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差壓變送器工作原理和結(jié)構(gòu)，建立差壓變送器故障數(shù)學模型，分析膜片故障對控制回路的影響，結(jié)合實際生產(chǎn)經(jīng)驗，總結(jié)3種不同故障情況下的處理方法。通過理論與實際的結(jié)合，能更好地處理故障，減少差壓變送器故障所帶來的經(jīng)濟損失。
引言
差壓控制系統(tǒng)是化工生產(chǎn)中常用的自動化控制系統(tǒng)的重要組成部分，在智能化生產(chǎn)中將有更廣泛的應用，如果差壓控制系統(tǒng)發(fā)生故障，會導致測量不準確、對生產(chǎn)工藝和質(zhì)量造成重大的影響，差壓控制系統(tǒng)的故障分析和處理顯得尤為重要。差壓控制系統(tǒng)的故障根據(jù)發(fā)生的部分可分為調(diào)節(jié)閥故障、控制器故障、變送器故障等，其中常見的是變送器故障。變送器影響整個控制系統(tǒng)的性能，如果發(fā)生故障，會極大的影響生產(chǎn)安全。目前電容式差壓變送器由于其結(jié)構(gòu)簡單，精度高、易于維護而得到了廣泛的應用。電容式差壓變送器通過將檢測的液位、壓力等數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電流信號，測量的關鍵點是可動的膜片測量元件，膜片發(fā)生的故障較為常見。
1.差壓變送器原理
差壓變送器可分為單腔式和雙腔室差壓測量，單壓測量變送器的膜片受到壓力后，膜片的形變導致膜片的電阻產(chǎn)生變化，電阻的變傾過放大單元和轉(zhuǎn)換單元進行輸出’輸出的信號與壓力值可以成相應的對應關系。如果膜片發(fā)生故障引起變送器發(fā)生故障，整個反饋的回路就會出現(xiàn)信息傳送錯誤，導致差壓控制系統(tǒng)癱瘓。差壓變送器結(jié)構(gòu)見圖1。
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2.差壓變送器故障模型
當差壓變送器膜片發(fā)生故障時，電容受到影響，建立膜片與變送器輸出之間的關系，得到膜片與電容之間的變化關系。差壓變送器膜片與極板之間的電容示意圖如圖2所示。差壓變送器的電流與差壓成正比，與膜片的彈性模量成反比，差壓變送器通常會出現(xiàn)故障的情況是在變送器工作時間較長時，差壓不變而電流隨著彈性模量的增加而減小，或者膜片的彈性膜片增加，而膜片輸出電流為0。
3.膜片故障對控制回路的影響
當變送器工作時間較長，膜片的彈性模量會發(fā)生變化，彈性模量的增加，故障程度系數(shù)越小，膜片的故障情況越嚴重，故障程度系數(shù)越大利用Ｍａｔｌａｂ平臺建立了控制回路系統(tǒng)的仿真平臺，變送器在正常工作時，輸出電流與跟蹤信號是呈線性關系，輸出過程呈穩(wěn)定平衡狀態(tài)，如果故障程度系數(shù)發(fā)生變化，變送器輸出會隨著電流的增加而增加，而經(jīng)過一定時間后，變送器的輸出逐漸減小，后變?yōu)?，而過程對象的值一直增加到大值。
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4.故障處理
4.1差壓變送器顯示壓力值偏高故障
在生產(chǎn)過程中工藝操作人員發(fā)現(xiàn)集中控制系統(tǒng)中的壓力顯示值比現(xiàn)場顯示偏高，儀表維護人員到現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)差壓變送器液晶顯示值與壓力表顯示值一致，現(xiàn)場測試ＤＣＳ的顯示值，發(fā)現(xiàn)該顯示值也為正常值，通過檢測儀器檢測發(fā)現(xiàn)變送器輸送的電流值與實際輸出的電流較低，判斷故障發(fā)生點為電路板故障。在更換電路板后，集中控制系統(tǒng)的顯示值與現(xiàn)場的顯示值一致。
4.2壓力值偏低故障
集中控制系統(tǒng)操作人員發(fā)現(xiàn)壓力變送器顯示值偏低，到現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)壓力變送器顯示與集中控制系統(tǒng)的顯示值一致，故障點可能是現(xiàn)場儀表出現(xiàn)問題，出現(xiàn)上面的情況的原因有引壓管線里含有液體，或者是變送器的刻度零點發(fā)生偏移。在現(xiàn)場對引壓線進行排液，發(fā)現(xiàn)有少量液體排出，液體排出后，現(xiàn)場與集中控制系統(tǒng)顯示基本一致。
4.3無壓力值顯示故障
集中控制系統(tǒng)操作人員發(fā)現(xiàn)某壓力值無顯示，儀表人員檢查壓力控制回路傳輸?shù)男盘栔递^低，測量回路出現(xiàn)故障，現(xiàn)場檢査集中控制系統(tǒng)的接線端，發(fā)現(xiàn)端子排一個保險端子燈報警顯示，更換保險后，壓力顯示正常。對現(xiàn)場接線進行接地測量，發(fā)現(xiàn)負端接線存在接地現(xiàn)象，檢査分支電纜線路，發(fā)現(xiàn)接線箱接口線路存在裂口，對線路進行更換處理，壓力值能穩(wěn)定顯示。
5.結(jié)語
對差壓變送器的工作原理和結(jié)構(gòu)進行了簡述，建立了差壓變送器故障數(shù)學模型，并對膜片故障對控制回路的影響進行分析，結(jié)合實際生產(chǎn)經(jīng)驗，總結(jié)介紹了3種不同故障情況下的處理方法，通過對理論與實際的結(jié)合，才能更好的對故障進行處理。并在生產(chǎn)工作中要加強對差壓變送器的運行倩況進行記錄，根據(jù)故障發(fā)生的不同情況進行排查處理，建立差壓變送器的維護工作機制，規(guī)范操作人員的工作流程，合理的布置檢修維護方案，加強生產(chǎn)現(xiàn)場的巡檢，減少差壓變送器故障所帶來的經(jīng)濟損失。
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