差压变送器在监测系统中的应用及故障处理

摘要：简单介绍了差压变送器的工作原理，设计出一套采集系统，利用北京鼎升力创R8000系列模块和差压传感器的配合来完成对数据的采集。并对R8000系列模块、差压变送器、引压管、变频干扰等在使用过程中的常见故障进行分析，提出解决方法。
关键词：差压传感器；引压管；监测系统；故障

0 引言
    差压变送器是一种将压力差转换成直流标准信号的远传压力测量仪器，广泛应用于工业生产和科学研究，是获取、处理、传送各种信息的硬件。随着企业自动化水平的不断提高，其应用范围越来越广泛，生产中遇到的问题也越来越多。根据作者现场多年的实际经验，要想正确的安装、使用、维护差压传感器，必须了解其工作原理，明确其如何进行数据采集以及常见故障处理方法。

1 工作原理与监测系统
1．1 工作原理
    来自双侧导压管的差压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电信号输出。差压变送器的几种应用测量方式：(1)与节流元件相结合，利用节流元件前后产生的差压值测量液体流量；(2)利用液体自身重力产生的压力差，测量液体的高度；(3)直接测量不同管道、罐体液体的压力差值。
1．2 监测系统
    通过引压装置，将压力信号引入差压变送器，差压变送器将信号转换为0～5 V或4 mA～20 mA的电信号输出，由A／D转换模块采集转换为数字信号输出。A／D转换模块采用北京鼎升力创R8017，R8017输出的数字信号由数据通讯模块R8520转换为计算机可以识别的信号并输入计算机，具体硬件结构如图1所示。

    R8017是8通道的模拟量采集模块，其输入为0～5 V直流电压或4 mA～20 mA直流电流信号。R8520模块为RS232／RS485转换模块和计算机的连线采用9针数据线、串口通信。设定各模块的地址，读出各模块每个通道的数据，并由计算机软件处理，得到监测数据。

2 故障处理
    差压变送器在测量过程中常会出现一些故障，故障的及时判定分析和处理对正在投用设备是至关重要的。一定程度上影响生产的正常进行，甚至危及生产安全。根据作者现场多年的实践经验，总结归纳了一些常见故障判定分析和解决方法。
2．1 线路故障
    当计算机显示数值不正常时，首先要打开差压变送器的接线盒，检查线路是否虚接、短接或者断接，可以通过测电源、量电阻、摇绝缘等方法，进行故障的判断和处理。
2．2 采集模块或差压传感器故障
    当线路故障排除时，就要看是不是采集模块或差压传感器故障。使用万用表检查差压变送器工作电源是否正常，同时测量差压变送器的输出电流值是否在4 mA～20 mA(如果为输出电压值，测量是否在0～5 V)范围内，确认输出值是否正常。如果无输出值，差压变送器损坏，需要更换差压变变送器。如果现场测量值换算与实际经验值相符，则现场仪表和测点无问题，模块损坏，需更换模块。当现场测量值换算与计算机显示值相同，说明引压管或差压变送器有问题。
2．3 引压管故障
    (1)引压管堵塞
    在实际生产使用维护中，由于排放不及时或介质脏、粘或者带颗粒、粉末等原因，时间久了，有的还会固化，引起引压管堵塞，使测量无法正常进行。因此，为保证变送器正常运行，要定期对引压管设法疏通。
    (2)引压管漏气
    由于差压变送器接点、截止阀等附件比较多，导致泄漏点增多，维护工作量增大。因此，要合理做好引压管的防腐蚀而减少引压管出现沙眼；引压管的接口处螺丝要上紧以防松动。
    (3)引压管积液
    由于气体流量取压方式不对或引压管安装不符合要求，常常造成引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。有文献指出引压管的正确安装应该是与水平不小于1：12的斜度连续下降，测量点与安装点之间存在高度差，取压点应与被测设备壁垂直。为了使测量更准确，可以设置若干测压头，所有测压头连接在一起成为一条均压管，再通过引压管引出，在均压管的最低处安置有放水阀。
    另外，在现场实际生产使用过程中，还会出现引压管伴热、引压管接反等问题。
2．4 变频干扰
    在现场安装布线过程中，各种信号线绑扎在一起或走同一根多芯电缆，信号会受到干扰，特别是信号线与动力线同走一个长的管道中干扰尤甚。在这种情况下，差压变送器就会出现现场不通讯，甚至误指示等现象。因此，在安装的过程中就要避免类似误操作的发生，应增大仪表电缆与动力电缆槽架的距离。
2．5 电信号传输故障
    由于安装、使用、维护人员的水平存在一定的差异，为了节省人力、物力、财力或者考虑其他因素，往往把差压变送器放置在被测设备的附近，造成电信号传输距离过远，使得电信号存在干扰和衰减的现象。因此，就需要适当地增加电缆线的截面积来解决这一问题。

3 结束语
    以上探讨了差压变送器的工作原理和参数监测系统，分析了在生产过程中的常见故障。现场安装、维护、使用人员只有掌握以上知识，才能从根源上杜绝故障的发生，提高维护质量。