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仪表工谈热工仪表故障排查和问题处理

2025年02月08日 12:19:07 来源：云南昌晖仪表制造有限公司 >> 进入该公司展台阅读量：33

昌晖仪表针对各行业常用热工仪表在运行中出现的问题和故障做了总结，主要对温度仪表、压力仪表、流量仪表三类热工仪表故障现象做分析，分享从接线、供电、安装、原理等环节排查热工仪表故障的思路和方法，有助于大家更好地解决热工仪表现场问题。

笔者作为现场仪表工作人员，工作至今参与了公司三个热工水力试验，期间接触了常见的各类热工仪表，每种仪表又包含几种不同原理。包括热电偶、热电阻、红外温度仪等温度仪表；弹簧式压力计、压力变送器等压力仪表；差压液位计、磁翻板液位计等物位仪表；超声波、转子、质量、涡街等流量仪表以及温湿度仪、液膜探针测厚仪等仪表。在上述热工仪表的调试及使用过程中，遇到了各种各样的问题和故障，最终经过分析和测试都找到了问题和故障的根源。为了有助于后续工作的高效开展，特将前期的经验进行总结。

1、温度仪表
①指示不稳定
在对进行通道检验过程中发现，处于同一测温位置的多支热电偶有部分数值不稳，由于现场环境温度不变，又没有强电磁干扰，定是数值不稳的热电偶出现问题，同时考虑热电偶前期经过校准，损坏可能性不大。所以综合考虑的问题环节出在接线上。现场排查后发现接线松动，拧紧后仪表读数稳定。因此，测温显示值上下飘忽不定时，可能是由于接触不良所致，对现场存在的接线处逐一进行排查即可。

②指示误差较大
还是上述描述的场合，发现个别热电偶数值与其他热电偶差别较大(他热电偶接近于环境温度)。考虑接反。补偿导线相当于一支热电偶，故它的电流也是由正极经参考端流向负极，所以在热电偶连接时，补偿导线的正、负极应与热电偶的正、负极相对应。当正、负极连接相反时不但不能起到补偿作用，反而会抵消热电偶的一部分热电势，使仪表的指示温度偏低。同时，各种补偿导线只能与相应型号的热电偶配用，即各种热电偶和所配套使用的补偿导线在规定温度范围内必须一致。另外，热电偶与测温仪表的分度号可能不符，一般在DCS硬件组态中进行测温仪表分度号设置，需要与现场热电偶分度号保持一致。
对于而言，其与测温仪表线制可能不符，一般在DCS硬件组态中进行测温仪表线制设置，需要与现场热电阻线制保持一致。
压力变送器

2、压力变送器
①指示不稳定
指示不稳定首先应该考虑一下是不是工艺系统存在波动，很多时候要将仪表与工艺结合起来考察。这时候可以看看流量是不是在不断变化，调节阀是不是在不断动作，因为阀门状态持续的变化也会使压力不稳定。
另外，测量液体的压力含有气体以及测量气体的压力含有液体也会导致测量波动，这个很好理解，因为压力的变化主要靠介质作用在膜盒传感器的力来体现，不同介质必然存在不同的运动方式。因此，会让传感器不能均匀受力，波动也就不足为奇了。所以，需要进行排气以及排污操作。对于液体压力测量，压力变送器安装在取压口的下方以使液体充满导压管，对于气体压力测量，变送器安装在取压口的上方以使被测气体凝结后液体回流入工艺管道。

②没有显示
压力变送器一般是两线制(信号与电源线共用)。因此，考虑是没有给压力变送器供电，DCS端需要串接24V电源给变送器供电；另外也可能是电缆接触不良，出现断路的现象，可以从压力变送器到端子接线箱之间的电缆接点逐一检查。

③指示不随工艺状况变化或为零
压力不变化说明介质没有传到压力变送器。因此，从介质路径上进行问题确认。从工艺管道到引压管再到一次阀再经引压管最终到变送器。可以确定是一次取压阀未开或者引压管路堵塞造成的。

④指示有较大的偏差
这个问题现场经常遇到，尤其是低压力仪表。因为使用工况的稍微变化就会导致测量结果偏差巨大。因此，一般需要每次试验前检查变送器的零点是否正确，如果变送器零点漂移，就需要对变送器重新调零，并对变送器进行打压校验变送器的输出是否线性完好。

3、差压变送器
由于都是靠压力传导进行测量，的部分故障现象和压力变送器类似，处理起来也是基本相同的。
①用作差压表的测量
从工艺角度来讲，系统运行后可以判断差压表的数值正负。如果本应该是一个正的数值，结果偏偏是负的，那毫无疑问可以判断是差压变送器的正负端接反了。

②用作液位变送器的测量
差压变送器对应于一定的差压数值，压力和液位有对应关系。因此，要想通过差压数值真实的反映液位，必须要关注的一点就是液位的起点，这个起点要对应于差压的零点。但事实并非如此，有的时候差压的零点和液位零点不一致。因此，就需要对差压变送器进行零点迁移。迁移量就是在实际液位为零时进行。
另外如果测量的容器内有气体要考虑到是否有液化或冷凝的可能。要使其冷凝或液化后的液体能够回流到容器内，不至于流进负导压管，对测量造成显示偏小。

③用作流量变送器的测量
流量与差压有一定数值关系。因此，为了获取准确的流量数值，差压的准确获取意义重大。类似于压力变送器，要保证测量介质的单一性。对于气体介质的流量，变送器一般安装在取压口的高处，为了便于使被测气体在出现冷凝后能够回流到工艺管线中。对于液体介质的流量测量，变送器一般安装在取压口的下方，为了使被测液体能够充满导压管。而对于蒸汽测量时要考虑到变送器在取压口的下方，有必要的话还要增加。就是为了保证导压管内能够充满冷凝液。不能随便对导压管排凝，因为这样很容易让凝液流失，投用仪表后就不能及时建立起凝液的液位。因此，会有一段时间是测量不准的。
电磁流量计

4、流量仪表
①时差法超声波流量计
时差法超声波流量计就是利用声波在流体中顺流、逆流传播相同距离时存在时间差，而传播时间的差异与被测流体的流动速度有关系，从而计算出流体的流量。
a、指示不稳定
考虑测量管道部分有振动以及流束不稳定。上述两个因素都会影响声音的传播，最终导致数值不稳。一般考虑测量点远离泵及弯头部件，并且管道需固定牢固，这样流体会稳定，读数也会稳定。
b、指示误差大
超声流量测量法与管道参数(管径、壁厚、材质等)、安装方式(v法或z法)、安装距离等因素关系密切。上述任何一个不准确，都会引起很大的测量误差。另外，耦合剂如果和传感器接触不良以及耦合剂有杂质等都会影响声音的传播，最终都会使测量结果出现偏差。因此，准确输入参数以及良好的安装都值得注意。

②转子流量计
指示误差大。液体转子流量计是以20℃的水标定刻度。如果被测介质和实际工况与标定刻度时的介质和工作状态一致，转子流量计的刻度输出就是实际测得的标况体积流量。但是，由于实际测量时介质或工作状态与标定刻度时不同，转子在测量管中同一位置所代表的流量值和刻度时是不同的，要想正确使用转子流量计，就必须对其进行流量修正。修正公式如下：

式中：Q1为实际被测液体的体积流量；Q2为出厂标定时水的体积流量；ρ1为转子密度；ρ2为液体密度；ρ3为水的密度。

③质量流量计
a、指示误差大质量流量计是通过检测U形管左右两个测量管的振动信号相位差来实现对质量流量的测量，如果存在非介质流动导致的测量管振动会给测量带来很大误差。考虑流量计附近是否有泵等振源以及流量计支撑是否牢固。
b、零点偏移
当测量管内的液体静止时，U型管两侧的相位差为零，但由于测量管制作工艺和测量元件无法达到理想状态的原因，加上外界的安装应力等外界因素导致即使测量管内的液体是静止状态，也能检测到相位差，但实际的情况是无液体流动。因此，引入了零点的概念以消除零点对质量流量计的影响。零点的引入使质量流量计更能适应环境变化引起的误差，也能限度地减小流量计制作工艺等内部因素的影响。消除零点首先要确保流量计内的液体是充满和静止状态，在现场实际操作时应首先缓慢关闭调节阀，使管道内的液体缓慢停止流动，随后关闭出口阀门，最后关闭进口阀门，确保测量管内无液体流过时开始进行零点消除操作。
涡街流量计

④涡街流量计
a、无流量时有读数且不稳定
一般是由于管道振动引起的。是通过检测漩涡发生体产生的漩涡频率来获取流体流速从而实现流量的测量。振动会使压电传感器检测到力，从而获取虚假信号。远离泵等振动源并采取支撑物对流量计管道进行固定即可。
b、读数存在较大误差
涡街流量计主要对单相流体进行测量，当出现两相流体时测量结果将有明显的偏差。如：测量过热蒸汽时，如果管道保温不好或流动阻力损失太大，将造成过热蒸汽温度快速下降而使蒸汽由过热变为饱和，出现凝结水。而凝结水的密度远远大于蒸汽密度，从而使漩涡产生频率降低。因而，蒸汽凝结导致涡街流量计测量蒸汽流量明显变小。可以对易于液化气体介质进行加压或保温，防止气液两相流出现，对于水平管道将流量计安装在凸起位置上，使液体不至于存积在流量计处。

热工仪表的问题和故障有很多种。总结起来可以从接线(适用于所有仪表)、供电(变送器等)、安装(保持介质单一以及减小振动等)、原理(压力变送器靠导压、差压液位计零点迁移、超声流量计输入参数、转子流量计工况影响等等)等处着手。因此，在遇到仪表问题和故障时，可以从上述方面入手根据现象进行排查。同时对于一种新仪表或未接触的仪表，在使用中也可以对上述方面进行更多关注，从而有助于更好地解决现场问题。想要对仪表有更多更深入的了解，毫无疑问深入现场参与到调试和使用过程中是一个很好的选择。作为仪表工程技术人员需要不断实践，不断研究总结、积累经验从而不断提高仪表故障诊断技术并提前考虑预防措施。
作者：李洪森(北京人，硕士，就职于国家电投集团科学技术研究院，主要从事试验仪控设计、运行、管理方面的工作)

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