工業(yè)管道中主要的一種測(cè)量壓力的傳感器，叫智能HART通訊協(xié)議變送器在石油行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，而且隨著技術(shù)的發(fā)展， 智能HART通訊協(xié)議變送器的應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣闊。壓力儀表可以實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體、液體等壓力信號(hào)的轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換為4一20 mA的電流信號(hào)，二次儀表就可以進(jìn)行測(cè)量、指示和調(diào)節(jié)。目前我國(guó)壓力的傳感器的發(fā)展比較成熟，在工業(yè)中取得了良好的應(yīng)用效果，但是在實(shí)際生產(chǎn)中仍然遇到各種各樣的問(wèn)題，不利于生產(chǎn)的正常運(yùn)行。壓力的傳感器的診斷和維護(hù)是一項(xiàng)重要的工作，只有正確使用和維護(hù)壓力的傳感器才能確保設(shè)備的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。主要介紹壓力的傳感器了的工作原理，討論了壓力的傳感器的故障分析方法，就提出了智能HART通訊協(xié)議壓力的傳感器故障診斷維修的幾種方法。
前言
智能HART通訊協(xié)議變送器的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，使用過(guò)程中需要解決的問(wèn)題也逐漸凸顯出來(lái)，這就要求具有高水平的安裝、使用和維護(hù)技術(shù)人員，掌握正確的使用方法，在使用過(guò)程中，能夠及時(shí)診斷故障并采取措施，有效排除智能HART通訊協(xié)議變送器的故障，確保設(shè)備的正常運(yùn)行。
1、 智能HART通訊協(xié)議變送器的工作原理
智能HART通訊協(xié)議變送器測(cè)量系統(tǒng)的安裝包括三個(gè)部分，即導(dǎo)壓管的敷設(shè)、電氣信號(hào)電纜的敷設(shè)以及智能HART通訊協(xié)議變送器的安裝。在智能HART通訊協(xié)議變送器工作過(guò)程中，通過(guò)隔離膜片和硅油將介質(zhì)的壓力傳送給中心的測(cè)量膜片，雙側(cè)隔離膜片上會(huì)受到來(lái)自于雙側(cè)導(dǎo)壓管的壓差，在這里測(cè)量膜片發(fā)揮彈性元件的功能，在壓差的作用下發(fā)生變形。測(cè)量膜片的位移和壓差之間存在正比例關(guān)系，而且在膜片位移的影響下，差動(dòng)電容器的電容量也會(huì)隨之變化，測(cè)量電路將其轉(zhuǎn)換為4一20 mA的直流電流信號(hào)。
圖1為 智能HART通訊協(xié)議變送器的測(cè)量原理示意。
以3051型智能HART通訊協(xié)議變送器為例進(jìn)行分析，該型號(hào)壓力變送器沒(méi)有中心軸，固定極板是球面，而且該智能HART通訊協(xié)議變送器具有對(duì)稱的兩室結(jié)構(gòu)。當(dāng)完成玻璃與金屬胚體燒
結(jié)工作后，形成一個(gè)球形的凹面。非常后在玻璃表面鍍一層金屬薄膜，這樣一個(gè)固定的極板就形成了。兩個(gè)固定極板之間，焊接測(cè)量膜片，進(jìn)而形成了一個(gè)活動(dòng)式的極板。處于固定極板外側(cè)的隔離膜片負(fù)責(zé)傳遞來(lái)自硅油的壓力。當(dāng)膜片受到壓力作用時(shí)，就會(huì)傳送到測(cè)量膜片，在壓力作用下測(cè)量膜片發(fā)生變形，進(jìn)而導(dǎo)致電容活動(dòng)極板和球面固定極板的相對(duì)位置也發(fā)生變化，電容發(fā)生改變，在電機(jī)線路的作用下將其轉(zhuǎn)換為4一20 mA的直流電信號(hào)。若存在過(guò)電壓時(shí)，首先得到保護(hù)的是測(cè)量膜片，貼合在球面固定極板上。發(fā)生過(guò)電壓時(shí)，隔離膜片完全貼到固定極板上，轉(zhuǎn)換部分的功能主要是標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)整。電流控制放大器、電流轉(zhuǎn)換器、振蕩器、電壓調(diào)節(jié)器等共同組成了轉(zhuǎn)換電路，原理框圖見(jiàn)圖2。
2、 壓力的傳感器的故障分析方法
在測(cè)量智能HART通訊協(xié)議變送器時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)一些不可預(yù)見(jiàn)的故障，這就需要具有經(jīng)驗(yàn)的人員進(jìn)行及時(shí)的分析和處理。目前對(duì)于壓力變送器的故障診斷和維護(hù)，我們常用的方法主要有調(diào)查法和直觀法。
2.1調(diào)查法
結(jié)合智能HART通訊協(xié)議變送器的實(shí)際工作情況，分析可能造成故障的原因，如故障發(fā)生前是否出現(xiàn)過(guò)打火、冒煙、供電變化、誤操作等。
2.2觀察法
通過(guò)觀察智能HART通訊協(xié)議變送器的外部損傷情況，導(dǎo)壓管是否存在泄露、回路溫度是否正常以及供電開(kāi)關(guān)是否處于正常狀態(tài)。首先可以通過(guò)斷路檢測(cè)來(lái)進(jìn)行故障判斷，將可能存在故障的部分隔離出來(lái)，在去掉可疑部分后，故障消失，則故障就可以確定出來(lái)，如果仍然存在故障，根據(jù)故障類型進(jìn)行下一步診斷。例如，當(dāng)變送器無(wú)法遠(yuǎn)程通訊時(shí)，從表體上將電源斷開(kāi)，重新加人新的電源試驗(yàn)，查看電纜是否疊加電磁信號(hào)使得通訊受到干擾。短路測(cè)試也是壓力的傳感器。
故障診斷中常用的一種方法，在確保安全的情況下，選擇將此部分回路短路，觀察壓力的傳感器的輸出值，如果輸出值變小，則斷開(kāi)導(dǎo)壓管，從一次取壓閥外直接將壓差信號(hào)引人變送器的兩側(cè)，通過(guò)壓力的傳感器輸出情況來(lái)判斷導(dǎo)壓管的連通性。還有一種常用的診斷變送器的方法，即替換檢測(cè)法川。替換檢測(cè)法就是將可能出現(xiàn)故障的部件進(jìn)行更換，如果更換后故障消失則證明該處是故障點(diǎn)。分部檢測(cè)法是在分割成若干部分之后再對(duì)每一個(gè)部分進(jìn)行故障的排查，由簡(jiǎn)至繁，使診斷范圍縮小，便于鎖定故障位置。
3、 智能HART通訊協(xié)議壓力的傳感器變送器常見(jiàn)的故障類型
壓力的傳感器故障通常是由現(xiàn)場(chǎng)使用和安裝方法不當(dāng)造成的，例如變送器接線錯(cuò)誤，電源電壓不符合要求、充液管內(nèi)清潔度不夠、一次元件堵塞、指示表頭與儀表接線端子接觸不良等。
3.1變送器無(wú)輸出
當(dāng)壓力變送器無(wú)輸出時(shí)，首先檢查變送器電源接線是否正確，如果電源接線沒(méi)有問(wèn)題，接下來(lái)測(cè)量變送器的供電電源，是否有24 V直流電壓，要求變壓器電源電壓非常小12 V。如果變送器是帶表頭的，則先將表頭的兩根線短路，如果故障消失，則說(shuō)明表頭存在故障。
3.2信號(hào)輸出不穩(wěn)定
如果在壓力不變的情況下， 壓力的傳感器輸出信號(hào)值出現(xiàn)跳動(dòng)現(xiàn)象，首選排除壓力源的不穩(wěn)定，之后檢查傳感器自身震動(dòng)是否正常，傳感器抗干擾能力是否滿足要求，變壓器是否存在間歇性短路或開(kāi)路現(xiàn)象;檢查各個(gè)穩(wěn)壓二極管、電路板焊接是否牢固、測(cè)試振蕩頻率是否穩(wěn)定。
3.3瓦斯智能HART通訊協(xié)議變送器器指示值偏高
如果用智能HART通訊協(xié)議變送器測(cè)量管道內(nèi)的瓦斯時(shí)，出現(xiàn)指示值偏高情況，首先檢查儀表的零點(diǎn)是否穩(wěn)定、是否存在零點(diǎn)漂移現(xiàn)象。檢查瓦斯氣體是否干燥，如果存在冷凝液則會(huì)使指示值偏高。如果管內(nèi)全部是氣體，那么管內(nèi)的壓力與變送器的壓力相等，如果管內(nèi)氣體有水汽，就使得智能HART通訊協(xié)議變送器信號(hào)壓力大于管道壓力，則壓力的傳感器輸出電流要大于實(shí)際值。要解決這一問(wèn)題，需要在引壓管底端安裝冷凝器(2]0
3.4導(dǎo)壓管泄露
當(dāng)導(dǎo)壓管出現(xiàn)泄露時(shí)，檢查電信號(hào)回路工作是否正常，如果變送器檢定正常，則考慮是否是導(dǎo)壓的問(wèn)題，如果正導(dǎo)壓管存在焊接不良，則進(jìn)行補(bǔ)焊
處理。如果是正壓導(dǎo)管發(fā)生堵塞，實(shí)際流量減小，管道內(nèi)的靜壓也會(huì)下降，這時(shí)智能HART通訊協(xié)議變送器輸出值不穩(wěn)定。當(dāng)流量增加時(shí)，影響智能HART通訊協(xié)議變送器的輸出。為了避免導(dǎo)管堵塞，要及時(shí)對(duì)正壓管進(jìn)行清理，定期對(duì)機(jī)制粘稠、帶顆粒物情況進(jìn)行檢測(cè)。
3.5氣液兩相壓差波動(dòng)過(guò)大
當(dāng)負(fù)壓側(cè)汽液相并存時(shí)，該壓力的傳感器測(cè)量值會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，不能顯示工況的實(shí)際液位。這時(shí)可以考慮將單法智能HART通訊協(xié)議變送器更換為雙法蘭智能HART通訊協(xié)議變送器。在普通HART通訊協(xié)議變送器中被測(cè)介質(zhì)經(jīng)過(guò)導(dǎo)壓管進(jìn)人變送器測(cè)量室。法蘭智能HART通訊協(xié)議變送器物理性能穩(wěn)定，不需要加灌隔離液以及冷凝器等輔助設(shè)備，所以其測(cè)量精度更高，而且減少了維護(hù)工作量。但是在選用雙法蘭變送器時(shí)，要對(duì)其測(cè)量范圍，測(cè)量精度、靜壓誤差以及零點(diǎn)漂移量等進(jìn)行檢查;在安裝完畢后，對(duì)上述參數(shù)進(jìn)行復(fù)查;在開(kāi)啟和停止智能HART通訊協(xié)議變送器時(shí)，一定要注意避免儀表承受單向靜壓，例如可以采用安裝三閥組件的方法來(lái)保護(hù)智能HART通訊協(xié)議變送器，并且便于調(diào)理零位。
4、結(jié)束語(yǔ)
智能HART通訊協(xié)議變送器在石油化工、工業(yè)自控環(huán)境等領(lǐng)域得到了普遍的應(yīng)用， 智能HART通訊協(xié)議變送器的正確使用維護(hù)和故障診斷是確保智能HART通訊協(xié)議變送器正常穩(wěn)定工作的關(guān)鍵，這也是使用和維修人員必備的技能。 智能HART通訊協(xié)議變送器安裝或使用不當(dāng)極易出現(xiàn)故障，而且智能HART通訊協(xié)議變送器經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用后，電子元件和其他器件的性能都會(huì)發(fā)生變化，引發(fā)各種問(wèn)題， 壓力的傳感器測(cè)量精度下降，會(huì)導(dǎo)致很大的安全隱患，因此研究壓力的傳感器的故障診斷和維護(hù)是十分有必要的。在實(shí)際的檢測(cè)中，應(yīng)結(jié)合智能HART通訊協(xié)議（壓力的傳感器）變送器的實(shí)際情況以及環(huán)境情況，綜合檢測(cè)和全面分析。
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