與控制。因為工藝介質(zhì)的特性、應(yīng)用條件的不同，我們要結(jié)合壓力變送器測量原理與現(xiàn)場使用情況來分析壓力變送器發(fā)生故障的原因，找到切實有效的解決方案，做到從選型到安裝，從應(yīng)用到維護(hù)的合理性，高效的解決問題。
1 壓力變送器工作原理
壓力變送器的測量原理并非本文的重點，在此僅對壓力變送器的工作原理與分類進(jìn)行簡要介紹。
簡單來說，壓力變送器是利用傳感器、解調(diào)器、電流檢測器、放大器等，將壓力的變化信號轉(zhuǎn)化成控制器可以讀取的標(biāo)準(zhǔn)化信號，4~20 mA DC 的電流信號為主，也有 1~5 VDC 的電壓信號或通訊信號等。
壓力變送器的類型，可以簡單分為 ：（1）壓阻式變送器，主要是由半導(dǎo)體壓敏材料在受壓時，由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng)，電阻率發(fā)生變化，使電橋產(chǎn)生一個與壓力成正比的電壓信號，由此可以測得壓力的變化。（2）電容式變送器，是利用測量膜片和兩側(cè)絕緣片上的電極各組成一個電容，被測介質(zhì)的兩種壓力通過高低壓室，作用到敏感元件的兩側(cè)隔離膜片上，膜片會根據(jù)受壓不同產(chǎn)生位移，兩側(cè)電容產(chǎn)生變化，這個電容變化值會通過振蕩和解調(diào)轉(zhuǎn)化成控制器可讀取的信號。（3）電感壓力變送器，一般是由指針式壓力表與電子遠(yuǎn)傳部件組成。當(dāng)壓力導(dǎo)致壓力表的彈簧管發(fā)生變形位移時，電感線圈
內(nèi)的鐵芯也會發(fā)生位移，電感量發(fā)生變化，這個變化值轉(zhuǎn)化成直流電流 / 電壓信號。（4）應(yīng)變式壓力變送器，也是利用壓力轉(zhuǎn)換成電阻值的方式來進(jìn)行測量的。把兩片應(yīng)變片用特殊膠合劑分別沿著軸向與徑向黏在應(yīng)變筒上，當(dāng)應(yīng)變筒因受壓時，電阻的應(yīng)變片會出現(xiàn)形狀變化，從而影響到阻值的大小，與壓阻式的測量原理區(qū)別在于應(yīng)變式變送器會引起應(yīng)變材料的形狀發(fā)生改變。其實，在應(yīng)用條件不同，還有其他多種測量方式的壓力變送器這里不再贅述。
2 壓力變送器故障
2.1 從選型上避免壓力變送器故障
在壓力變送器的選型時，需要注意被測介質(zhì)壓力范圍，選擇合適的單晶硅壓力變送器量程。除測量范圍外，量程比也是一項非常重要的技術(shù)指標(biāo)，它將影響壓力變送器的測量精度。在選用時，要根據(jù)要求來選擇合適的量程與量程比。另外，要注意壓力變送器的#大承壓，一般會選擇設(shè)計壓力的 1.5 倍，但需要注意某些工況會出現(xiàn)脈沖或壓力突增的情況，此種工況下，需要選用緩沖器作為壓力變送器的保護(hù)裝置，避免壓力變送器受到損害。
同時，要根據(jù)被測介質(zhì)的工藝特性來區(qū)分所選用壓力變送器的測量方式及接液材質(zhì)。被測介質(zhì)為干燥氣體或純凈液體且粘度不高時，可選用普通壓力變送器，在表頭前選用兩閥組為維護(hù)做好準(zhǔn)備工作 ；如被測介質(zhì)為強(qiáng)腐蝕性液體、粘稠液體等，則需選擇對應(yīng)耐腐蝕的隔膜式壓力變送器，還可以根據(jù)實際情況選擇凸膜片的隔膜壓力變送器等 ；在測量高 / 低溫介質(zhì)時，宜選用分體式壓力變送器，利用引壓管或毛細(xì)管進(jìn)行取壓測量。選擇毛細(xì)管引壓方式時，一定要注意操作溫度的要求，避免在實際使用時發(fā)生導(dǎo)壓油汽化或凝固的現(xiàn)象發(fā)生。
2.2 從安裝上避免壓力變送器故障
壓力變送器取壓點的位置，在guojia標(biāo)準(zhǔn)上有明確的規(guī)定，在設(shè)計時，需嚴(yán)格遵守guojia標(biāo)準(zhǔn)，確保自動化儀表工程項目的質(zhì)量，具體安裝方法可參見相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)文件，在此不做展開贅述。
2.3 常見壓力變送器故障類型及解決方案
（1）壓力顯示值異常。壓力值顯示異常是壓力變送器常見的一種故障，產(chǎn)生的原因除了常見的零點漂移，量程遷移類的問題外，還有元器件損壞，傳感器故障，線路故障，電磁干擾，引壓管 / 毛細(xì)管問題等，需要逐項排查。
（2）元器件損壞。需考慮是否因雷擊、電壓過高、線路接錯或線纜破損造成的短路或斷路。如經(jīng)查實，確有電子元器件被燒毀或物理損壞情況，則需及時更換損壞元器件或電纜，并檢查儀表接地系統(tǒng)是否出現(xiàn)問題，進(jìn)行及時修理維護(hù)。需關(guān)注是否有儀表進(jìn)水而導(dǎo)致內(nèi)部電子元件腐蝕情況。在電纜接口密封不嚴(yán)，變送器密封圈老化時易導(dǎo)致表內(nèi)積水，從而導(dǎo)致內(nèi)部元件損壞的故障。此時應(yīng)更換損壞的元件，做好變送器的密封處理與檢查。在某項目中，現(xiàn)場因為空間有限，變送器的電纜進(jìn)線位置向上安裝，導(dǎo)致變送器內(nèi)積水，需引以為戒。
（3）傳感器故障。膈膜式壓力變送器的膜片，會因為介質(zhì)的結(jié)晶而凝結(jié)在膜片上，或者介質(zhì)中含有塊狀固體長期沖擊膜片，造成膜片變形損壞，影響測量。這時要及時更換膜片，根據(jù)實際工況考慮增加吹掃或前端增加過濾網(wǎng)。
（4）線路故障。線路故障一般為內(nèi)部接線，可利用萬用表測電阻、電壓等方式進(jìn)行排查。按照變送器說明書進(jìn)行接線操作，確保線路的正確連接。
（5）電磁干擾。這種故障一般比較難排查，發(fā)生頻率卻很高。儀表的信號電纜避免與電氣高壓信號電纜貼臨并行，否則很容易出現(xiàn)信號干擾，造成通訊錯誤，測量值不準(zhǔn)等問題。務(wù)必遵照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求進(jìn)行距離的控制并做好屏蔽措施。變送器安裝也應(yīng)避開有強(qiáng)磁 / 電場或者強(qiáng)烈振動源位置。
（6）引壓管、毛細(xì)管問題。引壓管問題通常會出現(xiàn)由于介質(zhì)的特性，非潔凈介質(zhì)，或粘度較高的介質(zhì)，造成引壓管的堵塞，不能反饋準(zhǔn)確壓力值�；蛞龎汗芤蜷L期使用，出現(xiàn)泄漏的現(xiàn)象，發(fā)生測量失準(zhǔn)。出現(xiàn)這種情況，要及時更換引壓管，并做好定期清洗維護(hù)工作。毛細(xì)管會因?qū)河湍蜏剡x擇不準(zhǔn)確而發(fā)生問題。在低溫工況時需選擇合適的導(dǎo)壓油，避免造成因溫度過低，導(dǎo)壓油凝固的現(xiàn)象，同理，需要注意高溫時，應(yīng)避免導(dǎo)壓油汽化。由此話題，引出一個案例 ：某項目中，因為介質(zhì)是蒸汽，采用了冷凝圈接變送器的方式，但忽略了環(huán)境溫度在冬季會達(dá)到 -30 ℃以下，這就造成了雖然介質(zhì)是蒸汽，但是在冬季時，冷凝圈內(nèi)的液體依舊被凍結(jié)成冰，導(dǎo)致壓力變送器無法感壓。據(jù)此提醒，在儀表選型設(shè)計時，不能只考慮介質(zhì)條件，需同步考慮實際使用環(huán)境 [1]。
2.4 變送器顯示屏異常
（1）儀表無法顯示。shou先需要檢測儀表兩端電壓是否供電正常，如電壓不正常，則需檢查信號電路是否有虛連或斷連現(xiàn)象 ；（2）儀表顯示異常。在正確接線后，在壓力變送器量程范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)壓力，觀察壓力顯示值的變化，來判斷是否為顯示屏故障。
2.5 電流信號輸出異常
電流信號輸出異常，則需要用專業(yè)測量儀器進(jìn)行如下排查 ：
（1）檢查變送器輸入輸出線路是否出現(xiàn)短路、電纜是否有破損，元器件接線是否有接錯、接反現(xiàn)象 ；
（2）測量變送器的供電電壓是否滿足 24 V，同步排查信號線路問題，是否存在干擾或者電壓因距離過遠(yuǎn)有衰減問題，如有衰減，可考慮更換粗線徑電纜的方式解決；
（3）需確認(rèn)儀表的量程與實測值是否與采集設(shè)備的參數(shù)一致 ；采集設(shè)備是否完好。
3 結(jié)論
本文依據(jù)作者在生產(chǎn)生活中實際遇到的問題為基礎(chǔ)，結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)，整理而成。正確的儀表選用與維護(hù)，是自動控制系統(tǒng)正常運行的基礎(chǔ)。壓力變送器的技術(shù)隨著科技進(jìn)步，雖說可以輕松解決比如，減少接線錯誤，零點漂移，量程遷移不當(dāng)?shù)燃夹g(shù)問題，但錯誤的選用或操作仍然會對壓力變送器的數(shù)據(jù)傳輸結(jié)果造成影響。本文僅就壓力變送器的使用上，根據(jù)現(xiàn)在使用的產(chǎn)品與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，對有可能發(fā)生的故障問題進(jìn)行整理匯總，旨在可以提供儀表從業(yè)人員一定的幫助。同時，希望可以對企業(yè)或項目組有所提醒，做好儀表的定期維護(hù)管理工作，安全生產(chǎn)。
由壓力變送器的應(yīng)用看向未來，希望現(xiàn)在有可能發(fā)生的技術(shù)問題在將來的項目中不再成為問題�，F(xiàn)階段，我們?nèi)孕璋床烤桶嗟母鶕?jù)當(dāng)下實際情況，選用現(xiàn)有的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，依照guojia法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計與應(yīng)用 [2]，在發(fā)生技術(shù)故障時，做到安全停車，科學(xué)有序的解決問題，減小損失。同時做到及時反饋，促進(jìn)相應(yīng)產(chǎn)品技術(shù)更新，推動整個行業(yè)的良性發(fā)展。
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