摘 要:簡單介紹了差壓變送器的工作原理, 設(shè)計(jì)出一套采集系統(tǒng), 利用數(shù)據(jù)采集模塊和差壓傳感器的配合來完成對數(shù)據(jù)的采集。并對數(shù)據(jù)采集模塊、差壓變送器、引壓管、變頻干擾等在使用過程中的常見故障進(jìn)行分析, 提出解決方法。
引言
差壓變送器是一種將壓力差轉(zhuǎn)換成直流標(biāo)準(zhǔn)信號的遠(yuǎn)傳壓力測量儀器 , 廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究, 是獲取、處理、傳送各種信息的硬件。隨著企業(yè)自動(dòng)化水平的不斷提高, 其應(yīng)用范圍越來越廣泛, 生產(chǎn)中遇到的問題也越來越多。根據(jù)作者現(xiàn)場多年的實(shí)際經(jīng)驗(yàn), 要想正確的安裝、使用、維護(hù)差壓傳感器, 必須了解其工作原理, 明確其如何進(jìn)行數(shù)據(jù)采集以及常見故障處理方法。
1 工作原理與監(jiān)測系統(tǒng)
1.1 工作原理
來自雙側(cè)導(dǎo)壓管的差壓直接作用于變送器傳感器雙側(cè)隔離膜片上, 通過膜片內(nèi)的密封液傳導(dǎo)至測量元件上, 測量元件將測得的差壓信號轉(zhuǎn)換為與之對應(yīng)的電信號傳遞給轉(zhuǎn)換器, 經(jīng)過放大等處理變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)電信號輸出。電容式差壓變送器的幾種應(yīng)用測量方式 :(1)與節(jié)流元件相結(jié)合, 利用節(jié)流元件前后產(chǎn)生的差壓值測量液體流量;(2)利用液體自身重力產(chǎn)生的壓力差, 測量液體的高度;(3)直接測量不同管道、罐體液體的壓力差值。
1.2 監(jiān)測系統(tǒng)
通過引壓裝置, 將壓力信號引入差壓變送器, 差壓變送器將信號轉(zhuǎn)換為0 ～ 5 V或4 mA～ 20 mA的電信號輸出, 由A/D轉(zhuǎn)換模塊采集轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸出。A/D轉(zhuǎn)換模塊采用R8017, R8017輸出的數(shù)字信號由數(shù)據(jù)通訊模塊R8520轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以識別的信號并輸入計(jì)算機(jī), 具體硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。
R8017是8通道的模擬量采集模塊, 其輸入為0 ～ 5 V直流電壓或4 mA～ 20 mA直流電流信號。R8520 模塊為RS232/RS485 轉(zhuǎn)換模塊和計(jì)算機(jī)的連線采用9針數(shù)據(jù)線、串口通信。設(shè)定各模塊的地址, 讀出各模塊每個(gè)通道的數(shù)據(jù),并由計(jì)算機(jī)軟件處理, 得到監(jiān)測數(shù)據(jù)。
2 故障處理
差壓變送器在測量過程中常會(huì)出現(xiàn)一些故障, 故障的及時(shí)判定分析和處理對正在投用設(shè)備是至關(guān)重要的。一定程度上影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行, 甚至危及生產(chǎn)安全。根據(jù)作者現(xiàn)場多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn), 總結(jié)歸納了一些常見故障判定分析和解決方法。
2.1 線路故障
當(dāng)計(jì)算機(jī)顯示數(shù)值不正常時(shí), shou先要打開差壓變送器的接線盒, 檢查線路是否虛接、短接或者斷接, 可以通過測電源、量電阻、搖絕緣等方法, 進(jìn)行故障的判斷和處理。
2.2 采集模塊或差壓傳感器故障
當(dāng)線路故障排除時(shí), 就要看是不是采集模塊或差壓傳感器故障。使用萬用表檢查差壓變送器工作電源是否正常, 同時(shí)測量差壓變送器的輸出電流值是否在4 mA～ 20 mA(如果為輸出電壓值, 測量是否在0 ～ 5 V)范圍內(nèi), 確認(rèn)輸出值是否正常。如果無輸出值, 差壓變送器損壞, 需要更換差壓變變送器。如果現(xiàn)場測量值換算與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)值相符, 則現(xiàn)場儀表和測點(diǎn)無問題, 模塊損壞, 需更換模塊。當(dāng)現(xiàn)場測量值換算與計(jì)算機(jī)顯示值相同, 說明引壓管或差壓變送器有問題。
2.3 引壓管故障
(1)引壓管堵塞
在實(shí)際生產(chǎn)使用維護(hù)中, 由于排放不及時(shí)或介質(zhì)臟、粘或者帶顆粒、粉末等原因 , 時(shí)間久了, 有的還會(huì)固化, 引起引壓管堵塞, 使測量無法正常進(jìn)行。因此, 為保證變送器正常運(yùn)行, 要定期對引壓管設(shè)法疏通。
(2)引壓管漏氣
由于差壓變送器接點(diǎn)、截止閥等附件比較多, 導(dǎo)致泄漏點(diǎn)增多, 維護(hù)工作量增大 。因此, 要合理做好引壓管的防腐蝕而減少引壓管出現(xiàn)沙眼;引壓管的接口處螺絲要上緊以防松動(dòng)。
(3)引壓管積液
由于氣體流量取壓方式不對或引壓管安裝不符合要求,常常造成引壓管內(nèi)部積存液體的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象的出現(xiàn), 往往會(huì)致使測量不準(zhǔn), 如果在變送器量程很小的情況下, 甚至?xí)斐勺兯推鬏敵龅囊恍┎▌?dòng)。有文獻(xiàn)指出引壓管的正確安裝應(yīng)該是與水平不小于1∶12的斜度連續(xù)下降 , 測量點(diǎn)與安裝點(diǎn)之間存在高度差, 取壓點(diǎn)應(yīng)與被測設(shè)備壁垂直。為了使測量更準(zhǔn)確, 可以設(shè)置若干測壓頭, 所有測壓頭連接在一起成為一條均壓管, 再通過引壓管引出, 在均壓管的#低處安置有放水閥 。另外, 在現(xiàn)場實(shí)際生產(chǎn)使用過程中, 還會(huì)出現(xiàn)引壓管伴熱、引壓管接反等問題。
2.4 變頻干擾
在現(xiàn)場安裝布線過程中, 各種信號線綁扎在一起或走同一根多芯電纜, 信號會(huì)受到干擾, 特別是信號線與動(dòng)力線同走一個(gè)長的管道中干擾尤甚。在這種情況下, 差壓變送器就會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)場不通訊, 甚至誤指示等現(xiàn)象。因此, 在安裝的過程中就要避免類似誤操作的發(fā)生, 應(yīng)增大儀表電纜與動(dòng)力電纜槽架的距離。
2.5 電信號傳輸故障
由于安裝、使用、維護(hù)人員的水平存在一定的差異, 為了節(jié)省人力、物力、財(cái)力或者考慮其他因素, 往往把差壓變送器放置在被測設(shè)備的附近, 造成電信號傳輸距離過遠(yuǎn), 使得電信號存在干擾和衰減的現(xiàn)象。因此, 就需要適當(dāng)?shù)卦黾与娎|線的截面積來解決這一問題。
3 結(jié)束語
以上探討了差壓變送器的工作原理和參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng), 分析了在生產(chǎn)過程中的常見故障。現(xiàn)場安裝、維護(hù)、使用人員只有掌握以上知識, 才能從根源上杜絕故障的發(fā)生, 提高維護(hù)質(zhì)量。
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