絕壓變送器應用中的故障現(xiàn)象及處理

一、測量管路泄漏引起的測量異常
        2011年，我公司小機排汽真空DCS顯示值突然下降，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)就地真空表真空也在降低。因為變送器與壓力表采用同一個取樣點，有共用測量管路及閥門，在小機及凝汽器系統(tǒng)運行穩(wěn)定的情況下，首先懷疑真空測量管路出現(xiàn)泄漏。經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)振動引起測量管路焊點破裂。
        絕對壓力變送器測量的是生產(chǎn)過程的絕對壓力，一般測量范圍都很小，在安裝施工過程中往往不會像高壓測點一樣引起重視。焊接點、閥門接頭、變送器連接頭等處均易出現(xiàn)泄漏，真空系統(tǒng)泄漏在現(xiàn)場巡檢過程中無法及時發(fā)現(xiàn)，只有運行人員發(fā)現(xiàn)真空顯示異常時，才能到現(xiàn)場查找原因。
        為此，在絕壓變送器的安裝過程中須準確定位變送器的安裝位置，焊接導壓管時要注意與變送器螺紋接口正好處于同一軸線，焊接應牢固，并且根據(jù)密封要求，在導壓管與變送器連接處纏上生料帶密封。
二、測量管路冷凝水造成真空顯示異常
        2013年11月，2#機組B修后運行中發(fā)現(xiàn)，在兩小時內，冷凝器真空1#顯示絕對壓力逐漸升高，即真空降低。而與它的取樣點接近的高壓凝汽器真空并未發(fā)生變化。DCS顯示趨勢如圖1所示。
        由圖1看出，當機組負荷下降時，凝汽器真空降低并最終穩(wěn)定在與負荷相應的值，較為理想的曲線應是3、4所表示的低壓凝汽器真空變化，曲線1說明真空變化慢時，絕對壓力變送器反應較遲緩，曲線2的變化則是階躍增加，且在較長時間里，測量值顯示直線，無任何波動，引起此現(xiàn)象的原因：一是管路堵塞，表計無法測出被測介質的微量變化；二是表計故障；三是DCS系統(tǒng)采集回路故障。檢查后確認DCS接線正常，卡件正常。連續(xù)觀察后發(fā)現(xiàn)，在機組負荷并未發(fā)生明顯變化時，低壓凝汽器真空與冷凝汽真空2#安裝位置接近，顯示值接近，而冷凝器真空1#與高壓凝汽器真空顯示值卻出現(xiàn)較大偏差。經(jīng)校準確認絕對壓力變送器正常，管路亦未發(fā)現(xiàn)明顯泄漏點。
        回憶此次在B修中進行的汽機真空低保護壓力開關移位技改項目，該項目將原設計的一根取樣母管引出5個取樣分管，分別配兩臺絕對壓力變送器和3塊真空開關，改造為分開獨立取樣，以滿足真空保護冗余設計，也防止因取樣母管故障造成全部監(jiān)視故障，保護誤動。懷疑在施工中未嚴格遵守安裝要求，致使儀表管有堵塞的情況，但鑒于在開機初期并無管路異常，并且安裝后進行吹掃試驗時也正常，我們決定重新順著測量管檢查。最終發(fā)現(xiàn)有一段取樣管的敷設不滿足工藝要求。

        絕對壓力變送器多用于測量工藝介質氣相壓力，因此變送器高于導壓管，而且多用安裝支架固定在遠離工藝管道或設備，并且便于操作的平臺上。管路敷設線路難免會有水平敷設段，這時應使導壓管向設備側傾斜，易于冷凝水排出導壓管。絕對壓力變送器的正確安裝方式如圖2所示。
        仔細檢查發(fā)現(xiàn)導壓管A段本應有一定的傾斜度，但在技改安裝時將該段傾斜角裝反，即儀表側向下傾斜，造成冷凝水積聚且無法排出管路。隨后，退出汽機真空低保護，對取樣管進行吹掃，吹掃后，冷凝器真空1#與高壓凝汽器真空顯示接近，測量值達理想值。

        鑒于這一情況，我們檢查了所有真空測量管路，查看在水平敷設段管路是否向取樣側傾斜，以便下次檢修時重新敷設管線，防止測量管路中出現(xiàn)冷凝水造成測量誤差。

三、變送器量程與DCS設置量程不統(tǒng)一引起的測量誤差
        在現(xiàn)場由絕對壓力變送器輸出的標準電流信號送至DCS，DCS通過設置與變送器測量量程一致的模擬量程，反映現(xiàn)場實際測量值。其對應關系如圖3所示。

        在實際工作中，將變送器量程與DCS等上位機量程調至不一致的情況時有發(fā)生，當現(xiàn)場壓力在量程的10%位置時，電流值為5.6mA，現(xiàn)場絕對壓力變送器顯示為10kPa，真空度（負壓）為-11kPa，以百分比作控制條件的設置值為90%（完全抽真空時為100%），若將DCS量程式錯設為（0~160）kPa，則DCS顯示值將變?yōu)?6kPa，與現(xiàn)場實測壓力出現(xiàn)較大偏差。

四、絕對壓力變送器零位漂移
        2014年3月，我公司2#機組高壓凝汽器真空變送器顯示值緩慢增加后與冷凝汽真空1#出現(xiàn)較大偏差（1.1kPa），按以往經(jīng)驗，維護人員對管路進行吹掃，卻發(fā)現(xiàn)表計示值無明顯變化，便將變送器拆回實驗室。
        在實驗室校準時發(fā)現(xiàn)，各檢定點誤差均為0.19mA，遠超出允許誤差0.08mA，比對2013年10月對該變送器校驗的原始記錄發(fā)現(xiàn)，其校驗前示值誤差近似相同，且均已接近最大允許誤差。也就是說絕對壓力變送器在運行過程中出現(xiàn)了零位偏移。
        而在分析了以往的變送器校準記錄時發(fā)現(xiàn)，絕對壓力變送器相對于表壓和差壓變送器，更容易漂移。
        為什么相對于表壓和差壓變送器，絕對壓力變送器零位更容易漂移呢？我們可從其結構及測量原理入手分析。對于ROSEMENT的3051變送器來說，其結構原理為變送器高、低壓側的隔離膜片和灌充液將過程壓力傳遞給灌充液，接著灌充液將壓力傳遞到傳感器中心的傳感膜片上，傳感膜片是一張緊的彈性元件，其位移隨所受壓力而變化。對于表壓和差壓變送器而言，傳感片兩端為對稱結構，也就是容易實現(xiàn)零位的穩(wěn)定，而絕對壓力變送器低壓側始終保持一個參考壓力（即高真空基準室，根據(jù)儀表的測量范圍和準確度確定其真空度的要求），這樣傳感片兩端為非對稱結構，也就是無論參考腔漏、放氣還是材料形變等因素都會造成零位不穩(wěn)定，也就是零位漂移。
        絕對壓力變送器的零位情況在現(xiàn)場往往無法驗證，只有當出現(xiàn)低于4mA的情況時，才能意識到該變送器零位已經(jīng)嚴重漂移。如果絕對壓力變送器在現(xiàn)場沒有可直接比較的儀表，無法及時發(fā)現(xiàn)它的測量偏差，那么，定期檢定并在檢定或校準間隔內進行抽檢是發(fā)現(xiàn)和解決問題的唯一方法。
        我們在對現(xiàn)場送檢的變送器進行零位調整后重新回裝，其測量值顯示正常。

五、校驗過程中引入的測量偏差
實驗室檢定或校準過程中不可避免地會引入測量誤差，在實際工作中發(fā)現(xiàn)，對于絕對壓力變送器來說，主要集中在以下方面：
1.標準器失準
        這一原因不常出現(xiàn)，但絕對壓力標準器在使用中需要與其他計量標準有所區(qū)別，其期間核查的頻次應略有增加。筆者在實際中選用的是數(shù)字式絕對壓力表，在使用中接近檢定周期時出現(xiàn)過較大偏移。絕對壓力表出現(xiàn)偏移時不容易發(fā)現(xiàn)，一般也缺少用于比對的標準儀器。筆者發(fā)現(xiàn)有工作人員檢定的絕對壓力變送器回裝現(xiàn)場后與理論測量值偏差較大（機組600MW負荷時，汽機低壓凝汽器絕對壓力應在4kPa~5kPa，而現(xiàn)場顯示為7kPa）。重新檢定時，突然發(fā)現(xiàn)真空臺完全抽真空時，標準表顯示竟達1kPa，近似完全真空狀態(tài)，而所選用的真空臺最高可以實現(xiàn)絕對壓力3.5kPa。懷疑標準器出現(xiàn)故障，送上級檢定部門檢定后發(fā)現(xiàn)標準器發(fā)生零點漂移。
2.環(huán)境溫度的影響
        由于絕對壓力測量范圍都比較小，環(huán)境溫度的影響更為明顯。筆者在實驗空調故障時，觀察發(fā)現(xiàn)當室溫由20℃降至8℃時，標準絕對壓力計顯示的實驗室大氣壓力升高3kPa，因此檢定過程中應嚴格遵守JJG882-2004《壓力變送器檢定規(guī)程》所規(guī)定的環(huán)境條件，盡可能減少引入誤差。
3.調整錯誤
        JJG882-2004中規(guī)定：“絕對壓力變送器的零點絕對壓力應盡可能小，由此引起的誤差應不超過允許誤差的1/10~1/20”。絕對壓力變送器又容易出現(xiàn)零位漂移，檢定過程中調整在所難免。對于ROSEMENT的3051變送器來說，調整采用HART通信協(xié)議，零位調整應在傳感器校準項目下選擇傳感器低端標定，而不是零點校正；變送器量程校準時選用傳感器高端標定。我公司1#機組A修監(jiān)理過程中，檢修人員就出現(xiàn)過兩種誤操作：一是將非絕對真空誤調為變送器零位；二是誤將當?shù)卮髿鈮寒斪鰸M量程調整，因為當時0~100kPa測量量程的絕對壓力變送器，在對空狀態(tài)時顯示為20.32mA左右（當時的大氣壓約為102kPa），變送器回裝人員發(fā)現(xiàn)輸出電流高于20mA上限，誤將絕對壓力變送器當做真空變送器，直接對大氣壓調整，致變送器量程縮小、DCS絕壓顯示偏小。

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