差压变送器在石化应用中的故障诊断与分析（下）
日期：2008-12-1 23:45:01 来源：中国自动化网
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3.2 导压管泄漏
以正导压管泄漏来分析导压管泄漏出现的故障现象。如图1所示，莱钢集团公司某加热炉仪表控制阀用净化风总管线的流量测量方式为：节流孔板+差压变送器。装置生产正常时的用风流量基本是稳定的，但在后期的生产过程中发现用风流量比正常值下降了很多。
经过检查，二次仪表(DCS)组态及电信号回路工作正常，变送器送检定室标定正常，于是怀疑问题出现出导压上，经过检查，由于正导压管焊接不好造成泄漏所至，经过补焊堵漏后，流量测量恢复正常。
下面我们分析正导压管泄漏时反映出的故障现象。
正导压管泄漏的现象是：变送器输出下降、上升及不变
分析：
当流量上升时，对变送器(变送器本身进行输出信号开方)输出的影响
设原流量为F1， P1= P1+- P1- ，F’1=K ，F’1为变化前的变送器输出值，
设增加后的实际流量为F2，(即：F2>F1)，F’2=K ，F’2为流量增加后的变送器输出值。
因流量增加，管道静压增加为P0，随着流速的增大，实际压管静压减小为P0?，正压管泄漏降压下降为Ps
则：P2+= P1++P0-Ps，P2- = P1- +P0- P0?
P2= P2+- P2- = P1+( P0? - Ps)
那么
当：P0?=Ps 正压导管泄漏，而流量上升时，变送器输出不变
当：P0?>Ps 正压导管泄漏，而流量上升时，变送器输出增加
当：P0?
当流量下降时，对变送器(变送器本身进行输出信号开方)输出的影响
设下降后的实际流量为F2，即：F2
因流量下降，管道静压下降值P0，同时由于流体流速下降，负压管静压增加P0?，正压管泄漏降压下降为Ps
则：P2+= P1+-P0-Ps，P2- = P1- -P0+ P0?
P2= P2+- P2- = P1-( Ps + P0’)
F’2=K =K
即：当流量下降时，变送器输出总是小于实际流量。
实际上，当泄漏量非常小的时候，由于种种原因，工艺操作或仪表维修护人员很难发现，只有当泄漏量大，所测流量与实际流量相比有较大误差时才会发现，这时即使是实际流量上升，总是P0’ <
即： P2<< P1，
F’2<
上述仪表控制阀用净风管线的流量测量就这属于这种情况。
3.3 平衡阀泄漏
设流量为F， P1= P1+- P1- ，F’1=K ，F’1为平衡阀泄漏前的变送器(带开方)输出值
我们假设管道内流体流量在没有变化的情况下做分析
设泄漏的压力为PS，
则：泄漏后的正负导压管的静压为：
P2+= P1+-PS，P2-= P1-+ PS
P2= P2+- P2- = P1-2 PS，则
F’2=K = K
即：F’2
3.4 气体流量导压管积液情况下的变送器测量误差
由于气体流量取压方式不对或导压管安装不符合要求(与水平成不小于1：12的斜度连续下降) 时,常常造成导压管内部积存液体的现象。这种现象的出现，往往会致使测量不准，如果在变送器量程很小的情况下，甚至会造成变送器输出的一些波动。
如图4，莱钢大型1#1880高炉的煤气流量测量系统，系统为节流孔板+差变送器，取压方式为环室取压，煤气流动方向为向下，放空方式为安全考虑，设为集中式排放。
本测量系统刚投用时工作正常，运行一段时间以后，测得的流量逐渐变大，放空后正常，工作一段时间后，测得的流量又逐渐变大。
经过检查，二次仪表(DCS)组态及电信号回路工作正常，变送器送检定室标定正常，用侧漏仪表查双侧导管正常。经过分析，为煤气脱水干燥不净，煤气中含水，由于液体自上而下流动，部分水聚集于孔板正压测，并逐渐沿正压导压管流动集中至最下端，造成正负导压管中积液高度不一至，差压变送器测量出现正向误差，显示为流量增大。
分析：
设正导压管取压点压力为P+，负导压管取压点压力为P-，差压变送器正端压力为P+?，差压变送器负端压力为P-?。
P= P+- P-
P’= P+?- P-?
正常测量下：
P= P?
设正常测量状态下的流量为F，则 F=K
这里 K为常系数。
设液体水的密度为ρ，则在正导压管积液高度为h+,负导压管积液高度为h-的情况下：
P+?= P++ρgh+
P-?= P-+ρgh-
P?= P+?- P-?= P++ρ h+-( P-+ρ h-)= P+ρ (h+-h-)
则变送器输出为：
F?=K
当h+>h-时 变送器实际测得的差压增大，输出流量信号变大，
当h+
即：变送器测量输出的流量信号与实际流量不符，产生测量误差。
这里，由于正压导管取压方式的原因，随着时间的增加，h+逐渐大于h-，测得的流量也增大。
经过典型故障案例，对使用差压变送器的测量回路由于导压管原因造成回路测量故障做了一些分析，这几种故障都是在仪表设备维护中非常常见的，通过分析可以看到，无论是导压管堵塞、还是导压管中积水，同样的故障，其表征出来的现象有时并不同，所以我们在分析问题时应该是辩证的，具体情况具体分析。
4、结束语
以上我们探讨了差压变送器的安装方法、注意事项及差压变送器测量回路故障的诊断，实际上，由于压力变送器与差压变送器测量应用上的相通性原因，本文中有些方法也同样适用于压力变送器的安装和故障诊断。
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以正导压管泄漏来分析导压管泄漏出现的故障现象。如图1所示，莱钢集团公司某加热炉仪表控制阀用净化风总管线的流量测量方式为：节流孔板+差压变送器。装置生产正常时的用风流量基本是稳定的，但在后期的生产过程中发现用风流量比正常值下降了很多。
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经过检查，二次仪表(DCS)组态及电信号回路工作正常，变送器送检定室标定正常，于是怀疑问题出现出导压上，经过检查，由于正导压管焊接不好造成泄漏所至，经过补焊堵漏后，流量测量恢复正常。
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下面我们分析正导压管泄漏时反映出的故障现象。
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正导压管泄漏的现象是：变送器输出下降、上升及不变
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分析：
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当流量上升时，对变送器(变送器本身进行输出信号开方)输出的影响
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设原流量为F1， P1= P1+- P1- ，F’1=K ，F’1为变化前的变送器输出值，
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设增加后的实际流量为F2，(即：F2>F1)，F’2=K ，F’2为流量增加后的变送器输出值。
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因流量增加，管道静压增加为P0，随着流速的增大，实际压管静压减小为P0?，正压管泄漏降压下降为Ps
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则：P2+= P1++P0-Ps，P2- = P1- +P0- P0?
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P2= P2+- P2- = P1+( P0? - Ps)
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那么
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当：P0?=Ps 正压导管泄漏，而流量上升时，变送器输出不变
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当：P0?>Ps 正压导管泄漏，而流量上升时，变送器输出增加
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当：P0?
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当流量下降时，对变送器(变送器本身进行输出信号开方)输出的影响
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设下降后的实际流量为F2，即：F2
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因流量下降，管道静压下降值P0，同时由于流体流速下降，负压管静压增加P0?，正压管泄漏降压下降为Ps
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则：P2+= P1+-P0-Ps，P2- = P1- -P0+ P0?
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F’2=K =K
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即：当流量下降时，变送器输出总是小于实际流量。
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实际上，当泄漏量非常小的时候，由于种种原因，工艺操作或仪表维修护人员很难发现，只有当泄漏量大，所测流量与实际流量相比有较大误差时才会发现，这时即使是实际流量上升，总是P0’ <
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即： P2<< P1，
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F’2<
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上述仪表控制阀用净风管线的流量测量就这属于这种情况。
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3.3 平衡阀泄漏
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设流量为F， P1= P1+- P1- ，F’1=K ，F’1为平衡阀泄漏前的变送器(带开方)输出值
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我们假设管道内流体流量在没有变化的情况下做分析
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设泄漏的压力为PS，
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则：泄漏后的正负导压管的静压为：
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P2+= P1+-PS，P2-= P1-+ PS
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P2= P2+- P2- = P1-2 PS，则
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F’2=K = K
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即：F’2
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3.4 气体流量导压管积液情况下的变送器测量误差
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由于气体流量取压方式不对或导压管安装不符合要求(与水平成不小于1：12的斜度连续下降) 时,常常造成导压管内部积存液体的现象。这种现象的出现，往往会致使测量不准，如果在变送器量程很小的情况下，甚至会造成变送器输出的一些波动。
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如图4，莱钢大型1#1880高炉的煤气流量测量系统，系统为节流孔板+差变送器，取压方式为环室取压，煤气流动方向为向下，放空方式为安全考虑，设为集中式排放。
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本测量系统刚投用时工作正常，运行一段时间以后，测得的流量逐渐变大，放空后正常，工作一段时间后，测得的流量又逐渐变大。
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经过检查，二次仪表(DCS)组态及电信号回路工作正常，变送器送检定室标定正常，用侧漏仪表查双侧导管正常。经过分析，为煤气脱水干燥不净，煤气中含水，由于液体自上而下流动，部分水聚集于孔板正压测，并逐渐沿正压导压管流动集中至最下端，造成正负导压管中积液高度不一至，差压变送器测量出现正向误差，显示为流量增大。
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分析：
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设正导压管取压点压力为P+，负导压管取压点压力为P-，差压变送器正端压力为P+?，差压变送器负端压力为P-?。
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P= P+- P-
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P’= P+?- P-?
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正常测量下：
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P= P?
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设正常测量状态下的流量为F，则 F=K
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这里 K为常系数。
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设液体水的密度为ρ，则在正导压管积液高度为h+,负导压管积液高度为h-的情况下：
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P+?= P++ρgh+
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P-?= P-+ρgh-
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P?= P+?- P-?= P++ρ h+-( P-+ρ h-)= P+ρ (h+-h-)
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则变送器输出为：
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当h+>h-时 变送器实际测得的差压增大，输出流量信号变大，
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当h+
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即：变送器测量输出的流量信号与实际流量不符，产生测量误差。
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这里，由于正压导管取压方式的原因，随着时间的增加，h+逐渐大于h-，测得的流量也增大。
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以上我们探讨了差压变送器的安装方法、注意事项及差压变送器测量回路故障的诊断，实际上，由于压力变送器与差压变送器测量应用上的相通性原因，本文中有些方法也同样适用于压力变送器的安装和故障诊断。
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