智能壓力變送器現場(chǎng)檢定故障原因分析

摘要:分析工業(yè)生產(chǎn)中智能壓力變送器在現場(chǎng)使用和實(shí)驗室檢定中存在的一系列故障,分析故障原因并提出相應的解決方法,從而提高智能壓力變送器的使用壽命和檢定合格率。
近年來(lái),吐哈油田現場(chǎng)使用的智能壓力變送器故障率逐步上升,初步分析表明，造成儀表發(fā)生故障的原因是多方面的(包括外部、內部及人為等因素)。尤其對于現場(chǎng)一些新型或不常見(jiàn)型號的變送器，當出現故障時(shí),檢定人員需花費較長(cháng)時(shí)間進(jìn)行檢定調修,嚴重影響用戶(hù)單位生產(chǎn)的正常運行。因此,對現場(chǎng)智能壓力變送器出現的各種故障原因進(jìn)行分析并制定相應的解決方法,對提高現場(chǎng)檢定技術(shù)水平、保障生產(chǎn)安全連續運行是至關(guān)重要的。
1示值超差
　　在現場(chǎng)檢定過(guò)程中發(fā)現,壓力變送器各點(diǎn)電流示值超差的情況比較普遍，導致對應的現場(chǎng)壓力值也出現偏差,給生產(chǎn)工藝帶來(lái)極大的安全隱患。
　　對于此類(lèi)故障，檢定人員一般先調校智能壓.力變送器上專(zhuān)用的零點(diǎn)與量程按鈕,若變送器不.帶專(zhuān)用調節按鈕,則在表頭進(jìn)行智能調節或接人HART手操器在設備設置中的Calibration菜單下進(jìn)行校驗操作,調整其線(xiàn)性度,以達到生產(chǎn)工藝要求。
2回路短路
　　新疆吐眙油田公司技術(shù)監測中心計量站檢定人員在對某井場(chǎng)的智能壓力變送器進(jìn)行現場(chǎng)檢定時(shí)發(fā)現,有變送器出現故障顯示,拆卸下來(lái)檢定時(shí)該表計量性能完好,且無(wú)任何故障,當檢定人員重新將該變送器按照要求安裝上后此故障再次出現。
　　為此,檢定人員進(jìn)行了深入排查。對線(xiàn)路電阻進(jìn)行測量時(shí)發(fā)現線(xiàn)路短路,查看繞線(xiàn)管中的電源線(xiàn),有幾處因線(xiàn)路老化、破損而接觸在一起導致電源線(xiàn)短路;另外,由于內部電源線(xiàn)預留過(guò)長(cháng),電源正極線(xiàn)破損處在觸碰到壓力變送器的后蓋與接頭后導致回路短路。檢定人員認真查看線(xiàn)路破損的地方,用絕緣膠布編繞隔離后，故障壓力變送器恢復正常工作。
3電流值鎖定
　　在對某天然氣輸氣工區的壓力變送器和溫度變送器進(jìn)行現場(chǎng)檢定時(shí)發(fā)現,變送器電流輸出全部為鎖定狀態(tài)，即當壓力值和溫度值變化時(shí),輸出電流值鎖定在4mA毫無(wú)變化。
分析變送器電流值鎖定的原因:該天然氣輸氣工區現場(chǎng)總線(xiàn)上的每塊變送器必須被分配-一個(gè)唯一的地址,為了尋找其中一個(gè)變送器地址,中控室使用數字輪詢(xún)選項在回路中查找每個(gè)連接的設備并按位號序號列出，而當變送器的輪詢(xún)地址Polling不為0時(shí)則會(huì )鎖定電流值。
　　針對.上述原因,為了更順利地進(jìn)行現場(chǎng)檢定,對變送器電流值進(jìn)行解鎖。為了使HATR手操器與變送器能夠通信，首先改變HATR手操器的訪(fǎng)問(wèn)方式,進(jìn)人Uility公共程序菜單,按1進(jìn)入Con-figureCommunicator(手操器設置菜單),找到Pol-ing輪詢(xún)菜單將NeverPoll(從不輪詢(xún))改為AI-.waysPol(始終輪詢(xún)),并以地址0連接變送器設備,如果在該地址中未發(fā)現設備,則自動(dòng)輪詢(xún)地址1~15。返回通過(guò)Online菜單,選擇1DeviceSet-up(設備設置)-→4DetailedSetup(詳細設置).-+3OutputCondition(輸出條件)-+3HARTOutput(HART輸出)-+0PollAddress(輪詢(xún)地址),此狀態(tài)顯示為非鎖定。改變0為1~15中的其他數字,即可鎖定輸出電流值。按照上述過(guò)程對變送器進(jìn)行解鎖后即可按規程中的檢定項目來(lái)進(jìn)行正常檢定。
4大氣壓影響
　　在現場(chǎng)檢定絕對壓力變送器這類(lèi)特殊儀表.時(shí),由于現場(chǎng)環(huán)境的實(shí)際大氣壓和要求的標準大氣壓不同,會(huì )影響變送器的絕對壓力值,使得最后的檢定結果出現偏差,給現場(chǎng)檢定帶來(lái)困難。
為此,采用量程遷移法,將壓力變送器和手操器接人壓力變送器檢定系統中,從手操器中讀取當前大氣壓值,再用手操器重新設定壓力變送器的上下限,即在原上下限的基礎上加上當前大氣壓值作為新的上下限值，設定完成后進(jìn)行正常檢定。檢定完成后,再用手操器將該壓力變送器恢復到原始狀態(tài)，即在新上下限值的基礎上減去當前大氣壓值。
量程遷移前的檢定數據見(jiàn)表1,可以看出,編號為02088336、02088359的兩臺絕對壓力變送器部分檢定點(diǎn)的基本誤差超出允許誤差0.080mA,因此判定這兩臺絕對壓力變送器示值超差。
 
　　經(jīng)測量當前絕對壓力值為95.5kPa(大氣壓),所以改變這兩臺壓力變送器的量程，即進(jìn)行95.5kPa的量程遷移,然后按規程操作檢定。量程遷移后的檢定數據見(jiàn)表2,可見(jiàn)，編號為02088336,02088359的絕對壓力變送器量程遷移后檢定為合格,最后驗證該方法符合工藝要求。
 
5供電電源與阻抗不匹配
　　油田采油廠(chǎng)在部分裝置檢修時(shí),送檢了一批壓力變送器,在實(shí)驗室按照規定程序檢定合格后，用戶(hù)取走并重新安裝到現場(chǎng)。但是在試運行投用時(shí)發(fā)現一部分壓力變送器工作不穩定,用戶(hù)反映當壓力變送器的壓力值在80%FS以下時(shí)，回路正常;但當壓力值超過(guò)80%FS時(shí),測試回路電流不再隨被測參數值的增加而增加，現場(chǎng)實(shí)際壓力值和反饋回中控室的壓力值不同(中控室的顯示值比現場(chǎng)的實(shí)際壓力低),可見(jiàn)變送器出現了壓力測試故障。但是用戶(hù)將故障壓力變送器再次送回實(shí)驗室進(jìn)行檢定時(shí),一切情況均顯示正常，由此檢定人員判定該故障是由現場(chǎng)安裝引起的。
5.1故障檢查與原因分析
　　檢定人員在現場(chǎng)首先對安裝好的智能壓力變送器進(jìn)行診斷,用手操器進(jìn)行檢查,診斷信息為通信故障。然后對傳輸線(xiàn)路進(jìn)行檢查,未發(fā)現異常情況。因此對傳輸終端進(jìn)行檢查,發(fā)現在DCS控制柜中更新了一批新的安全柵,目的是保護儀表和線(xiàn)路的安全。于是將安全柵短接,發(fā)現手操器通信恢復正常,智能壓力變送器工作恢復正常,即使回路電流達到或超過(guò)20mA也能正常工作。據此判斷是新安裝的安全柵造成了智能壓力變送器無(wú)法正常工作。
5.2處理方法
　　智能壓力變送器與DCS現場(chǎng)的連接回路如圖1所示。
 
　　檢定人員在短接安全柵后,智能壓力變送器.的現場(chǎng)壓力值與傳輸到終端的壓力值都恢復正常。由此可見(jiàn),短接或刪除安全柵只是減少了回.路的負載電阻，而整個(gè)回路的供電和儀表的連接順序并沒(méi)有改變?；芈坟撦d電阻的減少意味著(zhù)壓力變送器本身的供電電壓升高。
　　經(jīng)測量,整個(gè)線(xiàn)路電阻約45Ω,FTA中信號采樣電阻為250Ω,限流電阻為1450,安全柵電阻約400Ω,所以在回路中，整個(gè)負載電阻共840Ω。
該智能壓力變送器的電壓與電阻關(guān)系曲線(xiàn)如圖2所示，負載電阻R=(U-12)/0.02,其中供電電壓U=24V(DC),壓力變送器要求的最大負載電阻必須不大于600Ω,顯然整個(gè)回路電阻840Ω超過(guò)了規定的600Ω。
 
　　檢定人員可以通過(guò)以下兩種方法使壓力變送器恢復正常工作:
a.降低回路負載電阻。由于降低FTA中信號采樣電阻和限流電阻比較困難,且安全柵是從安全角度考慮設置的,不能任意取消,因此將安全柵的內阻從400Ω降低到160Ω以下即可達到整個(gè)回路負載電阻不超過(guò)6000的要求，所以在可行的情況下可以更換內阻為160Ω的安全柵以解決故障。
b.提高電路電壓。當回路負載電阻固定時(shí)，只能提高穩壓電源的電壓。U=12+0.02R,其中回路電阻總值R=840Ω,最后檢定人員根據計算將穩壓電源的電壓提高到29V后,壓力變送器恢復正常工作,通信恢復正常,解決了智能壓力變送器供電電源與阻抗不匹配的問(wèn)題。
6結束語(yǔ)
　　智能壓力變送器在現場(chǎng)檢定和使用中經(jīng)常出現的各種技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了分析,并提出了相應的解決方法,尤其是對現場(chǎng)智能壓力變送器供電電源和阻抗不匹配的問(wèn)題進(jìn)行了分析,為用戶(hù)解決了實(shí)際生產(chǎn)難題，保障了儀器儀表的正常運行,也進(jìn)一步提高了計量檢定人員的技術(shù)水平和能力