智能壓力變送器現(xiàn)場檢定故障原因分析

摘要:分析工業(yè)生產(chǎn)中智能壓力變送器在現(xiàn)場使用和實(shí)驗(yàn)室檢定中存在的一系列故障,分析故障原因并提出相應(yīng)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,吐哈油田現(xiàn)場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(nèi)部及人為等因素)。尤其對于現(xiàn)場一些新型或不常見型號的變送器，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí),檢定人員需花費(fèi)較長時(shí)間進(jìn)行檢定調(diào)修,嚴(yán)重影響用戶單位生產(chǎn)的正常運(yùn)行。因此,對現(xiàn)場智能壓力變送器出現(xiàn)的各種故障原因進(jìn)行分析并制定相應(yīng)的解決方法,對提高現(xiàn)場檢定技術(shù)水平、保障生產(chǎn)安全連續(xù)運(yùn)行是至關(guān)重要的。
1示值超差
　　在現(xiàn)場檢定過程中發(fā)現(xiàn),壓力變送器各點(diǎn)電流示值超差的情況比較普遍，導(dǎo)致對應(yīng)的現(xiàn)場壓力值也出現(xiàn)偏差,給生產(chǎn)工藝帶來極大的安全隱患。
　　對于此類故障，檢定人員一般先調(diào)校智能壓.力變送器上專用的零點(diǎn)與量程按鈕,若變送器不.帶專用調(diào)節(jié)按鈕,則在表頭進(jìn)行智能調(diào)節(jié)或接人HART手操器在設(shè)備設(shè)置中的Calibration菜單下進(jìn)行校驗(yàn)操作,調(diào)整其線性度,以達(dá)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(jiān)測中心計(jì)量站檢定人員在對某井場的智能壓力變送器進(jìn)行現(xiàn)場檢定時(shí)發(fā)現(xiàn),有變送器出現(xiàn)故障顯示,拆卸下來檢定時(shí)該表計(jì)量性能完好,且無任何故障,當(dāng)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(xiàn)。
　　為此,檢定人員進(jìn)行了深入排查。對線路電阻進(jìn)行測量時(shí)發(fā)現(xiàn)線路短路,查看繞線管中的電源線,有幾處因線路老化、破損而接觸在一起導(dǎo)致電源線短路;另外,由于內(nèi)部電源線預(yù)留過長,電源正極線破損處在觸碰到壓力變送器的后蓋與接頭后導(dǎo)致回路短路。檢定人員認(rèn)真查看線路破損的地方,用絕緣膠布編繞隔離后，故障壓力變送器恢復(fù)正常工作。
3電流值鎖定
　　在對某天然氣輸氣工區(qū)的壓力變送器和溫度變送器進(jìn)行現(xiàn)場檢定時(shí)發(fā)現(xiàn),變送器電流輸出全部為鎖定狀態(tài)，即當(dāng)壓力值和溫度值變化時(shí),輸出電流值鎖定在4mA毫無變化。
分析變送器電流值鎖定的原因:該天然氣輸氣工區(qū)現(xiàn)場總線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(shù)字輪詢選項(xiàng)在回路中查找每個(gè)連接的設(shè)備并按位號序號列出，而當(dāng)變送器的輪詢地址Polling不為0時(shí)則會鎖定電流值。
　　針對.上述原因,為了更順利地進(jìn)行現(xiàn)場檢定,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手操器的訪問方式,進(jìn)人Uility公共程序菜單,按1進(jìn)入Con-figureCommunicator(手操器設(shè)置菜單),找到Pol-ing輪詢菜單將NeverPoll(從不輪詢)改為AI-.waysPol(始終輪詢),并以地址0連接變送器設(shè)備,如果在該地址中未發(fā)現(xiàn)設(shè)備,則自動輪詢地址1~15。返回通過Online菜單,選擇1DeviceSet-up(設(shè)備設(shè)置)-→4DetailedSetup(詳細(xì)設(shè)置).-+3OutputCondition(輸出條件)-+3HARTOutput(HART輸出)-+0PollAddress(輪詢地址),此狀態(tài)顯示為非鎖定。改變0為1~15中的其他數(shù)字,即可鎖定輸出電流值。按照上述過程對變送器進(jìn)行解鎖后即可按規(guī)程中的檢定項(xiàng)目來進(jìn)行正常檢定。
4大氣壓影響
　　在現(xiàn)場檢定絕對壓力變送器這類特殊儀表.時(shí),由于現(xiàn)場環(huán)境的實(shí)際大氣壓和要求的標(biāo)準(zhǔn)大氣壓不同,會影響變送器的絕對壓力值,使得最后的檢定結(jié)果出現(xiàn)偏差,給現(xiàn)場檢定帶來困難。
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(tǒng)中,從手操器中讀取當(dāng)前大氣壓值,再用手操器重新設(shè)定壓力變送器的上下限,即在原上下限的基礎(chǔ)上加上當(dāng)前大氣壓值作為新的上下限值，設(shè)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(fù)到原始狀態(tài)，即在新上下限值的基礎(chǔ)上減去當(dāng)前大氣壓值。
量程遷移前的檢定數(shù)據(jù)見表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(dāng)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(guī)程操作檢定。量程遷移后的檢定數(shù)據(jù)見表2,可見，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(yàn)證該方法符合工藝要求。
 
5供電電源與阻抗不匹配
　　油田采油廠在部分裝置檢修時(shí),送檢了一批壓力變送器,在實(shí)驗(yàn)室按照規(guī)定程序檢定合格后，用戶取走并重新安裝到現(xiàn)場。但是在試運(yùn)行投用時(shí)發(fā)現(xiàn)一部分壓力變送器工作不穩(wěn)定,用戶反映當(dāng)壓力變送器的壓力值在80%FS以下時(shí)，回路正常;但當(dāng)壓力值超過80%FS時(shí),測試回路電流不再隨被測參數(shù)值的增加而增加，現(xiàn)場實(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(xiàn)場的實(shí)際壓力低),可見變送器出現(xiàn)了壓力測試故障。但是用戶將故障壓力變送器再次送回實(shí)驗(yàn)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(xiàn)場安裝引起的。
5.1故障檢查與原因分析
　　檢定人員在現(xiàn)場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。然后對傳輸線路進(jìn)行檢查,未發(fā)現(xiàn)異常情況。因此對傳輸終端進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)在DCS控制柜中更新了一批新的安全柵,目的是保護(hù)儀表和線路的安全。于是將安全柵短接,發(fā)現(xiàn)手操器通信恢復(fù)正常,智能壓力變送器工作恢復(fù)正常,即使回路電流達(dá)到或超過20mA也能正常工作。據(jù)此判斷是新安裝的安全柵造成了智能壓力變送器無法正常工作。
5.2處理方法
　　智能壓力變送器與DCS現(xiàn)場的連接回路如圖1所示。
 
　　檢定人員在短接安全柵后,智能壓力變送器.的現(xiàn)場壓力值與傳輸?shù)浇K端的壓力值都恢復(fù)正常。由此可見,短接或刪除安全柵只是減少了回.路的負(fù)載電阻，而整個(gè)回路的供電和儀表的連接順序并沒有改變。回路負(fù)載電阻的減少意味著壓力變送器本身的供電電壓升高。
　　經(jīng)測量,整個(gè)線路電阻約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(fù)載電阻共840Ω。
該智能壓力變送器的電壓與電阻關(guān)系曲線如圖2所示，負(fù)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(fù)載電阻必須不大于600Ω,顯然整個(gè)回路電阻840Ω超過了規(guī)定的600Ω。
 
　　檢定人員可以通過以下兩種方法使壓力變送器恢復(fù)正常工作:
a.降低回路負(fù)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(shè)置的,不能任意取消,因此將安全柵的內(nèi)阻從400Ω降低到160Ω以下即可達(dá)到整個(gè)回路負(fù)載電阻不超過6000的要求，所以在可行的情況下可以更換內(nèi)阻為160Ω的安全柵以解決故障。
b.提高電路電壓。當(dāng)回路負(fù)載電阻固定時(shí)，只能提高穩(wěn)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(jù)計(jì)算將穩(wěn)壓電源的電壓提高到29V后,壓力變送器恢復(fù)正常工作,通信恢復(fù)正常,解決了智能壓力變送器供電電源與阻抗不匹配的問題。
6結(jié)束語
　　智能壓力變送器在現(xiàn)場檢定和使用中經(jīng)常出現(xiàn)的各種技術(shù)問題進(jìn)行了分析,并提出了相應(yīng)的解決方法,尤其是對現(xiàn)場智能壓力變送器供電電源和阻抗不匹配的問題進(jìn)行了分析,為用戶解決了實(shí)際生產(chǎn)難題，保障了儀器儀表的正常運(yùn)行,也進(jìn)一步提高了計(jì)量檢定人員的技術(shù)水平和能力