差压式流量计的故障分析

1、差压式流量计的故障分析关键词：差压、流量1.引言在工业自动化生产中，差压变送器用于压力压差流量的测量，得到了非常广泛应用，在自动控制系统中发挥重要的作用。随着企业自动化水平的不断提高,差压变送器的应用范围越来越广泛，生产中遇到的问题也越来越多，加之安装、使用、维护人员的水平差异，使得出现的问题不能迅速解决，一定程度上影响了生产的正常进行，甚至危及生产安全，因此对现场仪表维护人员的技术水平提出了更高要求。随着市场竞争激烈程度的加剧，在以总成本领先的战略指导思想的影响下，对工业生产过程中成本控制的要求越来越高。在工业生产过程中，流量是指导操作、监视设备运行情况和进行核算的一个重要参数和依据。因此，

2、在工业生产过程中，对流量的要求也越来越高，条件也更加复杂。面对着复杂的情况要求，测量流量的方法、仪表得到很快的发展，使测量中的难题正在逐步得到解决。在实际生产中，各种各类的流量计应用都十分广泛，常用的流量计类型有：节流式流量计、容积式流量计、流体振动式流量计、电磁流量计、超声波流量计、转子流量计、体积流量计等。在我公司应用的流量计类型有：节流式流量计、流体振动式流量计和转子流量计。其中节流式流量计主要是以节流元件为一次测量仪表，组成的流量测量仪表。常用的节流元件有：孔板、喷嘴、文丘里管等。2.工作原理与故障诊断下面以孔板为例说明测量原理，并分析在实际生产中产生各类故障的原因。2.1 测量原理2

3、.1.1 一次元件测量原理观察在管道中流动的流体经过节流元件时流体的静压力和流速情况。实验表明，在距孔板前大约（0.52）d（管道内径)处，流束开始收缩，即靠近管壁处的流体开始向管道中心处加速，管道中心处的静压力开始下降，靠近管壁处有涡流形成，静压力也略有增加。流束经过孔板后，由于惯性而继续收缩，大约在孔板的（0.30.5）d处流束的截面积最小，流速最快，静压力最低。在这以后流束开始扩张，流速逐渐恢复到原来的速度，静压力也逐渐恢复到最大。如图（一）：dd图 （一）则： 式中： qm：质量流量 c：流出系数 ：膨胀系数 d：节流元件的孔径 d：上下游管道内径 1：上游流体密度 p：差压 在实际应

4、用中上述公式可简化为： 其中，上述公式中的k为常数。2.1.2 信号传送与二次显示来自双侧导压管的差压p，直接作用于变送器传感器双侧隔离膜片上，通过膜片内的密封液传导至测量元件上，测量元件将测得的差压信号转换为与之对应的电信号传递给转换器，经过放大等处理变为标准420ma电信号输出，传送到二次仪表进行显示。我们在实际应用中，对差压p的处理是变送器进行开方或者二次显示仪表进行开方。对于上述两种不同的处理方法区别主要在于：在同样的差压p、同样的流量的情况下，传送过程中的电流i是不同的。 如果采用变送器开方的方法，那么电流i、流量、差压p三者存在着下面的关系： （其中a、b均为常数）如果采用二次显示

5、仪表开方的方法，那么电流i、流量、差压p三者存在着下面的关系： （其中a、b均为常数）根据以上关系我们可以利用电流表进行测量电流来计算流量的大小，初步判断问题所在。2.2 在实际中的应用我们在实际生产过程中，常常利用差压变送器来测量单相介质流体的流量。差压变送器的安装包括导压管的敷设、电气信号电缆的敷设、差压变送器的安装。具体安装方法如下：2.2.1 气体流量测量时,安装方法如图（二）：连接管应位于管道之上且倾斜向上txtx排气螺栓排气阀变送器三阀组隔离阀孔板排气阀排气螺栓隔离阀图 （二）2.2.2 液体流量测量时，安装方法如图（三）：txtx隔离阀三阀组连接管应位于管道之下且倾斜向下 排气螺

6、钉 排气阀隔离阀排气阀排气螺栓图 （三）2.2.3 蒸汽流量测量时，安装方法如图（四）：tx变送器用于蒸汽测量时阀门位置通常在较高侧阀门孔板冷凝器三阀组排气阀排气螺栓图 （四）2.3 故障诊断变送器在测量过程中，常常会出现一些故障，故障的及时判定分析和处理，对正在进行了生产来说是至关重要的。我们根据日常维护中的经验，本文发表一点仪表现场维护经验,供仪表维护人员参考。2.3.1 常用方法(1) 调查法：回顾故障发生前的打火、冒烟、异味、供电变化、雷击、潮湿、误操作、误维修。 (2) 直观法：观察回路的外部损伤、导压管的泄漏，回路的过热，供电开关状态等。 (3) 检测法：断路检测、短路检测、分部检

7、测、替换检测2.3.2 典型故障分析(一) 导压管堵塞在仪表维护中，由于差压变送器导压管排放不及时，或介质脏、粘等原因（例如：在我们公司的18·30工程开车初期），容易发生正负导压管堵塞现象，其表现特征为：变送器输出下降、上升或不变。当流量增加时，对变送器(变送器本身进行输出信号开方)输出的影响：设工作流量为f，流量计指示值为g，差压p，流量变化后负压侧静压降低值为p0，被测流体管道中的静压增加值为pa。a. 负压管堵塞当工作流量f增加时，管道内介质流速加快，管道内部静压力增加。但是由于负压管堵塞，负压侧静压力增加值为零，致使差压p偏大，导致流量计指示值g偏高。相反，当工作流量f减小

8、时，流量计指示值g偏低。当工作流量f无变化时，流量计指示值g正常指示。b. 正压管堵塞1) 工作流量f增加时a) 若流量变化后负压侧静压降低值等于被测流体管道中的静压增加值，即p0= pa，因为 且p0- pa=0，所以流量计指示值g正常指示。b) 若流量变化后负压侧静压降低值小于被测流体管道中的静压增加值，即p0< pa，因为 且p0- pa<0，所以流量计指示值g偏低。c) 若流量变化后负压侧静压降低值大于被测流体管道中的静压增加值，即p0> pa，因为 且p0- pa>0，所以流量计指示值g偏高。2) 工作流量f减小时a) 若流量变化后负压侧静压降低值等于被测流体

9、管道中的静压增加值，即p0= pa，因为 且pa - p0=0，所以流量计指示值g正常指示。b) 若流量变化后负压侧静压降低值小于被测流体管道中的静压增加值，即p0< pa，因为 且pa - p0>0，所以流量计指示值g偏高。c) 若流量变化后负压侧静压降低值大于被测流体管道中的静压增加值，即p0> pa，因为 且pa - p0<0，所以流量计指示值g偏低。3) 工作流量f不变时，p0= pa=0因此流量计指示值g正常指示。（二）导压管泄漏某公司某一气体流量测量方式为：节流孔板+差压变送器。装置生产正常时的气体流量基本是稳定的，但在后期的生产过程中发现气体流量比正常值下

10、降了很多。经过检查，二次仪表(dcs)组态及电信号回路工作正常，变送器送检定室标定正常，于是怀疑问题出现出导压上，经过检查，由于正导压管焊接不好造成泄漏所至，经过补焊堵漏后，流量测量恢复正常。 下面我们分析导压管泄漏时反映出的故障现象。设工作流量为f，流量计指示值为g，差压p，流量变化后负压侧静压增高值为p1，流量变化后负压侧漏压值为ps，流量变化后负压侧静压降低值为p0。a、负压管泄漏1）当工作流量f增加时管道内介质流速加快，管道内部静压力增加。但是由于负压管泄漏，负压侧静压力增加值减小，致使差压p偏大，导致流量计指示值g偏高。2）工作流量f减小时a) 若流量变化后负压侧静压增高值等于流量变

11、化后负压侧漏压值，即p1= ps，因为 且ps p1=0，所以流量计指示值g正常指示。b) 若流量变化后负压侧静压增高值小于流量变化后负压侧漏压值，即p1< ps，因为 且ps p1>0，所以流量计指示值g偏高。c)若流量变化后负压侧静压增高值大于被流量变化后负压侧漏压值，即p1> ps，因为 且ps p1<0，所以流量计指示值g偏低。b、正压管泄漏1）当工作流量f增加时a) 若流量变化后负压侧静压降低值等于流量变化后负压侧漏压值，即p0= ps，因为 且p0 ps=0，所以流量计指示值g正常指示。b)若流量变化后负压侧静压降低值小于流量变化后负压侧漏压值，即p0<

12、; ps，因为 且p0 ps<0，所以流量计指示值g偏低。c)若流量变化后负压侧静压降低值大于被流量变化后负压侧漏压值，即p0> ps，因为 且p0 ps>0，所以流量计指示值g偏高。2）工作流量f减小时因为 ，所以流量计指示值g偏低。（三）平衡阀内漏平衡阀内漏将会导致正压侧压力降低，同时负压侧压力增加，最总结果导致差压p减小，所以流量计指示值g偏低。（四）气体流量导压管积液情况下的变送器测量误差由于气体流量取压方式不对或导压管安装不符合要求(与水平成不小于1：12的斜度连续下降) 时,常常造成导压管内部积存液体的现象。这种现象的出现，往往会致使测量不准，如果在变送器量程很小的情况下，甚至会造成变送器输出的一些波动。经过典型故障案例，对使用差压变送器的测量回路由于导压管原因造成回路测量故障做了一些分析，这几种故障都是在仪表设备维护中非常常见的，通过分析可以看到，无论是导