筆者作為現(xiàn)場儀表工作人員，工作至今參與了公司三個(gè)熱工水力試驗(yàn)，期間接觸了常見的各類熱工儀表，每種儀表又包含幾種不同原理。包括熱電偶、熱電阻、紅外溫度儀等溫度儀表；彈簧式壓力計(jì)、壓力變送器等壓力儀表；差壓液位計(jì)、磁翻板液位計(jì)等物位儀表；超聲波、轉(zhuǎn)子、質(zhì)量、渦街等流量儀表以及溫濕度儀、液膜探針測厚儀等儀表。在上述熱工儀表的調(diào)試及使用過程中，遇到了各種各樣的問題和故障，最終經(jīng)過分析和測試都找到了問題和故障的根源。為了有助于后續(xù)工作的高效開展，特將前期的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)。
1、溫度儀表
①指示不穩(wěn)定
在對熱電偶進(jìn)行通道檢驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，處于同一測溫位置的多支熱電偶有部分?jǐn)?shù)值不穩(wěn)，由于現(xiàn)場環(huán)境溫度不變，又沒有強(qiáng)電磁干擾，定是數(shù)值不穩(wěn)的熱電偶出現(xiàn)問題，同時(shí)考慮熱電偶前期經(jīng)過校準(zhǔn)，損壞可能性不大。所以綜合考慮唯一的問題環(huán)節(jié)出在接線上。現(xiàn)場排查后發(fā)現(xiàn)接線松動(dòng)，擰緊后儀表讀數(shù)穩(wěn)定。因此，測溫顯示值上下飄忽不定時(shí)，可能是由于接觸不良所致，對現(xiàn)場存在的接線處逐一進(jìn)行排查即可。
②指示誤差較大
還是上述描述的場合，發(fā)現(xiàn)個(gè)別熱電偶數(shù)值與其他熱電偶差別較大(他熱電偶接近于環(huán)境溫度)。考慮補(bǔ)償導(dǎo)線接反。補(bǔ)償導(dǎo)線相當(dāng)于一支熱電偶，故它的電流也是由正極經(jīng)參考端流向負(fù)極，所以在熱電偶連接時(shí)，補(bǔ)償導(dǎo)線的正、負(fù)極應(yīng)與熱電偶的正、負(fù)極相對應(yīng)。當(dāng)正、負(fù)極連接相反時(shí)不但不能起到補(bǔ)償作用，反而會(huì)抵消熱電偶的一部分熱電勢，使儀表的指示溫度偏低。同時(shí)，各種補(bǔ)償導(dǎo)線只能與相應(yīng)型號(hào)的熱電偶配用，即各種熱電偶和所配套使用的補(bǔ)償導(dǎo)線在規(guī)定溫度范圍內(nèi)必須一致。 另外，熱電偶與測溫儀表的分度號(hào)可能不符，一般在DCS硬件組態(tài)中進(jìn)行測溫儀表分度號(hào)設(shè)置，需要與現(xiàn)場熱電偶分度號(hào)保持一致。
對于熱電阻而言，其與測溫儀表線制可能不符，一般在DCS硬件組態(tài)中進(jìn)行測溫儀表線制設(shè)置，需要與現(xiàn)場熱電阻線制保持一致。
2、壓力變送器
①指示不穩(wěn)定
壓力變送器指示不穩(wěn)定首先應(yīng)該考慮一下是不是工藝系統(tǒng)存在波動(dòng)，很多時(shí)候要將儀表與工藝結(jié)合起來考察。這時(shí)候可以看看流量是不是在不斷變化，調(diào)節(jié)閥是不是在不斷動(dòng)作，因?yàn)殚y門狀態(tài)持續(xù)的變化也會(huì)使壓力不穩(wěn)定。
另外，測量液體的壓力含有氣體以及測量氣體的壓力含有液體也會(huì)導(dǎo)致測量波動(dòng)，這個(gè)很好理解，因?yàn)閴毫Φ淖兓饕拷橘|(zhì)作用在膜盒傳感器的力來體現(xiàn)，不同介質(zhì)必然存在不同的運(yùn)動(dòng)方式。因此，會(huì)讓傳感器不能均勻受力，波動(dòng)也就不足為奇了。所以，需要進(jìn)行排氣以及排污操作。對于液體壓力測量，壓力變送器安裝在取壓口的下方以使液體充滿導(dǎo)壓管，對于氣體壓力測量，變送器安裝在取壓口的上方以使被測氣體凝結(jié)后液體回流入工藝管道。
②沒有顯示
壓力變送器一般是兩線制(信號(hào)與電源線共用)。因此，考慮是沒有給壓力變送器供電，DCS端需要串接24V電源給變送器供電；另外也可能是電纜接觸不良，出現(xiàn)斷路的現(xiàn)象，可以從壓力變送器到端子接線箱之間的電纜接點(diǎn)逐一檢查。
③指示不隨工藝狀況變化或?yàn)榱?/span>
壓力不變化說明介質(zhì)沒有傳到壓力變送器。因此，從介質(zhì)路徑上進(jìn)行問題確認(rèn)。從工藝管道到引壓管再到一次閥再經(jīng)引壓管最終到變送器。可以確定是一次取壓閥未開或者引壓管路堵塞造成的。
④指示有較大的偏差
這個(gè)問題現(xiàn)場經(jīng)常遇到，尤其是低壓力儀表。因?yàn)槭褂霉r的稍微變化就會(huì)導(dǎo)致測量結(jié)果偏差巨大。因此，一般需要每次試驗(yàn)前檢查變送器的零點(diǎn)是否正確，如果變送器零點(diǎn)漂移，就需要對變送器重新調(diào)零，并對變送器進(jìn)行打壓校驗(yàn)變送器的輸出是否線性完好。
3、差壓變送器
由于都是靠壓力傳導(dǎo)進(jìn)行測量，差壓變送器的部分故障現(xiàn)象和壓力變送器類似，處理起來也是基本相同的。
①用作差壓表的測量
從工藝角度來講，系統(tǒng)運(yùn)行后可以判斷差壓表的數(shù)值正負(fù)。如果本應(yīng)該是一個(gè)正的數(shù)值，結(jié)果偏偏是負(fù)的，那毫無疑問可以判斷是差壓變送器的正負(fù)端接反了。
②用作液位變送器的測量
差壓變送器對應(yīng)于一定的差壓數(shù)值，壓力和液位有對應(yīng)關(guān)系。因此，要想通過差壓數(shù)值真實(shí)的反映液位，必須要關(guān)注的一點(diǎn)就是液位的起點(diǎn)，這個(gè)起點(diǎn)要對應(yīng)于差壓的零點(diǎn)。但事實(shí)并非如此，有的時(shí)候差壓的零點(diǎn)和液位零點(diǎn)不一致。因此，就需要對差壓變送器進(jìn)行零點(diǎn)遷移。遷移量就是在實(shí)際液位為零時(shí)進(jìn)行。
另外如果測量的容器內(nèi)有氣體要考慮到是否有液化或冷凝的可能。要使其冷凝或液化后的液體能夠回流到容器內(nèi)，不至于流進(jìn)負(fù)導(dǎo)壓管，對測量造成顯示偏小。
③用作流量變送器的測量
流量與差壓有一定數(shù)值關(guān)系。因此，為了獲取準(zhǔn)確的流量數(shù)值，差壓的準(zhǔn)確獲取意義重大。類似于壓力變送器，要保證測量介質(zhì)的單一性。對于氣體介質(zhì)的流量，變送器一般安裝在取壓口的高處，為了便于使被測氣體在出現(xiàn)冷凝后能夠回流到工藝管線中。對于液體介質(zhì)的流量測量，變送器一般安裝在取壓口的下方，為了使被測液體能夠充滿導(dǎo)壓管。而對于蒸汽測量時(shí)要考慮到變送器在取壓口的下方，有必要的話還要增加冷凝罐。就是為了保證導(dǎo)壓管內(nèi)能夠充滿冷凝液。不能隨便對導(dǎo)壓管排凝，因?yàn)檫@樣很容易讓凝液流失，投用儀表后就不能及時(shí)建立起凝液的液位。因此，會(huì)有一段時(shí)間是測量不準(zhǔn)的。
4、流量儀表
①時(shí)差法超聲波流量計(jì)
時(shí)差法超聲波流量計(jì)就是利用聲波在流體中順流、逆流傳播相同距離時(shí)存在時(shí)間差，而傳播時(shí)間的差異與被測流體的流動(dòng)速度有關(guān)系，從而計(jì)算出流體的流量。
a、指示不穩(wěn)定
考慮測量管道部分有振動(dòng)以及流束不穩(wěn)定。上述兩個(gè)因素都會(huì)影響聲音的傳播，最終導(dǎo)致數(shù)值不穩(wěn)。一般考慮測量點(diǎn)遠(yuǎn)離泵及彎頭部件，并且管道需固定牢固，這樣流體會(huì)穩(wěn)定，讀數(shù)也會(huì)穩(wěn)定。
b、指示誤差大
超聲流量測量法與管道參數(shù)(管徑、壁厚、材質(zhì)等)、安裝方式(v法或z法)、安裝距離等因素關(guān)系密切。上述任何一個(gè)不準(zhǔn)確，都會(huì)引起很大的測量誤差。另外，耦合劑如果和傳感器接觸不良以及耦合劑有雜質(zhì)等都會(huì)影響聲音的傳播，最終都會(huì)使測量結(jié)果出現(xiàn)偏差。因此，準(zhǔn)確輸入?yún)?shù)以及良好的安裝都值得注意。
②轉(zhuǎn)子流量計(jì)
指示誤差大。液體轉(zhuǎn)子流量計(jì)是以20℃的水標(biāo)定刻度。如果被測介質(zhì)和實(shí)際工況與標(biāo)定刻度時(shí)的介質(zhì)和工作狀態(tài)一致，轉(zhuǎn)子流量計(jì)的刻度輸出就是實(shí)際測得的標(biāo)況體積流量。但是，由于實(shí)際測量時(shí)介質(zhì)或工作狀態(tài)與標(biāo)定刻度時(shí)不同，轉(zhuǎn)子在測量管中同一位置所代表的流量值和刻度時(shí)是不同的，要想正確使用轉(zhuǎn)子流量計(jì)，就必須對其進(jìn)行流量修正。修正公式如下：
式中：Q1為實(shí)際被測液體的體積流量；Q2為出廠標(biāo)定時(shí)水的體積流量；ρ1為轉(zhuǎn)子密度；ρ2為液體密度；ρ3為水的密度。
③質(zhì)量流量計(jì)
a、指示誤差大質(zhì)量流量計(jì)是通過檢測U形管左右兩個(gè)測量管的振動(dòng)信號(hào)相位差來實(shí)現(xiàn)對質(zhì)量流量的測量，如果存在非介質(zhì)流動(dòng)導(dǎo)致的測量管振動(dòng)會(huì)給測量帶來很大誤差。考慮流量計(jì)附近是否有泵等振源以及流量計(jì)支撐是否牢固。
b、零點(diǎn)偏移
當(dāng)測量管內(nèi)的液體靜止時(shí)，U型管兩側(cè)的相位差為零，但由于測量管制作工藝和測量元件無法達(dá)到理想狀態(tài)的原因，加上外界的安裝應(yīng)力等外界因素導(dǎo)致即使測量管內(nèi)的液體是靜止?fàn)顟B(tài)，也能檢測到相位差，但實(shí)際的情況是無液體流動(dòng)。因此，引入了零點(diǎn)的概念以消除零點(diǎn)對質(zhì)量流量計(jì)的影響。零點(diǎn)的引入使質(zhì)量流量計(jì)更能適應(yīng)環(huán)境變化引起的誤差，也能最大限度地減小流量計(jì)制作工藝等內(nèi)部因素的影響。消除零點(diǎn)首先要確保流量計(jì)內(nèi)的液體是充滿和靜止?fàn)顟B(tài)，在現(xiàn)場實(shí)際操作時(shí)應(yīng)首先緩慢關(guān)閉調(diào)節(jié)閥，使管道內(nèi)的液體緩慢停止流動(dòng)，隨后關(guān)閉出口閥門，最后關(guān)閉進(jìn)口閥門，確保測量管內(nèi)無液體流過時(shí)開始進(jìn)行零點(diǎn)消除操作。
④渦街流量計(jì)
a、無流量時(shí)有讀數(shù)且不穩(wěn)定
一般是由于管道振動(dòng)引起的。渦街流量計(jì)是通過檢測漩渦發(fā)生體產(chǎn)生的漩渦頻率來獲取流體流速從而實(shí)現(xiàn)流量的測量。振動(dòng)會(huì)使壓電傳感器檢測到力，從而獲取虛假信號(hào)。遠(yuǎn)離泵等振動(dòng)源并采取支撐物對流量計(jì)管道進(jìn)行固定即可。
b、讀數(shù)存在較大誤差
渦街流量計(jì)主要對單相流體進(jìn)行測量，當(dāng)出現(xiàn)兩相流體時(shí)測量結(jié)果將有明顯的偏差。如：測量過熱蒸汽時(shí)，如果管道保溫不好或流動(dòng)阻力損失太大，將造成過熱蒸汽溫度快速下降而使蒸汽由過熱變?yōu)轱柡停霈F(xiàn)凝結(jié)水。而凝結(jié)水的密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于蒸汽密度，從而使漩渦產(chǎn)生頻率降低。因而，蒸汽凝結(jié)導(dǎo)致渦街流量計(jì)測量蒸汽流量明顯變小。可以對易于液化氣體介質(zhì)進(jìn)行加壓或保溫，防止氣液兩相流出現(xiàn)，對于水平管道將流量計(jì)安裝在凸起位置上，使液體不至于存積在流量計(jì)處。
熱工儀表的問題和故障有很多種。總結(jié)起來可以從接線(適用于所有儀表)、供電(變送器等)、安裝(保持介質(zhì)單一以及減小振動(dòng)等)、原理(壓力變送器靠導(dǎo)壓、差壓液位計(jì)零點(diǎn)遷移、超聲流量計(jì)輸入?yún)?shù)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)工況影響等等)等處著手。因此，在遇到儀表問題和故障時(shí)，可以從上述方面入手根據(jù)現(xiàn)象進(jìn)行排查。同時(shí)對于一種新儀表或未接觸的儀表，在使用中也可以對上述方面進(jìn)行更多關(guān)注，從而有助于更好地解決現(xiàn)場問題。想要對儀表有更多更深入的了解，毫無疑問深入現(xiàn)場參與到調(diào)試和使用過程中是一個(gè)很好的選擇。作為儀表工程技術(shù)人員需要不斷實(shí)踐，不斷研究總結(jié)、積累經(jīng)驗(yàn)從而不斷提高儀表故障診斷技術(shù)并提前考慮預(yù)防措施。
作者：李洪森(北京人，碩士，就職于國家電投集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院，主要從事試驗(yàn)儀控設(shè)計(jì)、運(yùn)行、管理方面的工作)
