智能壓力變送器現(xiàn)場檢定故障原因分析與對策*

王軍平

(新疆吐哈油田公司技術監(jiān)測中心計量站)

智能壓力變送器現(xiàn)場檢定故障原因分析與對策*

王軍平

(新疆吐哈油田公司技術監(jiān)測中心計量站)

分析工業(yè)生產中智能壓力變送器在現(xiàn)場使用和實驗室檢定中存在的一系列故障，分析故障原因并提出相應的解決方法，從而提高智能壓力變送器的使用壽命和檢定合格率。

智能壓力變送器 現(xiàn)場檢定 故障原因 解決方法

近年來，吐哈油田現(xiàn)場使用的智能壓力變送器故障率逐步上升，初步分析表明，造成儀表發(fā)生故障的原因是多方面的(包括外部、內部及人為等因素)。尤其對于現(xiàn)場一些新型或不常見型號的變送器，當出現(xiàn)故障時，檢定人員需花費較長時間進行檢定調修，嚴重影響用戶單位生產的正常運行。因此，對現(xiàn)場智能壓力變送器出現(xiàn)的各種故障原因進行分析并制定相應的解決方法，對提高現(xiàn)場檢定技術水平、保障生產安全連續(xù)運行是至關重要的。

1 示值超差

在現(xiàn)場檢定過程中發(fā)現(xiàn)，壓力變送器各點電流示值超差的情況比較普遍，導致對應的現(xiàn)場壓力值也出現(xiàn)偏差，給生產工藝帶來極大的安全隱患。

對于此類故障，檢定人員一般先調校智能壓力變送器上專用的零點與量程按鈕，若變送器不帶專用調節(jié)按鈕，則在表頭進行智能調節(jié)或接入HART手操器在設備設置中的Calibration菜單下進行校驗操作，調整其線性度，以達到生產工藝要求。

2 回路短路

新疆吐哈油田公司技術監(jiān)測中心計量站檢定人員在對某井場的智能壓力變送器進行現(xiàn)場檢定時發(fā)現(xiàn)，有變送器出現(xiàn)故障顯示，拆卸下來檢定時該表計量性能完好，且無任何故障，當檢定人員重新將該變送器按照要求安裝上后此故障再次出現(xiàn)。

為此，檢定人員進行了深入排查。對線路電阻進行測量時發(fā)現(xiàn)線路短路，查看繞線管中的電源線，有幾處因線路老化、破損而接觸在一起導致電源線短路；另外，由于內部電源線預留過長，電源正極線破損處在觸碰到壓力變送器的后蓋與接頭后導致回路短路。檢定人員認真查看線路破損的地方，用絕緣膠布纏繞隔離后，故障壓力變送器恢復正常工作。

3 電流值鎖定

在對某天然氣輸氣工區(qū)的壓力變送器和溫度變送器進行現(xiàn)場檢定時發(fā)現(xiàn)，變送器電流輸出全部為鎖定狀態(tài)，即當壓力值和溫度值變化時，輸出電流值鎖定在4mA毫無變化。

分析變送器電流值鎖定的原因：該天然氣輸氣工區(qū)現(xiàn)場總線上的每塊變送器必須被分配一個唯一的地址，為了尋找其中一個變送器地址，中控室使用數字輪詢選項在回路中查找每個連接的設備并按位號序號列出，而當變送器的輪詢地址Polling不為0時則會鎖定電流值。

針對上述原因，為了更順利地進行現(xiàn)場檢定，對變送器電流值進行解鎖。為了使HATR手操器與變送器能夠通信，首先改變HATR手操器的訪問方式，進入Utility公共程序菜單，按1進入Configure Communicator(手操器設置菜單)，找到Polling輪詢菜單將Never Poll(從不輪詢)改為Always Poll(始終輪詢)，并以地址0連接變送器設備，如果在該地址中未發(fā)現(xiàn)設備，則自動輪詢地址1～15。返回通過Online菜單，選擇1 Device Setup(設備設置)→4 Detailed Setup(詳細設置)→3 Output Condition(輸出條件)→3 HART Output(HART輸出)→0 Poll Address (輪詢地址)，此狀態(tài)顯示為非鎖定。改變0為1～15中的其他數字，即可鎖定輸出電流值。按照上述過程對變送器進行解鎖后即可按規(guī)程中的檢定項目來進行正常檢定。

4 大氣壓影響

在現(xiàn)場檢定絕對壓力變送器這類特殊儀表時，由于現(xiàn)場環(huán)境的實際大氣壓和要求的標準大氣壓不同，會影響變送器的絕對壓力值，使得最后的檢定結果出現(xiàn)偏差，給現(xiàn)場檢定帶來困難。

為此，采用量程遷移法，將壓力變送器和手操器接入壓力變送器檢定系統(tǒng)中，從手操器中讀取當前大氣壓值，再用手操器重新設定壓力變送器的上下限，即在原上下限的基礎上加上當前大氣壓值作為新的上下限值，設定完成后進行正常檢定。檢定完成后，再用手操器將該壓力變送器恢復到原始狀態(tài)，即在新上下限值的基礎上減去當前大氣壓值。

量程遷移前的檢定數據見表1，可以看出，編號為02088336、02088359的兩臺絕對壓力變送器部分檢定點的基本誤差超出允許誤差0.080mA，因此判定這兩臺絕對壓力變送器示值超差。

表1 量程遷移前檢定數據

經測量當前絕對壓力值為95.5kPa(大氣壓)，所以改變這兩臺壓力變送器的量程，即進行95.5kPa的量程遷移，然后按規(guī)程操作檢定。量程遷移后的檢定數據見表2，可見，編號為02088336、02088359的絕對壓力變送器量程遷移后檢定為合格，最后驗證該方法符合工藝要求。

表2 量程遷移后檢定數據

5 供電電源與阻抗不匹配

油田采油廠在部分裝置檢修時，送檢了一批壓力變送器，在實驗室按照規(guī)定程序檢定合格后，用戶取走并重新安裝到現(xiàn)場。但是在試運行投用時發(fā)現(xiàn)一部分壓力變送器工作不穩(wěn)定，用戶反映當壓力變送器的壓力值在80%FS以下時，回路正常；但當壓力值超過80%FS時，測試回路電流不再隨被測參數值的增加而增加，現(xiàn)場實際壓力值和反饋回中控室的壓力值不同(中控室的顯示值比現(xiàn)場的實際壓力低)，可見變送器出現(xiàn)了壓力測試故障。但是用戶將故障壓力變送器再次送回實驗室進行檢定時，一切情況均顯示正常，由此檢定人員判定該故障是由現(xiàn)場安裝引起的。

5.1故障檢查與原因分析

檢定人員在現(xiàn)場首先對安裝好的智能壓力變送器進行診斷，用手操器進行檢查，診斷信息為通信故障。然后對傳輸線路進行檢查，未發(fā)現(xiàn)異常情況。因此對傳輸終端進行檢查，發(fā)現(xiàn)在DCS控制柜中更新了一批新的安全柵，目的是保護儀表和線路的安全。于是將安全柵短接，發(fā)現(xiàn)手操器通信恢復正常，智能壓力變送器工作恢復正常，即使回路電流達到或超過20mA也能正常工作。據此判斷是新安裝的安全柵造成了智能壓力變送器無法正常工作。

5.2處理方法

智能壓力變送器與DCS現(xiàn)場的連接回路如圖1所示。

圖1 智能壓力變送器與DCS現(xiàn)場的連接回路

檢定人員在短接安全柵后，智能壓力變送器的現(xiàn)場壓力值與傳輸到終端的壓力值都恢復正常。由此可見，短接或刪除安全柵只是減少了回路的負載電阻，而整個回路的供電和儀表的連接順序并沒有改變?；芈坟撦d電阻的減少意味著壓力變送器本身的供電電壓升高。

經測量，整個線路電阻約45Ω，F(xiàn)TA中信號采樣電阻為250Ω，限流電阻為145Ω，安全柵電阻約400Ω，所以在回路中，整個負載電阻共840Ω。

該智能壓力變送器的電壓與電阻關系曲線如圖2所示，負載電阻R=(U-12)/0.02，其中供電電壓U=24V(DC)，壓力變送器要求的最大負載電阻必須不大于600Ω，顯然整個回路電阻840Ω超過了規(guī)定的600Ω。

圖2 智能壓力變送器電壓與電阻關系曲線

檢定人員可以通過以下兩種方法使壓力變送器恢復正常工作：

a. 降低回路負載電阻。由于降低FTA中信號采樣電阻和限流電阻比較困難，且安全柵是從安全角度考慮設置的，不能任意取消，因此將安全柵的內阻從400Ω降低到160Ω以下即可達到整個回路負載電阻不超過600Ω的要求，所以在可行的情況下可以更換內阻為160Ω的安全柵以解決故障。

b. 提高電路電壓。當回路負載電阻固定時，只能提高穩(wěn)壓電源的電壓。U=12+0.02R，其中回路電阻總值R=840Ω，最后檢定人員根據計算將穩(wěn)壓電源的電壓提高到29V后，壓力變送器恢復正常工作，通信恢復正常，解決了智能壓力變送器供電電源與阻抗不匹配的問題。

6 結束語

筆者對智能壓力變送器在現(xiàn)場檢定和使用中經常出現(xiàn)的各種技術問題進行了分析，并提出了相應的解決方法，尤其是對現(xiàn)場智能壓力變送器供電電源和阻抗不匹配的問題進行了分析，為用戶解決了實際生產難題，保障了儀器儀表的正常運行，也進一步提高了計量檢定人員的技術水平和能力。

王軍平(1981-)，工程師，從事石油勘探開發(fā)行業(yè)通用計量器具檢定機構的計量管理工作，59258350@qq.com。

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2017-05-10，

2017-06-23)