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    工程實踐中壓力變送器應用問題分析

    作時間:2014-02-17  來源:國電科學技術研究院  作者:
       

    壓力參數是工業生產過程中的重要參數,直接參與生產工藝過程的控製和設備連鎖保護操作。在矽、微機械加工技術、超大集成電路技術和材料製備與特性研究工作取得突飛進展的基礎上,壓力傳感器已成為各類傳感器中技術最成熟、性能最穩定、性價比最高的一類傳感器,成就了壓力變送器在工業控製領域的重要性。由於壓力變送器是直接與被測介質相接觸的現場儀表,而且常常在高溫、低溫、腐蝕、振動、衝擊等惡劣環境中工作,如何使壓力變送器的穩定性和準確性滿足不同工況要求,是工程應用中首先要解決的問題。本文從壓力變送器的應用入手,探討其在工程實踐中存在的問題。

    【1 零點調整】
        壓力變送器安裝後需要進行調整,以消除安裝位置、管道壓力等因素的影響。現場一般采用手操器在和儀表硬件調整按鈕來實現對壓力變送器的零點調校。兩種調整方式存在一定的差別,手操器對變送器輸出的零點調整能與原設定值一致,但其調節範圍較小。采用儀表硬件進行零點調整,實際上是對量程進行重新設置,將當前測量值強製設置為變送器4 mA 對應的輸出值。量程上限會自動調整,即保持變送器的量程跨度和特性不變。在實際操作
    過程中,通過手操器進行零點調整更為適用。

    【2 儀表接地】
       變送器接地主要用於屏蔽幹擾。變送器一般有兩副地,分別為內部接地和外部接地。變送器內部接地均位於變送器接線端子側,並標有接地符號,其內部電路的地與外殼絕緣。外部接地端子通常不作為變送器的標準配置,需在訂貨時明確。變送器的內部接地和外殼接地必須連接正確,當電氣接口內部接地作為變送器的外殼接地,可能無法實現充分接地; 當變送器外殼沒有正確接地,就無法實現耐瞬變電壓保護。在工程中,嚴禁將耐瞬變電壓保護接
    地線與信號線敷設在一起,因為發生雷擊時接地線將傳送過量電流。

    【3 遠程膜片的應用】
       以羅斯蒙特壓力變送器為例,帶有遠程膜片的壓力變送器主要由壓力變送器,遠程膜片、工藝連接件和毛細管幾部分組成。一般情況下,應盡量少用這種帶有遠傳膜片的壓力變送器。各種變送器的高精度、高穩定性,僅僅是對單體變送器而言的,對於帶上了毛細管的遠傳變送器卻沒有確切的應用指標。在工業測量中,使用帶有遠程膜片壓力變送器的常見在以下工況: 在高溫應用中不使用普通引壓管路降溫的情況下,將高溫介質和變送器隔離; 被測量介質對變送器的接液部分有腐蝕作用,特別是變送器傳感器的膜片; 被測量介質是高粘度或者因環境、流程、溫度變化而容易固化或結晶; 容器液位的測量; 液體的密度或者是液/液界麵測量; 工藝上要求被測量容器或者管道盡可能減少死角; 不希望有進入介質的引壓管路。

    【3. 1 小量程壓力變送器】
        遠程膜片在小量程的壓力測量中是不適用的。對於不同感壓麵積的遠程膜片來說,都會有對應的最小推薦量程。如果在實際應用過程中,測量量程小於推薦的最小應用量程,會損失儀表的整體使用性能,有時甚至根本達不到測量要求。小量程的壓力變送器在測量液位時,一般都需要做零點遷移。零點遷移量決定著儀表量程的選擇,在能夠保證儀表使用精度的條件下,可以使用大一級量程的儀表。

    【3. 2 毛細管的選擇與充油】
        普通壓力變送器增加了一套遠傳毛細管和遠程膜片後,需考慮多種因素對變送器測量的影響。變送器的測量精度和動態響應時間會發生很大變化,所引起的誤差很可能是非常大的。毛細管的長度、粗度、材質是關鍵性的因素。長度的原則是滿足工況條件下,盡可能的短; 粗度的選擇則需要考慮充油的物理性質,動態響應時間的要求。材質則根據使用環境情況決定。在確定壓力變送器能否滿足需求時,可以在指定的工藝條件下,綜合毛細管的粗細、長度、各種填充油的特性,遠傳膜片大小、材質、變送器量程,安裝方式等各種影響因素,根據相關軟件計算得出變送器是否適合工藝條件的結論。壓力變送器的多種充油選擇進一步拓寬了應用範圍。但低溫、高溫、衛生等場合,對充油的要求嚴格。選擇填充油的一般原則: 工藝壓力及溫度工作點必須在所選填充油溫度隨壓力變化較小的階段;DC200 矽油具有較好的綜合性能,是最常用的填充油; 高溫測量用矽油通常具有比較大的粘度,必須選擇較粗的毛細管與之配合,以便保證合理的動態響應性能; 填充油和測量介質接觸是否會產生反應,也是充油選擇必須考慮的內容。

    【4 惡劣環境中的壓力變送器】
        壓力變送器以其技術先進,安裝方便,精度高,維護量小等優點於一身,在惡劣環境中得到了普遍應用,並得到了肯定。但是依然大量存在著一些表麵沒有問題,實際上測量誤差是較大的實例[3]。究其原因,以不合理的應用為主。

    【4. 1 負壓環境】
        負壓環境中,對變送器的要求主要體現在變送器的密閉性及充油的選擇上,同時需要避免接液膜片長期處於負壓狀態。長期處於負壓狀態的膜片極易發生形變,嚴重影響使用壽命和測量精度。為保證壓力變送器的整體密閉性,必須采取全焊接的方式。各種填充液在負壓環境中,工作範圍將受到較大的影響,容易出現分解、氣化等現象而失去導壓功能,影響測量。除了上述壓力變送器本身造成的影響外,還可以通過合理的安裝位置使壓力變送器在負壓環境中得到較好的應用。

    【4. 2 腐蝕磨損環境】
        在腐蝕和磨損的環境中,主要通過兩種方式保護觸液膜片,即給膜片加保護蓋和選擇硬度高、耐腐蝕的特殊材質金屬。可根據實際的工況采取不同的方式,在麵對測量環境存在腐蝕和磨的的環境下,給膜片加保護蓋的方式,是一種解決壓力測量有效解決方案。但在測量中應用此蓋,必將對測量性能會產生一定的影響,而且在實際的應用過程中,尚無動態的性能變化影響分析。在強腐蝕環境下,特殊材質的隔離膜片解決了測量介質對膜片損傷的問題,但使用者通常會忽略與膜片焊接處的腐蝕問題。為解決此類問題的發生,應整體采用特殊材質金屬。

    【4. 3 高溫環境】
        壓力變送器在高溫環境中使用出現的情況主要集中在充油的選擇與保溫環節上。如瀝青行業中壓力變送器開裂的情形,出現這種現象主要是因為變送器充油在高溫過程中產生氣化,體積膨脹所致。另外,由於安裝管嘴處的降溫措施不當,過程溫度過高,超過了膜片承受的最高值,是致使膜片損傷的主要原因之一。解決方案就是采用耐溫範圍更大的充油,同時做好降溫措施。

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