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工程实践中压力变送器应用问题分析

作时间:2014-02-17  来源:国电科学技术研究院  编辑:
   

压力参数是工业生产过程中的重要参数,直接参与生产工艺过程的控制和设备连锁保护操作。在硅、微机械加工技术、超大集成电路技术和材料制备与特性研究工作取得突飞进展的基础上,压力传感器已成为各类传感器中技术最成熟、性能最稳定、性价比最高的一类传感器,成就了压力变送器在工业控制领域的重要性。由于压力变送器是直接与被测介质相接触的现场仪表,而且常常在高温、低温、腐蚀、振动、冲击等恶劣环境中工作,如何使压力变送器的稳定性和准确性满足不同工况要求,是工程应用中首先要解决的问题。本文从压力变送器的应用入手,探讨其在工程实践中存在的问题。

【1 零点调整】
    压力变送器安装后需要进行调整,以消除安装位置、管道压力等因素的影响。现场一般采用手操器在和仪表硬件调整按钮来实现对压力变送器的零点调校。两种调整方式存在一定的差别,手操器对变送器输出的零点调整能与原设定值一致,但其调节范围较小。采用仪表硬件进行零点调整,实际上是对量程进行重新设置,将当前测量值强制设置为变送器4 mA 对应的输出值。量程上限会自动调整,即保持变送器的量程跨度和特性不变。在实际操作
过程中,通过手操器进行零点调整更为适用。

【2 仪表接地】
   变送器接地主要用于屏蔽干扰。变送器一般有两副地,分别为内部接地和外部接地。变送器内部接地均位于变送器接线端子侧,并标有接地符号,其内部电路的地与外壳绝缘。外部接地端子通常不作为变送器的标准配置,需在订货时明确。变送器的内部接地和外壳接地必须连接正确,当电气接口内部接地作为变送器的外壳接地,可能无法实现充分接地; 当变送器外壳没有正确接地,就无法实现耐瞬变电压保护。在工程中,严禁将耐瞬变电压保护接
地线与信号线敷设在一起,因为发生雷击时接地线将传送过量电流。

【3 远程膜片的应用】
   以罗斯蒙特压力变送器为例,带有远程膜片的压力变送器主要由压力变送器,远程膜片、工艺连接件和毛细管几部分组成。一般情况下,应尽量少用这种带有远传膜片的压力变送器。各种变送器的高精度、高稳定性,仅仅是对单体变送器而言的,对于带上了毛细管的远传变送器却没有确切的应用指标。在工业测量中,使用带有远程膜片压力变送器的常见在以下工况: 在高温应用中不使用普通引压管路降温的情况下,将高温介质和变送器隔离; 被测量介质对变送器的接液部分有腐蚀作用,特别是变送器传感器的膜片; 被测量介质是高粘度或者因环境、流程、温度变化而容易固化或结晶; 容器液位的测量; 液体的密度或者是液/液界面测量; 工艺上要求被测量容器或者管道尽可能减少死角; 不希翼有进入介质的引压管路。

【3. 1 小量程压力变送器】
    远程膜片在小量程的压力测量中是不适用的。对于不同感压面积的远程膜片来说,都会有对应的最小推荐量程。如果在实际应用过程中,测量量程小于推荐的最小应用量程,会损失仪表的整体使用性能,有时甚至根本达不到测量要求。小量程的压力变送器在测量液位时,一般都需要做零点迁移。零点迁移量决定着仪表量程的选择,在能够保证仪表使用精度的条件下,可以使用大一级量程的仪表。

【3. 2 毛细管的选择与充油】
    普通压力变送器增加了一套远传毛细管和远程膜片后,需考虑多种因素对变送器测量的影响。变送器的测量精度和动态响应时间会发生很大变化,所引起的误差很可能是非常大的。毛细管的长度、粗度、材质是关键性的因素。长度的原则是满足工况条件下,尽可能的短; 粗度的选择则需要考虑充油的物理性质,动态响应时间的要求。材质则根据使用环境情况决定。在确定压力变送器能否满足需求时,可以在指定的工艺条件下,综合毛细管的粗细、长度、各种填充油的特性,远传膜片大小、材质、变送器量程,安装方式等各种影响因素,根据相关App计算得出变送器是否适合工艺条件的结论。压力变送器的多种充油选择进一步拓宽了应用范围。但低温、高温、卫生等场合,对充油的要求严格。选择填充油的一般原则: 工艺压力及温度工作点必须在所选填充油温度随压力变化较小的阶段;DC200 硅油具有较好的综合性能,是最常用的填充油; 高温测量用硅油通常具有比较大的粘度,必须选择较粗的毛细管与之配合,以便保证合理的动态响应性能; 填充油和测量介质接触是否会产生反应,也是充油选择必须考虑的内容。

【4 恶劣环境中的压力变送器】
    压力变送器以其技术先进,安装方便,精度高,维护量小等优点于一身,在恶劣环境中得到了普遍应用,并得到了肯定。但是依然大量存在着一些表面没有问题,实际上测量误差是较大的实例[3]。究其原因,以不合理的应用为主。

【4. 1 负压环境】
    负压环境中,对变送器的要求主要体现在变送器的密闭性及充油的选择上,同时需要避免接液膜片长期处于负压状态。长期处于负压状态的膜片极易发生形变,严重影响使用寿命和测量精度。为保证压力变送器的整体密闭性,必须采取全焊接的方式。各种填充液在负压环境中,工作范围将受到较大的影响,容易出现分解、气化等现象而失去导压功能,影响测量。除了上述压力变送器本身造成的影响外,还可以通过合理的安装位置使压力变送器在负压环境中得到较好的应用。

【4. 2 腐蚀磨损环境】
    在腐蚀和磨损的环境中,主要通过两种方式保护触液膜片,即给膜片加保护盖和选择硬度高、耐腐蚀的特殊材质金属。可根据实际的工况采取不同的方式,在面对测量环境存在腐蚀和磨的的环境下,给膜片加保护盖的方式,是一种解决压力测量有效解决方案。但在测量中应用此盖,必将对测量性能会产生一定的影响,而且在实际的应用过程中,尚无动态的性能变化影响分析。在强腐蚀环境下,特殊材质的隔离膜片解决了测量介质对膜片损伤的问题,但使用者通常会忽略与膜片焊接处的腐蚀问题。为解决此类问题的发生,应整体采用特殊材质金属。

【4. 3 高温环境】
    压力变送器在高温环境中使用出现的情况主要集中在充油的选择与保温环节上。如沥青行业中压力变送器开裂的情形,出现这种现象主要是因为变送器充油在高温过程中产生气化,体积膨胀所致。另外,由于安装管嘴处的降温措施不当,过程温度过高,超过了膜片承受的最高值,是致使膜片损伤的主要原因之一。解决方案就是采用耐温范围更大的充油,同时做好降温措施。

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