差压流量计课件

现场仪表部分,差压变送器,主要内容,选型 工作原理 测量方式 日常维护 典型测量回路的故障分析 一体化节流式流量计的性能及工作原理 EJA 智能双法兰差压变送器的典型故障处理,一 、选型 在自动化仪表系统中，差压变送器是应用最广泛的一次仪表。和不同的一次元件配合，可以测量压力、压差、液位、流量等不同的热工量。其中，孔板-差压的配合是目前流量测量中应用最广泛、最经济、最成熟的测量模式。此外，还有文丘里、喷嘴、楔式、阿牛巴等不同的组合方式。 差压变送器的应用范围广泛，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，甚至威及生产安全。,二、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。,1. 与节流元件相结合，利用节流元件的前后产生的差压值测量液体流量。（图一） 2. 利用液体自身重力产生的压力差，测量液体的高度。 （图二） 3. 直接测量不同管道、罐体液体的压力差值。 （图三）,差压变送器的几种应用测量方式,三、日常维护,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，总结归纳了一些判定分析方法和分析流程。 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。,四、典型测量回路的故障分析,1. 导压管堵塞 以正导压管堵塞为例来分析导压管堵塞出现的故障现象。 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，正负导压管堵塞是经常发生的事，通常正导压管堵塞的现象是：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 设原流量为F1，P1=P1-P1_， ，F1为变化前的变送器输出值。,设增加后的流量为F2，(即：F2F1), P2=P2- P2- ，F2为流量增加后的变送器输出值。 由于正导压管堵塞，则当实际流量分别为F1、F2时 P1+=P2+ 当流量增加时，P2_出现如下变化：因为实际流量增加为F2，则与原流量F1时相比，管道内的静压力也相应增加，设增加值为P0，同时P2_因管道内流体流速的增加而产生的静压减小，减小值为P0，此时P2_与P1_的关系为： P2_ =P1_ + P0 - P0 则：P2=P2+ -P2_= P1+-(P1_ + P0 - P0)= P1+(P0-P0),这样： 当P0 =P0时，则： = F2= F1 变送器输出不变； 当P0P0时，则： = F2 F1 变送器输出变大； 当P0P0时，则： F2 F1 变送器输出变小。 当流量减小时，对变送器（本身进行信号开方）输出的影响 设原流量为F1， P1=P1-P1_ ， F1为变化前的变送器输出值， 设减小后的流量为F2，(即：F2 F1), P2=P2-P2_ ， F2为流量减小后的变送器输出值,由于正压管堵塞，则当实际流量分别为F1、F1时， P1+= P2+； 当实际流量由F1减小到F2时，管道中的静压也相应的降低，设降低值为P0；同时，当实际流量下降至F2时，P2-值也要因为管内流体流速的降低而升高，设升高值为P0。 此时，P2-与P1-的关系为: P2_ =P1_ -P0+P0 则：P2=P2+ -P2_= P1+-(P1_ -P0+P0)= P1+(P0-P0),这样： 当P0=P0时，则： = F2= F1 变送器输出不变； 当P0P0时，则： = F2 F1 变送器输出变大； 当P0 P0时，则： F2 F1 变送器输出变小。 一般情况下，导压管的堵原因主要是由于测量导压管不定期排污或测量介质粘稠、带颗粒物等原因造成。,2.导压管泄漏 以正导压管泄漏来分析导压管泄漏出现的故障现象 如图一所示，流量测量方式为：节流孔板+差压变送器。在装置生产正常时忽然发现流量已经比正常值下降了很多。 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。 下面我们分析正导压管泄漏时反映出的故障现象。 正导压管泄漏的现象是：变送器输出下降、上升及不变。,分析： 当流量上升时，对变送器(变送器本身进行输出信号开方)输出的影响 设原流量为F1， P1=P1-P1_ ， ，F1为变化前的变送器输出值， 设增加后的流量为F2，(即：F2F1), ，F2为流量增加后的变送器输出值 因流量增加，管道静压增加为P0，随着流速的增大，负压管静压减小为P0，正压管泄漏降压下降为Ps 则：P2+=P1+ +P0-Ps， P2_=P1_ +P0-P0 P2=P2+ -P2_= P1+(P0-Ps),那么 当：P0=Ps 正压导管泄漏，而流量上升时，变送器输出不变 当：P0Ps 正压导管泄漏，而流量上升时，变送器输出增加 当：P0Ps 正压导管泄漏，而流量上升时，变送器输出减小 当流量下降时，对变送器(变送器本身进行输出信号开方)输出的影响 设下降后实际流量为F2，即：F2F1， ，F2为流量减小后变送器输出值。 因流量下降，管道静压下降值P0，同时流体流速下降，负压管静压增加P0，正压管泄漏降压下降为Ps， 则：P2+= P1+ -P0-Ps，P2_ = P1_ -P0+ P0 P2= P2+ - P2_ = P1-( Ps + P0),即：当流量下降时，变送器输出总是小于实际流量。 实际上，当泄漏量非常小时候，种种原因，工艺操作或仪表维修护人员很难发现，当泄漏量大，所测流量与实际流量相比有较大误差时才会发现，这时即使是实际流量上升，总是P0 Ps， 即： P2 P1， F2F1 上述仪表控制阀用净风管线流量测量就这属于这种情况。,3. 平衡阀泄漏 设流量为F， P1= P1+- P1- ， F1=K ，F1为平衡阀泄漏前变送器(带开方)输出值 我们假设管道内流体流量没有变化情况下做分析 设泄漏压力为PS， 则：泄漏后正负导压管静压为： P2+= P1+ -Ps，P2_= P1_+ Ps P2= P2+ - P2_ = P1- 2Ps， 则： 即：F2F1，变送器测量输出小于实际流量值,4.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。 如图四，某装置煤气流量 测量系统，系统为节流孔板+差 变送器，取压方式为环室取压， 煤气流动方向为向下，放空方式 为安全考虑，设为集中式排放。,本测量系统刚投用时工作正常，运行一段时间以后，测得的流量逐渐变大，放空后正常，工作一段时间后，测得的流量又逐渐变大。 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，用侧漏仪表查双侧导管正常。经过分析，为煤气脱水干燥不净，煤气中含水，由于液体自上而下流动，部分水聚集于孔板正压测，并逐渐沿正压导压管流动集中至最下端，造成正负导压管中积液高度不一至，差压变送器测量出现正向误差，显示为流量增大。,分析： 设正导压管取压点压力为P+，负导压管取压点压力为P_，差压变送器正端压力为P+，差压变送器负端压力为P_ P= P+ - P_ ，P= P+- P- 正常测量下：P= P,设正常测量状态下流量为F， 则 ， 这里 K为常系数。 设液体水密度为，则在正导压管积液高度为h+,负导压管积液高度为h_情况下： P+= P+ +gh+ ， P-= P- +gh- P= P+ - P-= P+ h+ -( P- +gh-)=P +g(h+ -h-),则变送器输出为：,当h+h-时 变送器实际测差压增大，输出流量信号变大， 当h+h-时 变送器实际测差压减小，输出流量信号变小。 即：变送器测量输出流量信号与实际流量不符，产生测量误差。 这里，由于正压导管取压方式原因，时间增加，h+逐渐大于h-，测流量也增大。,经过上述几个典型故障的分析，我们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，无论是导压管堵塞、还是导压管中积水，同样的故障，其表征出来的现象有时并不同，所以我们在分析问题时应该是辩证的，具体情况具体分析。 以上我们探讨了差压变送器的安装方法、注意事项及差压变送器测量回路故障的诊断，实际上，由于压力变送器与差压变送器测量应用上的相通性原因，本文中有些方法也同样适用于压力变送器的安装和故障诊断。,一体化节流式流量计的性能及工作原理,随着科学技术的迅猛发展，近年出现了一种性能优良的新型节流式流量计一体化节流式流量计，它将节流装置和差压变送器做成一体，并通过差压变送器和流量显示设备通过各种模式的通讯，构成了一个完整的流量检测系统。它继承了传统节流式流量计介质适应性好（液体、气体、蒸汽通用），无运动部件、无须实流标定、压力高等优点；克服了传统节流式流量计范围度小、维护环节多、结构分散、检定周期短、压损大、准确度低的缺点；引入了定值节流件的概念；使其优点发扬光大，赋之以新的生命力。,它集合了定值节流装置、新型差压变送器、流量显示设备、计算机、先进的加工工艺等现代技术，使节流式流量计跨上了一个新台阶。 将节流装置和差压变送器做成一体，不仅保证了节流装置的安装精度，而且结构简化，减小了故障率，不需要伴热、保温及冷凝器。传统节流式流量计在测量蒸汽时，为了使导压管中的蒸汽冷凝，并使正负导压管中的冷凝液面有相等的高度，且保持恒定，在正负导压管线中都各装有一个冷凝器。同时为了保证差压变送器在寒冷的环境中正常工作，还须配有伴热保温装置，其结构庞大复杂，而且浪费能源。,一体化节流式流量计采用了特有的防冻隔离器，在测量蒸汽时，不需伴热、保温及冷凝器，使结构大为简化，便于现场安装。不仅节约了大量的能源，而且仪表维护量大大减少。传统的节流式流量计结构分散，对现场的安装要求很高，节流件偏心（不同轴度）、节流件不垂直、节流件附件或环室尺寸产生台阶、偏心等都会使流出系数偏离标准值，影响测量精度。节流装置与差压变送器连接的引压管线是节流式流量计的一个薄弱环节，据统计约70%的故障（如堵塞、泄漏、冻结等）发生在此部分，因此，把这两部分做成一体缩短引压管线是解决此问题的根本办法。,EJA 智能双法兰差压变送器的典型故障处理,基于微处理器的现场智能变送器与常规变送器相比，具有精度高、可靠性高、稳定性好、测量范围宽、量程比大等特点。既有与具有相同通信协议的 DCS 系统或现场通信控制器、设定器进行数据通信功能，又有对智能变送器的各种参数进行修改、设定、实现远程调式、人机对话、在线监测等功能。和 所有 智能 仪 表一样，智能变送器还具有较为完善的自诊断功能。,一. EJA 智能双法兰差压变送器的典型故障,EJA 智能双法兰差压变送器是日本横河电机有限公司的产品，在石化企业中被广泛应用。,该产品被大 量的 用 于塔、罐、容器的液位测量。在使用过程中，由于使用方法不当而造成了较多的故障，严重影响了仪表的正常使用。经过对实际故障大量的分析研究，发现其故障主要有以下三类：,二.典型故障的处理方法 1.对测量超限的处理方法 通过研究分析，发现此类故障通常与以下因素有关： 仪表操作使用不当,测量超限造成的无显示值。 与安全栅不配套，造成回路无测量信号或信号偏低。 与 DCS 无法通信。,以(LICA - 1201)为例，如图 1 所示，由于仪表始终在高液位（100% 以上）运行，或仪表始终在低液位（5% 以下）运行，都有可能使仪表指示为超限。因此，要求工艺操作人员应能根据工艺流程及工艺控制要求正确判断出是仪表故障 还是工艺操作不当。所以， 需要工艺人员和仪表维护 人员密切配合，保证工艺 介质在仪表所能测量的范 围内，避免使操作人员误 认为仪表故障。,图 1 C - 101 液位控制系统工艺图, 仪表量程选择不当 在对某厂酮苯装置中 EJA 智能双法兰变送器测量量程检查时，均发现变送器量程存在设计计算错误，如 对 LICA - 1201 等变送器在 DCS 工程师站上检查它们的量程时，发现双法兰量程无迁移，这是造成仪表测量不准及超限的重要原因，如图 2 所示。,图 2 塔 101 量程计算参数图,原设计采用量程为0 19 .71kPa，无量程迁移，因此测量结果在仪表量程之外，出现测量超限情况。实际上对此台仪表应按下面的方法进行量程计算：,已知：仪表可测范围 H1= 2.65m， 介质比重 r =758kg / m3， 毛细管硅油比重 r0=1070kg / m3。 求仪表量程。 求解方法：仪表的量程是指当液位由最低升到最高时，液面计上所受的压力，故量程 P 为： P = H1 r g = 2 .65 0 .758 9 .81=19 .71kPa 当液面最低时，液面计正、负压室的受力为： P+= H r0 g = Hr0g P-=（H1+ H） r0 g =2 .65 r0g + Hr0g,液面计迁移量为： P+ - P-= Hr0g -（2 .65r0g + Hr0g） = - 2 .65 r0g = - 2 .65 1 .07 9 .81 = - 27 .82kPa P+ P-，故为负迁移。 按上述计算修改量程后，仪表运行即正常。因此，只有按正确的计算方法及引用迁移量来进行计算才能保证仪表量程的准确。,2. 安全栅不配套造成仪表无输出及测量不准 由于智能变送器要求使用与之配套的安全栅，当用了未取得与智能变送器配套许可证的安全栅后，大部分都会出现这样那样的问题，其主要故障有： 安全栅电压降过大，整个回路电压低于16 .4V，变送器供电不足，回路无法工作，如图 3 所示。,图 3 EJA 智能变送器供电电压与负载电阻之间的关系,虚线区表示仪表可正常工作的范围，外部电阻应在 250 600 之间。有时测