吳國(guó)良

(上海石油化工股份有限公司，上海200540)

以各種現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)備和控制系統(tǒng)出現(xiàn)的故障為案例，運(yùn)用儀表工作原理、自動(dòng)控制原理、工藝過(guò)程知識(shí)等，分析故障產(chǎn)生的原因、處理辦法以及預(yù)防措施。常用的平衡式、錐形、孔板、噴嘴、文丘里、均速管、鍥式、彎管、機(jī)翼等流量測(cè)量?jī)x表，均是利用測(cè)量元件上的差壓與流量的關(guān)系實(shí)現(xiàn)流量的測(cè)量，因此了解差壓測(cè)量中發(fā)生的各種故障現(xiàn)象十分重要。本文重點(diǎn)以圖1所示的孔板和差壓變送器測(cè)量流量為例，探討流量測(cè)量中常見(jiàn)的故障，并給出了相應(yīng)的解決方案。

圖1 孔板-差壓變送器測(cè)量流量的結(jié)構(gòu)示意

1 測(cè)量流量時(shí)出現(xiàn)的故障現(xiàn)象及解決辦法

1.1 測(cè)量指示值偏高或偏低現(xiàn)象

引起流量指示偏高或偏低的原因很多，可能是工藝的問(wèn)題，也可能是儀表測(cè)量系統(tǒng)的問(wèn)題等，通過(guò)以下方法可以查找故障產(chǎn)生的原因。

1.1.1工藝操作是否有變化

首先了解工藝介質(zhì)的實(shí)際流量，有時(shí)候工藝狀況發(fā)生變化，導(dǎo)致流量增大或減小，而工藝操作人員未查覺(jué)。例如可以觀察與孔板安裝在同一管道上的控制閥的開(kāi)度是否增加或減小來(lái)判別，如果閥門開(kāi)度比原來(lái)增大(或減小)，則有可能實(shí)際流量會(huì)增大(或減小)，從而使儀表指示升高(或降低)。

1.1.2檢查工況條件是否偏離設(shè)計(jì)條件

對(duì)于過(guò)熱蒸汽、煤氣以及其他氣體介質(zhì)的流量測(cè)量，則需要了解工藝介質(zhì)實(shí)際工況條件，包括介質(zhì)組分變化引起的密度變化和溫度、壓力變化是否與設(shè)計(jì)條件發(fā)生了差異。在氣體的流量測(cè)量中，儀表刻度顯示標(biāo)準(zhǔn)條件下的體積流量，而儀表規(guī)格書中列出的是設(shè)計(jì)條件下的介質(zhì)密度、壓力和溫度，并折算到標(biāo)準(zhǔn)條件下進(jìn)行顯示。但是，實(shí)際工況條件下，工藝介質(zhì)的密度、溫度、壓力與設(shè)計(jì)條件存在偏差，因此造成測(cè)量流量時(shí)出現(xiàn)指示值偏高或偏低現(xiàn)象。

1)儀表流量顯示偏低或偏高。根據(jù)伯努利孔板流量測(cè)量公式：

(1)

式中：qV——?dú)怏w的體積流量；Δp——工況條件下的差壓；ρ——工況條件下氣體的密度；α——流量系數(shù)，可視為基本不變。

由式(1)可見(jiàn)，在介質(zhì)密度不變的情況下，體積流量與孔板的差壓平方根值成正比。因此儀表顯示的是孔板上的差壓值，間接可得到氣體的體積流量值。

a)當(dāng)工藝介質(zhì)發(fā)生以下3種變化時(shí)： 介質(zhì)組分發(fā)生變化使密度變小；工況壓力下降，氣體的體積膨脹，密度變??；工況溫度上升，氣體的體積膨脹，密度值變小。這時(shí)，即使流過(guò)孔板的體積流量保持不變，但Δp也會(huì)隨密度的減小而減小，從而造成流量測(cè)量指示值偏低。

b)如果介質(zhì)組分發(fā)生變化使密度變大；工況壓力上升時(shí)，氣體的體積壓縮，氣體介質(zhì)的密度值變大；工況溫度下降，氣體的體積減小，氣體介質(zhì)的密度值增大。這時(shí)，即使流過(guò)孔板的體積流量保持不變，但Δp也會(huì)隨密度的增大而增大，從而造成流量測(cè)量指示值偏高。

2)解決方法。一般情況下氣體介質(zhì)的組分(與密度相關(guān))不會(huì)發(fā)生變化，但當(dāng)工況壓力和溫度變化時(shí)，會(huì)引起介質(zhì)密度變化，從而引起流量指示偏差。該偏差可以在DCS中通過(guò)氣體介質(zhì)的溫度和壓力補(bǔ)償公式來(lái)校正，稱為“溫壓補(bǔ)償”。

a)根據(jù)密閉容器理想氣體定律，介質(zhì)密度與壓力、溫度的關(guān)系如式(2)所示：

ρ=ρ0T0p/Tp0Z

(2)

式中：p，T——工況條件下的壓力、溫度；ρ0，p0，T0——設(shè)計(jì)條件下的密度、壓力、溫度；Z——壓縮系數(shù)，可認(rèn)為是常數(shù)。

b)將密度代入流量方程式中，則：

要使qV0與qV相等，則

Z可認(rèn)為是常數(shù)，得到

則

Δp0=βΔp

式中： Δp0——設(shè)計(jì)條件下的差壓。

將Δp乘以溫壓補(bǔ)償系數(shù)β，修正后即可得到體積流量，其中β=Tp0/T0p=(p0/T0)(t+273.15)/(p+101.61)。這里的蒸汽專指過(guò)熱蒸汽，由于其物理性質(zhì)可視作理想氣體，因此選用該補(bǔ)償方法。如果是飽和蒸汽，由于飽和蒸汽的溫度、壓力是有對(duì)應(yīng)關(guān)系的，因此只需對(duì)壓力或溫度中的某一個(gè)參數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償即可，通常是將飽和蒸汽的密度與飽和蒸汽壓力代入關(guān)系式即可。

1.1.3檢查導(dǎo)壓管是否存在堵塞情況

下述情況對(duì)氣體、蒸汽、液體介質(zhì)的測(cè)量均會(huì)產(chǎn)生同樣的現(xiàn)象。

1)一次閥未打開(kāi)、導(dǎo)壓管內(nèi)堵塞、變送器正壓室入口過(guò)濾網(wǎng)堵塞等，使正壓側(cè)導(dǎo)壓管不通：

a)如果工藝介質(zhì)壓力下降，由于正壓側(cè)導(dǎo)壓管不通，不能傳遞壓力變化，因此變送器的正壓室壓力將保持不變，但變送器的負(fù)壓室壓力卻隨介質(zhì)壓力的降低而減小，導(dǎo)致差壓增大，從而流量指示值出現(xiàn)偏高現(xiàn)象。

b)如果工藝介質(zhì)壓力上升，因?yàn)檎龎簜?cè)導(dǎo)壓管不通，變送器的正壓室壓力將保持不變，而變送器的負(fù)壓室壓力隨介質(zhì)壓力的上升而增大，導(dǎo)致差壓減小，從而流量指示值出現(xiàn)偏低現(xiàn)象。

2)當(dāng)負(fù)壓側(cè)導(dǎo)壓管因各種原因不通時(shí)，如果工藝介質(zhì)壓力發(fā)生變化時(shí)，儀表顯示也會(huì)發(fā)生偏高或偏低的現(xiàn)象。

3)解決方法。打開(kāi)排污閥吹掃，吹通導(dǎo)壓管；或用水壓泵壓通；或拆洗變送器入口過(guò)濾網(wǎng)等方法，均會(huì)減少測(cè)量指示值偏高或偏低的現(xiàn)象。如導(dǎo)壓管堵塞嚴(yán)重，無(wú)法疏通，只能更換導(dǎo)壓管了。

1.1.4檢查導(dǎo)壓管是否存在泄漏情況

負(fù)壓側(cè)導(dǎo)壓管、變送器連接接頭、變送器負(fù)壓室等泄漏以及排污閥內(nèi)漏，將會(huì)造成負(fù)壓側(cè)導(dǎo)壓管壓力傳遞損失，變送器負(fù)壓室壓力降低，導(dǎo)致差壓值增大，從而使差壓變送器的輸出信號(hào)增大，指示值偏高。

同樣道理，如果正壓側(cè)導(dǎo)壓管、變送器連接接頭、變送器正壓室等泄漏以及排污閥內(nèi)漏，將會(huì)造成差壓值減小，從而差壓變送器的輸出信號(hào)減小，指示值偏低。

首先須找出泄漏點(diǎn)，將泄漏問(wèn)題處理完畢，即可使正、負(fù)壓側(cè)導(dǎo)壓管的壓力恢復(fù)到正常值。

1.1.5檢查變送器正負(fù)壓室和導(dǎo)壓管內(nèi)是否有積液

測(cè)量可能冷凝的氣體或?qū)汗懿扇?qiáng)制汽化的液體介質(zhì)流量時(shí)，例如液化石油氣、液態(tài)乙烯、液態(tài)丙烯等，差壓變送器的正(負(fù))壓室或?qū)汗軆?nèi)可能存有冷凝液，這些冷凝液會(huì)產(chǎn)生一段液柱壓力，積液越多，液柱壓力越大。正負(fù)壓側(cè)積液高度不同，將產(chǎn)生液柱差，該液柱差壓力作用于差壓變送器的測(cè)量室內(nèi)，從而產(chǎn)生附加差壓，使變送器的輸出信號(hào)增加或減小，進(jìn)而使流量測(cè)量?jī)x表的指示值偏高或偏低。

解決方法包括： 排放導(dǎo)壓管內(nèi)和差壓變送器測(cè)量室內(nèi)的積液；對(duì)于采用強(qiáng)制汽化的導(dǎo)壓管要檢查蒸汽伴熱效果是否良好，并加以改進(jìn)。

1.1.6檢查正(負(fù))導(dǎo)壓管內(nèi)隔離液是否充滿

在測(cè)量蒸汽流量或原油等黏稠液體介質(zhì)時(shí)，2根導(dǎo)壓管內(nèi)需要積蒸汽冷凝液，或在導(dǎo)壓管內(nèi)灌隔離液。如果隔離液沒(méi)有灌滿，2根導(dǎo)壓管內(nèi)的蒸汽冷凝液或隔離液會(huì)出現(xiàn)高度不一致，從而在差壓變送器上產(chǎn)生1個(gè)附加差壓，致使流量指示值偏高或偏低。

要解決該問(wèn)題，首先檢查導(dǎo)壓管或排污閥是否有泄漏現(xiàn)象。對(duì)于蒸汽來(lái)說(shuō)，可能蒸汽冷凝不夠，冷凝液沒(méi)有充滿導(dǎo)壓管；或隔離液沒(méi)有灌滿導(dǎo)壓管。此時(shí)可以等一段時(shí)間，讓蒸汽冷凝液自己積滿導(dǎo)壓管，或?qū)汗軆?nèi)重新灌滿隔離液，以確保正(負(fù))導(dǎo)壓管內(nèi)的液柱高度相同。

灌隔離液時(shí)，必須確保正、負(fù)導(dǎo)壓管內(nèi)隔離液均能充滿，而且不能積有氣泡。

1.1.7檢查氣動(dòng)差壓變送器的氣源壓力是否正常和信號(hào)管線是否泄漏

對(duì)于氣動(dòng)差壓變送器，如果氣源壓力設(shè)定值超過(guò)或低于正常值0.14 MPa太多時(shí)，即使輸入的差壓信號(hào)不變，也會(huì)引起輸出信號(hào)增加或減小，使指示值偏高或偏低。另外，輸出氣信號(hào)管線的接頭如有泄漏，也會(huì)造成流量信號(hào)偏低。

要解決該問(wèn)題，須重新調(diào)節(jié)氣動(dòng)差壓變送器的氣源壓力為0.14 MPa，并用肥皂水涂于差壓變送器輸出信號(hào)管線的各個(gè)連接接頭處；如有泄漏，須擰緊連接接頭或更換信號(hào)管線。

1.1.8檢查差壓變送器的零點(diǎn)是否偏高或偏低

差壓變送器的零點(diǎn)偏高或偏低會(huì)使儀表指示值偏高或偏低；變送器免拆調(diào)零方法有兩種： 帶壓力調(diào)零和不帶壓力調(diào)零，如圖1所示。

1)帶壓力調(diào)零。不用關(guān)閉正、負(fù)壓側(cè)一次閥門No.1和No.2，只關(guān)閉三閥組的正進(jìn)表閥No.3，或負(fù)進(jìn)表閥No.4，然后打開(kāi)No.5閥，使正、負(fù)壓室連通，保證正、負(fù)壓室的壓力相等，并等于系統(tǒng)壓力，此時(shí)變送器的差壓為零，進(jìn)而可以調(diào)節(jié)變送器的零點(diǎn)，使其輸出為零。由于正壓室進(jìn)表閥No.3關(guān)閉，因此導(dǎo)壓管內(nèi)積的冷凝液或隔離液不會(huì)被孔板差壓驅(qū)動(dòng)進(jìn)入工藝管道內(nèi)，即冷凝液或隔離液不會(huì)被沖走。

2)不帶壓變送器調(diào)零。先將正、負(fù)壓側(cè)進(jìn)表閥No.3和No.4同時(shí)關(guān)閉，與工藝過(guò)程切斷聯(lián)系；然后打開(kāi)No.5閥，使正、負(fù)壓室連通，保證正、負(fù)壓室的壓力相等；再打開(kāi)正、負(fù)壓室的排氣堵頭(對(duì)于氣體介質(zhì))或排液堵頭(對(duì)于液體介質(zhì))，泄放正、負(fù)壓室內(nèi)的介質(zhì)壓力，此時(shí)正、負(fù)壓室的壓力均為零，差壓自然為零，進(jìn)而可以對(duì)變送器調(diào)零。

如原來(lái)系統(tǒng)里有冷凝液或隔離液，則調(diào)零后需要重新灌液體。

1.1.9檢查差壓變送器的量程

檢查差壓變送器的實(shí)際量程是否與設(shè)計(jì)量程相同，假定差壓變送器的實(shí)際量程小于設(shè)計(jì)量程，此時(shí)儀表指示將會(huì)偏高。

例如，1臺(tái)差壓變送器的設(shè)計(jì)差壓量程是0～2.5 kPa，對(duì)應(yīng)流量是0～100 t/h，假如某個(gè)工藝流量在孔板上產(chǎn)生的差壓是1 kPa，即差壓百分比是1/2.5=40%，假設(shè)開(kāi)平方功能在DCS中，則變送器輸出信號(hào)為(20-4)mA×40%+4 mA=10.4 mA，因?yàn)轶w積流量與差壓的平方根成正比關(guān)系，即：

又

上式表示流量占量程的百分比與差壓占量程的百分比開(kāi)平方根的值是相等的，即可用差壓的百分比計(jì)算出流量的數(shù)值，上例中

則流量指示值為(0～100)×63.2%=63.2 t/h。

同樣道理，如果差壓變送器的實(shí)際量程比設(shè)計(jì)量程大，則流量指示值將會(huì)偏低。

1.1.10檢查DCS中的開(kāi)平方功能

檢查流量測(cè)量值是否在DCS中設(shè)置了開(kāi)平方功能，上例中的差壓百分比為1/2.5=40%，如不經(jīng)開(kāi)平方而直接顯示流量，則為(0～100)×40%=40 t/h，比經(jīng)過(guò)開(kāi)平方的流量(0～100)×63.2%=63.2 t/h明顯減小了許多。

1.1.11檢查DCS中的流量顯示刻度

檢查DCS中的流量顯示刻度范圍是否與現(xiàn)場(chǎng)差壓變送器量程對(duì)應(yīng)的流量范圍一致。

1.1.12檢查DCS的模擬輸入(AI)卡

DCS的模擬輸入(AI)卡如果故障，將導(dǎo)致流量指示值偏移。通過(guò)在變送器輸出回路中串入1只精度為0.2級(jí)的電流表，用于測(cè)量變送器輸出電流值，如果經(jīng)過(guò)換算，該電流值對(duì)應(yīng)的流量與DCS顯示流量值不一致，則說(shuō)明DCS顯示有問(wèn)題，應(yīng)調(diào)換AI卡。

1.1.13檢查流量測(cè)量回路是否漏電

檢查流量測(cè)量回路是否漏電，包括變送器接線端子間或2根導(dǎo)線間的絕緣是否良好等。如有漏電現(xiàn)象，將使DCS上的流量指示值出現(xiàn)偏差。

1)測(cè)量回路由DCS的AI卡供電，如回路中存在漏電電阻R漏，產(chǎn)生漏電流I漏，則DCS中的AI卡輸入電流I總=I漏+I變送器，由于增加了I漏，因此在DCS中的流量指示值升高了。DCS 中AI卡供電的差壓變送器流量測(cè)量回路如圖2所示。

圖2 AI卡供電的差壓變送器流量測(cè)量回路

2)如果變送器由220 V交流供電，DCS的AI卡只是接收電流信號(hào)，那R漏會(huì)分流掉變送器發(fā)出的一部分電流，即IAI卡輸入=I變送器-I漏。由于AI卡收到的電流減少了，因此流量顯示值會(huì)偏低。差壓變送器由220 V交流供電的流量測(cè)量回路如圖3所示。

圖3 差壓變送器由220交流供電的流量測(cè)量回路

在差壓變送器的輸入回路中串入1只精度為0.2級(jí)的電流表，用于測(cè)量差壓變送器的輸出電流值，再用該電流表測(cè)量AI卡輸入端電流，如果2個(gè)電流值不相等，則說(shuō)明存在漏電現(xiàn)象。針對(duì)需要檢查漏電的部位，可以檢查接線端子是否有受潮或臟物，必要時(shí)從端子上拆下導(dǎo)線，測(cè)量2根導(dǎo)線間的絕緣和對(duì)地絕緣是否正常。

1.2 流量指示值呆滯

1.2.1檢查導(dǎo)壓管是否堵塞

首先檢查圖1中差壓變送器正、負(fù)壓側(cè)2根導(dǎo)壓管是否同時(shí)堵塞不通，可能造成堵塞的原因有：

1)2臺(tái)一次閥No.1和No.2或2臺(tái)進(jìn)表閥No.3和No.4均未打開(kāi)或堵塞。

2)正、負(fù)壓室的2個(gè)入口處過(guò)濾網(wǎng)出現(xiàn)堵塞。

3)2根導(dǎo)壓管內(nèi)的介質(zhì)或隔離液，因保溫失效出現(xiàn)結(jié)凍，此時(shí)2根導(dǎo)壓管不能同時(shí)傳遞壓力，使差壓變送器的輸入差壓始終不會(huì)變化，所以流量指示也不會(huì)變化，出現(xiàn)流量指示值呆滯現(xiàn)象。

檢查并打開(kāi)2臺(tái)一次閥或2臺(tái)進(jìn)表閥，清除堵塞物，或檢查保溫蒸汽是否正常，保溫效果是否良好，即可解決該現(xiàn)象。

1.2.2檢查氣源壓力是否設(shè)定太低

氣動(dòng)差壓變送器的氣源壓力正常值為0.14 MPa，如果氣源壓力低于0.14 MPa太多時(shí)，不僅造成指示值偏低，而且將使氣動(dòng)差壓變送器不能正常工作。

為了解決該現(xiàn)象，首先檢查氣源壓力設(shè)定器是否堵塞，再排污，重新設(shè)定氣源輸出壓力到正常值即可。

1.2.3檢查輸出信號(hào)管線是否泄漏

氣動(dòng)差壓變送器的輸出信號(hào)管線泄漏嚴(yán)重時(shí)，不僅會(huì)損失一部分信號(hào)，使流量指示值偏低；而且當(dāng)流量信號(hào)稍有變化時(shí)，由于氣信號(hào)泄漏損失大，在接受信號(hào)的二次儀表處幾乎沒(méi)有信號(hào)變化，從而造成流量信號(hào)指示值呆滯。

解決方法： 用肥皂水涂于差壓變送器輸出信號(hào)管線的各個(gè)連接接頭處，檢查泄漏點(diǎn)，并擰緊出現(xiàn)松動(dòng)的接頭。

1.2.4檢查氣動(dòng)二次儀表

檢查氣動(dòng)差壓變送器或接受信號(hào)的二次儀表本身是否有故障，儀表故障將造成輸出信號(hào)不能及時(shí)反映孔板差壓值的變化。

解決方法： 檢查氣動(dòng)差壓變送器內(nèi)的氣動(dòng)部件，例如氣動(dòng)放大器、噴嘴擋板等部件的動(dòng)作是否正常；恒節(jié)流孔是否有堵塞，擦洗噴嘴擋板上的污物等，必要時(shí)更換整臺(tái)差壓變送器。另外用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源作為二次儀表的輸入信號(hào)，檢查儀表顯示是否正常。

1.2.5檢查電動(dòng)差壓變送器的工作電壓

智能變送器的最低工作電壓是13 V，通過(guò)DCS的AI卡為變送器供電，如果卡板有故障使輸出電壓過(guò)低；信號(hào)電纜過(guò)長(zhǎng)或過(guò)細(xì)，線路電阻大，接線端子接觸不良，回路電壓降太大等原因，將造成智能變送器的工作電壓低于最低工作電壓，致使變送器工作不正常，造成輸出信號(hào)呆滯。

解決方法： 檢查DCS的AI卡的輸出電壓是否正常，必要時(shí)進(jìn)行調(diào)換；如果變送器距離太遠(yuǎn)，信號(hào)電纜電阻太大，則可調(diào)換較粗的電纜；若接線端子接觸不良，應(yīng)除銹后再擰緊。

1.2.6檢查DCS中輸入信號(hào)狀態(tài)

有時(shí)為了檢修變送器測(cè)量回路的故障，或因DCS回路調(diào)試的需要，一般會(huì)在DCS中將該回路的測(cè)量信號(hào)PV設(shè)置為手動(dòng)狀態(tài)，并根據(jù)需要改變其值，但檢修結(jié)束后卻忘記將其恢復(fù)自動(dòng)狀態(tài)，從而造成測(cè)量信號(hào)呆滯，不會(huì)變化。

解決方法： DCS中的測(cè)量信號(hào)PV狀態(tài)設(shè)置為手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，其顏色會(huì)呈現(xiàn)深藍(lán)色，較容易發(fā)覺(jué)，及時(shí)將其恢復(fù)到自動(dòng)狀態(tài)即可。

1.3 流量指示值波動(dòng)較大

1.3.1檢查工藝實(shí)際流量狀態(tài)

1)首先檢查工藝的實(shí)際流量是否存在波動(dòng)，導(dǎo)致了流量指示值出現(xiàn)波動(dòng)。同時(shí)應(yīng)注意如下工藝介質(zhì)的變化情況：

a)測(cè)量蒸汽介質(zhì)流量時(shí)，如果蒸汽質(zhì)量不好，蒸汽中帶有水，由于水的密度比蒸汽大得多，當(dāng)水滴通過(guò)孔板時(shí)產(chǎn)生較大的差壓，形成正向差壓脈沖。當(dāng)蒸汽中夾帶的水間斷地通過(guò)孔板，就會(huì)不斷地產(chǎn)生正向差壓脈沖，引起流量指示波動(dòng)。

b)測(cè)量液體介質(zhì)時(shí)，若液體中夾帶很多氣泡，由于氣體的密度比液體小得多，當(dāng)氣體通過(guò)孔板時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較小的差壓，形成負(fù)向差壓脈沖。液體中夾帶的氣泡間斷地通過(guò)孔板，就會(huì)不斷產(chǎn)生負(fù)向差壓脈沖，引起流量指示波動(dòng)。

2)針對(duì)因工藝介質(zhì)原因引起的測(cè)量波動(dòng)，應(yīng)對(duì)的改善方法如下：

a)圖1中，關(guān)小一次閥No.1和No.2的開(kāi)度，或關(guān)小進(jìn)表閥No.3和No.4的開(kāi)度，增加壓力傳遞的阻力，使孔板處波動(dòng)很大的差壓信號(hào)傳遞到差壓變送器中，波動(dòng)已有很大的衰減，從而使流量指示的波動(dòng)減小。

b)對(duì)于智能變送器，可以在變送器組態(tài)時(shí)加入一定量的阻尼系數(shù)，使變送器輸出信號(hào)波動(dòng)較??；或者在DCS中的模擬輸入功能塊中，對(duì)PV值加入一定數(shù)值的濾波系數(shù)，使在DCS上的流量指示波動(dòng)減小。

c)對(duì)于氣動(dòng)變送器，可以在氣動(dòng)輸出信號(hào)管線中串入1臺(tái)較大的氣容罐。由于氣容罐的容積大，充氣需要時(shí)間，壓力變化較慢，因此在變送器輸出氣信號(hào)波動(dòng)時(shí)，氣容罐的緩沖作用可使氣信號(hào)波動(dòng)減小很多，從而使流量指示的波動(dòng)減小。

1.3.2檢查工藝介質(zhì)的壓力或溫度波動(dòng)情況

工藝介質(zhì)壓力和溫度變化時(shí)，根據(jù)式(1)，介質(zhì)的密度也會(huì)發(fā)生變化。針對(duì)工藝介質(zhì)的壓力或溫度波動(dòng)情況，解決的方法包括：

1)當(dāng)用孔板-差壓變送器測(cè)量氣體和蒸汽的流量時(shí)，應(yīng)進(jìn)行溫度和壓力補(bǔ)償，這樣可以減小因工藝介質(zhì)壓力和溫度變化對(duì)流量測(cè)量的影響。

2)若用于補(bǔ)償?shù)膲毫y(cè)量信號(hào)或溫度測(cè)量信號(hào)本身因故障原因造成波動(dòng)，此時(shí)即使流量信號(hào)本身沒(méi)有波動(dòng)，但經(jīng)溫度壓力補(bǔ)償運(yùn)算后也會(huì)造成流量顯示波動(dòng)。

因此，需要及時(shí)檢查和處理補(bǔ)償用溫度和壓力測(cè)量系統(tǒng)的故障。

1.3.3檢查差壓變送器工作狀態(tài)

檢查差壓變送器是否受到機(jī)械震動(dòng)的影響，而導(dǎo)致變送器輸出出現(xiàn)波動(dòng)。解決方法： 重新緊固變送器，或加裝避震器，或改變安裝位置。

1.3.4檢查差壓變送器導(dǎo)壓管和變送器本體的蒸汽伴熱溫度

檢查差壓變送器的2根導(dǎo)壓管和變送器本體的蒸汽伴熱溫度是否太高。如果導(dǎo)壓管和變送器內(nèi)有蒸汽冷凝液，或隔離液，或介質(zhì)本身，若蒸汽伴熱溫度太高，將使其內(nèi)部液體沸騰，沸騰的液柱導(dǎo)致差壓波動(dòng)，作用在差壓變送器上，從而引起流量指示波動(dòng)。

解決方法： 關(guān)小保溫蒸汽閥門，減小保溫?zé)崃?，使?dǎo)壓管內(nèi)的液體不沸騰。

1.3.5檢查導(dǎo)壓管或介質(zhì)等是否夾帶氣泡

檢查在測(cè)量液體介質(zhì)或蒸汽時(shí)，導(dǎo)壓管或變送器正、負(fù)壓室內(nèi)的介質(zhì)，或冷凝液或隔離液是否夾帶有氣泡，從而引起差壓震蕩波動(dòng)。這有可能是導(dǎo)壓管灌隔離液時(shí)，沒(méi)有抽真空；或?qū)汗馨闊釡囟忍?，介質(zhì)氣化產(chǎn)生氣泡。這些氣泡集聚在導(dǎo)壓管或變送器正、負(fù)壓室內(nèi)的頂部，氣泡本身有壓縮彈性，當(dāng)工藝流量稍有波動(dòng)，差壓跟著波動(dòng)時(shí)，或工藝管道壓力發(fā)生波動(dòng)時(shí)，作用在氣泡上，使氣泡發(fā)生彈跳振動(dòng)。由于彈跳振動(dòng)會(huì)持續(xù)一段時(shí)間，使作用在變送器上的差壓不穩(wěn)定，從而造成了流量指示的波動(dòng)。如果該流量回路處于自動(dòng)控制狀態(tài)，因流量測(cè)量值波動(dòng)，引起調(diào)節(jié)器控制輸出信號(hào)變動(dòng)，將會(huì)引起流量控制閥開(kāi)度變化，反過(guò)來(lái)又促使流量波動(dòng)。如此反復(fù)作用，使振蕩不止，嚴(yán)重影響了工藝操作。

解決方法： 通過(guò)打開(kāi)導(dǎo)壓管頂部的排氣堵頭，排放出氣泡，直到放出液體為止。另外打開(kāi)變送器正、負(fù)壓室兩側(cè)的排氣堵頭，排放出積在變送器正、負(fù)壓室上部的氣泡，直到放出液體為止，均可解決上述問(wèn)題。

需要注意的是，如果導(dǎo)壓管內(nèi)灌裝的隔離液排放量太多時(shí)，會(huì)引起正、負(fù)導(dǎo)壓管內(nèi)液柱差，從而產(chǎn)生附加液柱差壓，造成測(cè)量誤差，此時(shí)需要補(bǔ)充隔離液。

1.3.6檢查差壓變送器或二次顯示儀表狀態(tài)

檢查差壓變送器或二次顯示儀表本身是否有故障造成指示波動(dòng)。給差壓變送器輸入1個(gè)恒定差壓值，給二次顯示儀表，或DCS的AI卡輸入1個(gè)固定不變的模擬信號(hào)值，觀察差壓變送器的輸出信號(hào)和二次顯示儀表的顯示值是否波動(dòng)，以確定儀表本身是否有故障。

1.4 測(cè)量高溫蒸汽時(shí)流量指示異常

孔板-差壓變送器測(cè)量高溫蒸汽流量時(shí)，開(kāi)表后發(fā)現(xiàn)差壓變送器突然沒(méi)有指示，或指示到最大或最小值。

1.4.1原因分析和措施

如導(dǎo)壓管內(nèi)事先沒(méi)有灌好冷凝液，則高溫蒸汽就會(huì)直接通入差壓變送器的正、負(fù)壓室，與變送器測(cè)量膜盒的不銹鋼膜片接觸。當(dāng)高溫蒸汽的溫度很高時(shí)，模盒內(nèi)的硅油發(fā)熱氣化、膨脹，有可能造成不銹鋼模片向外鼓出來(lái)。如果模片鼓得嚴(yán)重，使不銹鋼膜片失去彈性，將不能恢復(fù)原狀，從而造成沒(méi)有指示，或指示到最大、最小狀態(tài)，該狀態(tài)取決于損壞側(cè)的膜盒變形情況。

1.4.2解決方法

1)用孔板-差壓變送器測(cè)量高溫蒸汽流量時(shí)，開(kāi)表之前一定要先將導(dǎo)壓管內(nèi)積滿冷凝液。導(dǎo)壓管內(nèi)積冷凝液的方法： 先將圖1中變送器的2臺(tái)進(jìn)表閥No.3和No.4關(guān)閉，平衡閥No.5打開(kāi)，使儀表與導(dǎo)壓管切斷連接。然后打開(kāi)2臺(tái)一次閥No.1和No.2，讓高溫蒸汽進(jìn)入導(dǎo)壓管，此時(shí)不要開(kāi)保溫蒸汽，讓介質(zhì)蒸汽盡快冷凝，當(dāng)冷凝液積滿導(dǎo)壓管后即可開(kāi)表。為防止開(kāi)表時(shí)冷凝液被沖掉，要注意三閥組的3臺(tái)閥門的開(kāi)關(guān)次序： 先打開(kāi)任意1臺(tái)進(jìn)表閥，然后再關(guān)閉平衡閥，最后打開(kāi)另1臺(tái)進(jìn)表閥。這樣，任何時(shí)候三閥組總有1臺(tái)閥是關(guān)閉的，在開(kāi)閥過(guò)程中，若出現(xiàn)三閥組的3臺(tái)閥門同時(shí)打開(kāi)的狀態(tài)，則導(dǎo)壓管內(nèi)的冷凝液就會(huì)在孔板差壓的驅(qū)動(dòng)下，通過(guò)三閥組流入到工藝管線中。

2)如果要急于開(kāi)表，等不及冷凝液積滿導(dǎo)壓管，則可以人工灌隔離液，例如，加入5%～10%乙二醇的水作為隔離液，這樣在-20 ℃時(shí)，水不會(huì)結(jié)冰。

2 純水罐進(jìn)出流量不一致的現(xiàn)象

2.1 故障現(xiàn)象

某純水罐在開(kāi)車初期只供給鍋爐用純水，用量約30 t/h，但進(jìn)水流量表指示與出水流量不一致，有時(shí)進(jìn)水流量只有6.7 t/h，罐的進(jìn)、出口水流量相差很大。

2.2 現(xiàn)象分析

在純水罐液位控制穩(wěn)定時(shí)，液位調(diào)節(jié)閥保持一定開(kāi)度，使罐的進(jìn)、出口水流量大小基本相等，達(dá)到平衡。

當(dāng)純水罐的負(fù)荷變化時(shí)，打破了進(jìn)、出罐的流量平衡，引起液位在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，從而使液位調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度發(fā)生變化，進(jìn)罐的流量也相應(yīng)發(fā)生變化，因此在某一時(shí)刻，或某一段較短的時(shí)間里，罐的進(jìn)、出口水流量不一致。

當(dāng)罐的負(fù)荷穩(wěn)定時(shí)，由于液位的自動(dòng)調(diào)節(jié)，使罐的進(jìn)水流量與出水流量達(dá)到相等時(shí)，液位就保持穩(wěn)定。因此，罐的進(jìn)水流量?jī)x表的指示值在某一段短時(shí)間內(nèi)可能會(huì)大于或小于出水流量，但在較長(zhǎng)的時(shí)間區(qū)間，則進(jìn)水流量的累計(jì)值應(yīng)該與出水流量的累計(jì)值基本相同。

所以，上述現(xiàn)象不屬儀表故障，是罐對(duì)進(jìn)、出物料起緩沖作用的結(jié)果，屬于自動(dòng)控制過(guò)程中的暫時(shí)現(xiàn)象。

3 鍋爐燃燒控制系統(tǒng)低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的異?，F(xiàn)象

3.1 故障現(xiàn)象

鍋爐助燃空氣量的大小由鍋爐實(shí)際燃燒油的流量決定。鍋爐開(kāi)工初期低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)汽量?jī)H30 t/h，需要燃料重油約2.2 t/h，但助燃空氣風(fēng)門檔板調(diào)節(jié)閥卻已全開(kāi)了，煙道氣氧體積分?jǐn)?shù)也偏高。經(jīng)查，有關(guān)儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等均無(wú)異常。鍋爐燃燒控制系統(tǒng)流程如圖4所示。

圖4 鍋爐燃燒控制系統(tǒng)流程示意

3.2 現(xiàn)象分析

圖5中，助燃空氣流量調(diào)節(jié)器的外給定值為空燃比設(shè)定器的輸出信號(hào)Io，一般在鍋爐正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，總?cè)剂狭縄1是一定的，如果空燃比設(shè)定器的系數(shù)n設(shè)定得太大，就會(huì)造成Io較大，使調(diào)節(jié)器輸出量增大，風(fēng)門檔板的開(kāi)度也增大，從而空氣流量也增大。上述風(fēng)門檔板處于全開(kāi)位置的原因，是將n設(shè)定得太大造成的。

3.3 處理方法

將n減小，例如從原來(lái)的2.75減小到2.0以下，使Io降低，風(fēng)門檔板就會(huì)隨之關(guān)小，則煙道氣中氧體積分?jǐn)?shù)降到正常值之內(nèi)。從提高鍋爐的熱效率角度出發(fā)，鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，煙道氣中氧體積分?jǐn)?shù)最好保持在2%～3%。

4 精餾塔再沸器加熱蒸汽流量無(wú)指示現(xiàn)象

4.1 故障現(xiàn)象

操作人員反映某丙烷塔再沸器的加熱蒸汽流量表無(wú)指示，通過(guò)調(diào)節(jié)器硬手操使控制閥開(kāi)度增加后，流量指示短暫增大后又下降了，最后控制閥全開(kāi)時(shí)蒸汽流量仍無(wú)指示，該現(xiàn)象影響到塔的操作溫度。精餾塔再沸器流程如圖5所示。

圖5 精餾塔再沸器流程示意

4.2 現(xiàn)象分折

檢查儀表和控制閥設(shè)備狀態(tài)正常，發(fā)現(xiàn)工藝設(shè)備方面有2種情況會(huì)造成上述現(xiàn)象發(fā)生。

4.2.1再沸器的蒸汽疏水器堵塞

低壓飽和蒸汽與塔底部液體介質(zhì)在再沸器內(nèi)進(jìn)行熱交換，液體介質(zhì)受熱蒸發(fā)，而低壓飽和蒸汽被冷凝成水，通過(guò)疏水器排放出去。要使低壓飽和蒸汽不斷流入再沸器，必須使蒸汽冷凝液不斷地通過(guò)疏水器排放掉，這樣蒸汽流量表才能指示正常。當(dāng)工藝疏水器發(fā)生故障時(shí)，冷凝液無(wú)法正常排放，冷凝液在再沸器內(nèi)越積越多，圖6中再沸器內(nèi)蒸汽與液體介質(zhì)熱交換的面積相對(duì)越來(lái)越少，勢(shì)必導(dǎo)致蒸汽冷凝速度減慢，進(jìn)入再沸器的蒸汽流量也逐漸減少，并引起再沸器內(nèi)蒸汽背壓慢慢升高，調(diào)節(jié)閥前后的差壓漸漸減小。在同樣的閥門開(kāi)度下，通過(guò)閥門的蒸汽流量也逐漸減小。因此，反映在流量表上的指示值逐漸下降，直到冷凝液積滿再沸器，蒸汽無(wú)法進(jìn)入再沸器時(shí)，則蒸汽流量指示值為零。同時(shí)，由于熱交換面積減小，使塔底部液體介質(zhì)蒸發(fā)速度減慢，導(dǎo)致塔溫度下降，影響正常操作。此時(shí)，如果增加控制閥開(kāi)度，使控制閥后蒸汽壓力上升一點(diǎn)，蒸汽流量會(huì)暫時(shí)增大一些，反映在流量表上則短暫增大；但過(guò)一會(huì)兒，由于冷凝液排放不出去，隨著再沸器內(nèi)蒸汽壓力升高，流量值會(huì)再度下降。最后，再沸器內(nèi)蒸汽壓力與控制閥前壓力平衡時(shí)，即使閥門開(kāi)到最大，也無(wú)蒸汽流量通過(guò)，造成流量表無(wú)指示現(xiàn)象。

4.2.2塔底工藝管線堵塞

如儀表和疏水器均正常，應(yīng)考慮再沸器與塔底連接的液相工藝管線是否發(fā)生堵塞。如發(fā)生堵塞，塔底的液相介質(zhì)不能流入再沸器，蒸汽因無(wú)換熱對(duì)象而不能冷凝成水，疏水器無(wú)冷凝水可放，因此蒸汽不能通過(guò)疏水器，造成不流通，這也是造成蒸汽流量表無(wú)指示的原因之一。

4.3 處理方法

為了判斷造成上述故障的原因，可以先打開(kāi)疏水器前面的排放閥門，如果放出來(lái)的是冷凝水，則說(shuō)明再沸器內(nèi)積了許多水，故障是由疏水器堵塞所造成；只要打開(kāi)疏水器旁路閥，讓冷凝液排放出去，蒸汽流量指示就會(huì)恢復(fù)正常。如果疏水器前排放閥放出來(lái)的是蒸汽或稍?shī)A帶些水，則說(shuō)明再沸器內(nèi)熱交換效果不好，冷凝水很少，可能是有關(guān)工藝管線堵塞，也可能是再沸器熱交換效率不高引起的。這時(shí)，需要增大疏水器的旁路閥門開(kāi)度，使蒸汽大量通過(guò)，蒸汽流量表才會(huì)有指示，同時(shí)應(yīng)檢查工藝配管或再沸器方面的問(wèn)題。(待續(xù))