溫度變送器應(yīng)用的非常廣泛,因?yàn)槭褂铆h(huán)境、現(xiàn)場、以及配套的儀表的千差萬別,工程師、技術(shù)員或者維修人員在使用過程中遇到過各種各樣的問題。在此,筆者結(jié)合多年的工作經(jīng)驗(yàn),簡要地分析一下幾個主要的引起溫度變送器故障的原因。上海伊里德自動化設(shè)備有限公司
1、溫度傳感器引起的故障
這是常見的也是好判斷的故障。在使用過程中,一旦出現(xiàn)溫度變送器輸出異常,首先檢查溫度傳感器是否出現(xiàn)故障。在溫度變送器電路正常的情況下,有以下幾種情況。
(1)溫度傳感器斷路。溫度變送器都有溫度傳感器熔斷報警功能,此時無論變送器前端接的是熱電阻還是熱電偶,都會表現(xiàn)為變送器輸出值小于標(biāo)準(zhǔn)信號即小于4mA。目前標(biāo)準(zhǔn)的熔斷報警電流是3.75mA,當(dāng)測試溫度變送器輸出時,萬用表顯示的電流值為3.75mA,同時變送器模塊的紅燈閃爍,即可判定溫度傳感器斷路,更換前端的探頭即可解決。
有的客戶因?yàn)樯衔粌x表的差異,對熔斷報警電流有特殊要求的,廠家是可以定制的,比如要求熔斷報警電流小于3mA的,在保證精度的情況下可以做到2.95mA,甚至更低。
(2)溫度傳感器短路。此時溫度變送器輸出的數(shù)值一般沒有規(guī)律,是個異常值,可以理解成軟件中的“亂碼”。事實(shí)上由于溫度傳感器短路的原因,經(jīng)過恒流源激勵后流入單片機(jī)的電壓有可能是個異常的電壓值,再經(jīng)過系列的AD轉(zhuǎn)換、放大、DA轉(zhuǎn)換,終輸出的就是一個非正常的數(shù)值。如果前端電路處理得好,溫度變送器模塊不會損壞,處理不好的電路就會損壞模塊。
(3)溫度傳感器“虛斷虛短”。這種情況一般是溫度變送器時而正常,時而不正常。大多數(shù)原因?qū)儆跍囟葌鞲衅鞣庋b質(zhì)量的問題,更換探頭即可解決。
2、供電電源引起的故障
正常的溫度變送器供電范圍是9~30VDC,或者8.5~30VDC,客戶現(xiàn)場使用較多的是12VDC、24VDC直流開關(guān)電源。一般情況下,電源不會對溫度變送器造成損壞。如果電源出現(xiàn)問題,就很有可能損壞溫度變送器。
(1)供電電壓偏低。溫度變送器供電電路的設(shè)計(jì)一般情況是留有余量的,如果低于標(biāo)準(zhǔn)供電電壓2~3VDC(當(dāng)然,低功耗的溫度變送器根據(jù)不同的輸出,可以做到5VDC供電,甚至3.3VDC供電),在確保溫度變送器正常功耗的情況下,溫度變送器是可以正常工作的。即使不能滿足溫度變送器正常工作所需的功耗,溫度變送器只是不會正常工作,也不會損壞。
(2)供電電壓偏高。一般情況下,電圧不能超過32VDC,超過基本會損壞溫度變送器。即使僥幸電源電路中沒有元件燒毀,也會降低其使用壽命。
(3)共用電源的問題。在系統(tǒng)中,多數(shù)設(shè)備共用同一電源的現(xiàn)象非常普遍。一般情況下,同一功耗量級的設(shè)備基本會相安無事,就怕系統(tǒng)中有大功率的設(shè)備或者不斷起停的設(shè)備,輕則會造成電荷堆積引起干擾,重則會產(chǎn)生浪涌。因此,工程師在設(shè)計(jì)電路時,具體分析下所用的設(shè)備和儀器儀表,將不同類型的設(shè)備、儀器儀表分開供電,做到互不干擾、互不影響。
3、浪涌的災(zāi)難
浪涌是損壞溫度變送器的常見的黑手。浪涌的定義如下。浪涌也叫突波,顧名思義就是超出正常工作電壓的瞬間過電壓。本質(zhì)上講,浪涌是發(fā)生在僅僅幾百萬分之一秒時間內(nèi)的一種劇烈脈沖??赡芤鹄擞康脑蛴校褐匦驮O(shè)備、短路、電源切換或大型發(fā)動機(jī)。而含有浪涌阻絕裝置的產(chǎn)品可以有效地吸收突發(fā)的巨大能量,以保護(hù)連接設(shè)備免于受損。
看完上述定義,浪涌的殺傷力我就不用細(xì)說了,估計(jì)您應(yīng)該覺得損壞溫度變送器也是正常的吧!如果您的系統(tǒng)或者設(shè)備中有上述情況存在,不僅要選用隔離型的溫度變送器,而且要做好各種接地、絕緣、屏蔽、保護(hù)電路等保護(hù)措施。因?yàn)槌藴囟茸兯推?,系統(tǒng)中的其他設(shè)備也可能在浪涌的災(zāi)難下不能幸免于難。
4、電磁干擾的麻煩
大的電機(jī)、大型機(jī)械、反應(yīng)釜、電力設(shè)備、傳輸線路、無線電、甚至偶然經(jīng)過的大型設(shè)備等能夠產(chǎn)生電磁場的,基本都會有電磁波的傳導(dǎo)或者輻射,電磁干擾種類繁多,沒辦法盡述。因此,有經(jīng)驗(yàn)的工程師或者技術(shù)員在現(xiàn)場就要仔細(xì)分析自己現(xiàn)場環(huán)境,采取必須的措施。在設(shè)計(jì)之初,就把電磁干擾作為防范的重點(diǎn),做到防患于未然,努力減少后續(xù)使用過程中的麻煩。
在諸類儀表中,變送器的應(yīng)用廣泛、普遍,變送器大體分為壓力變送器和差壓變送器。變送器常用來測量壓力、差壓、真空、液位、流量和密度等。變送器有兩線制和四線制之分,兩線制變送器尤多;有智能和非智能之分,智能變送器漸多;有氣動和電動之分,電動變送器居多;另外,按應(yīng)用場合有本安型和隔爆型之分;按應(yīng)用工況變送器的主要種類如下:
低(微)壓/低差壓變送器;
中壓/中差壓變送器;
高壓/高差壓變送器;
絕壓/真空/負(fù)壓差壓變送器;
高溫/壓力、差壓變送器;
耐腐蝕/壓力、差壓變送器;
易結(jié)晶/壓力、差壓變送器。
變送器的選型通常根據(jù)安裝條件、環(huán)境條件、儀表性能、經(jīng)濟(jì)性和應(yīng)用介質(zhì)等方面考慮。實(shí)際運(yùn)用中分為直接測量和間接測量;其用途有過程測量、過程控制和裝置聯(lián)鎖。常見的變送器有普通壓力變送器、差壓變送器、單法蘭變送器、雙法蘭變送器、插入式法蘭變送器等。
壓力變送器和差壓變送器單從名詞上講測量的是壓力和兩個壓力的差,但它們間接測量的參數(shù)是有很多的。如壓力變送器,除測量壓力外,它還可以測量設(shè)備內(nèi)的液位。在常壓容器測量液位時,需用一臺壓變即可。當(dāng)測量受壓容器液位時,可用兩臺壓變,即測量下限一臺,測量上限一臺,它們的輸出信號可進(jìn)行減法運(yùn)算,即可測出液位,一般選用差壓變送器。在容器內(nèi)液位與壓力值不變的情況下它還可以用來測量介質(zhì)的密度。壓力變送器的測量范圍可以做的很寬,從絕壓0開始可以到100MPa(一般情況)。
選型原則:
在壓力/差壓變送器的選用上主要依據(jù):以被測介質(zhì)的性質(zhì)指標(biāo)為準(zhǔn),以節(jié)約資金、便于安裝和維護(hù)為參考。如被測介質(zhì)為高黏度易結(jié)晶強(qiáng)腐蝕的場合,必須選用隔離型變送器。
在選型時要考慮它的介質(zhì)對膜盒金屬的腐蝕,一定要選好膜盒材質(zhì),否則使用后很短時間就會將外膜片腐蝕壞,法蘭也會被腐蝕壞造成設(shè)備和人身事故,所以材質(zhì)選擇非常重要。變送器的膜盒材質(zhì)有普通不銹鋼、304不銹鋼、316L不銹鋼、鉭膜盒材質(zhì)等。
在選型時要考慮被測介質(zhì)的溫度,如果溫度高一般為200℃~400℃,要選用高溫型,否則硅油會產(chǎn)生汽化膨脹,使測量不準(zhǔn)。
在選型時要考慮設(shè)備工作壓力等級,變送器的壓力等級必須與應(yīng)用場合相符合。從經(jīng)濟(jì)角度上講,外膜盒及插入部分材質(zhì)比較合適,但連接法蘭可以選用碳鋼、鍍鉻,這樣會節(jié)約很多資金。
隔離型壓力變送器選用好是選用螺紋連接形式的,這樣既節(jié)約資金安裝又方便。
對于普通壓力和差壓變送器選型,也要考慮被測介質(zhì)的腐蝕性問題,但使用的介質(zhì)溫度可以不考慮,因?yàn)槠胀ㄐ蛪鹤兪且龎旱奖韮?nèi),長期工作溫度為常溫,但普通型使用的維護(hù)量要比隔離型大。先是保溫問題,在北方冬季零下,導(dǎo)壓管會結(jié)冰,變送器無法工作甚至損壞,這就需要增加伴熱和保溫箱等。
從經(jīng)濟(jì)角度上來講,選用變送器時,只要不是易結(jié)晶介質(zhì)都可以采用普通型變送器,而且對于低壓易結(jié)晶介質(zhì)也可以加吹掃介質(zhì)來間接測量(只要工藝允許用吹掃液或氣),應(yīng)用普通型變送器就是要求維護(hù)人員多進(jìn)行定時檢查,包括各種導(dǎo)壓管是否泄漏、吹掃介質(zhì)是否正常、保溫是否良好等,只要維護(hù)好,大量使用普通型變送器一次性投資會節(jié)約很多。
從選用變送器測量范圍上來說,一般變送器都具有一定的量程可調(diào)范圍,將使用的量程范圍設(shè)在它量程的1/4~3/4段,這樣精度會有保證,對于微差壓變送器來說更是重要。實(shí)踐中有些應(yīng)用場合(液位測量)需要對變送器的測量范圍遷移,根據(jù)現(xiàn)場安裝位置計(jì)算出測量范圍和遷移量,遷移有正遷移和負(fù)遷移之分。
差壓變送器根據(jù)以下幾點(diǎn)選型:
1、測量范圍、需要的精度及測量功能;
2、測量儀表面對的環(huán)境,如石油化工的工業(yè)環(huán)境,有可燃(有毒)和爆炸危險氣氛的存在,有較高的環(huán)境溫度等;
3、被測介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)和狀態(tài),如強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、粘稠、易凝固結(jié)晶和氣化等工況;
4、操作條件的變化,如介質(zhì)溫度、壓力、濃度的變化。有時還要考慮到從開車到參數(shù)達(dá)到正常生產(chǎn)時,氣相和液相濃度和密度的變化;
5、被測對象容器的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸、容器內(nèi)的設(shè)備附件及各種進(jìn)出口料管口都要考慮,如塔、溶液槽、反應(yīng)器、鍋爐汽包、立罐、球罐等;
6、其他要求,如環(huán)保及衛(wèi)生等要求;
7、工程儀表選型要有統(tǒng)一的考慮,要求盡可能地減少品種規(guī)格,減少備品備件,以利管理;
8、工藝商的具體要求。
9、實(shí)際的工藝情況:
1)考慮被測對象是屬于哪一類設(shè)備。如槽、罐類,槽的容積較小,測量范圍不會太大,罐的容積較大,測量范圍可能較大;
2)要看介質(zhì)的物化性質(zhì)及潔凈程度,選常規(guī)的差壓式變送器及浮筒式液位變送器,還要對接觸介質(zhì)部分的材質(zhì)進(jìn)行選擇;
3)對有些懸浮物、泡沫等介質(zhì)可用單法蘭式差壓變送器。有些易析出、易結(jié)晶的用插入式雙法蘭式差壓變送器;
4)對高黏度的介質(zhì)的液位及高壓設(shè)備的液位,由于設(shè)備無法開孔,可選用放射液位計(jì)來測量;[4]
5)除了測量方法上和技術(shù)上問題外,還有儀表投資問題。
綜上所述,變送器的選型,從技術(shù)上要可行,經(jīng)濟(jì)上要合理,管理上要方便。
差壓變送器正確拆裝:
差壓變送器在裝時應(yīng)準(zhǔn)備工具:一把活動幫手,一個梅花起子。檢查是否拉斷配電箱總閘;用活動幫手?jǐn)Q緊三通差壓表接頭,先裝好差壓變送器;用梅花起子卸開差壓變送器蓋板,穿進(jìn)線頭,注意電源正負(fù)。用幫手?jǐn)Q緊穿線管接頭,上緊差壓變送器蓋板。檢查穿線管是否有破裂,如果有要用黑膠帶包扎好。所有安裝完成后,通電檢查儀器是否接好
差壓變送器在拆時應(yīng)準(zhǔn)備工具:一把活動幫手,一個梅花起子和電工黑膠帶;停抽油機(jī),斷電拉配電箱總閘;用梅花起子卸開差壓變送器蓋板,松開電源接線;用幫手?jǐn)Q開穿線管接頭和差壓表接頭,取下差壓變送器;用電工黑膠帶包扎好拆開的電源線接頭;把智能差壓變送器放好。