差压式流量计常见故障分析

在工业自动化生产中，差压式变送器在压力、压差、流量方面的测量，得到了非常广泛应用，在自动控制系统中发挥重要的作用。由于新疆广汇150万立方/天LNG装置在连续性、安全性方面要求很高的特点，因此在自动化仪表设计、选型等各方面都将处于领先地位。装置中所选用的差压变送器是美国Rosemount公司生产的3051型差压变送器，和节流元件配合使用，组成变压式流量计，用来测量流量。如果在正常生产时，不能及时迅速解决出现的问题，就会严重影响生产的顺利进行，甚至危及生产安全。因此对LNG装置现场仪表维护人员的技术水平提出了更高要求。

一、差压式流量计组成

差压式流量计由节流元件、差压变送器、三阀组、引压管、根部阀等组成。

二、差压式流量计工作原理

通过引压管，将节流元件的差压引入差压变送器。来自正、负引压管的压力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化器，经过放大等处理变为标准电信号输出。

三、变压变送器在LNG装置中的流量测量应用方式

差压变送器在LNG装置中的流量测量应用方式是与节流元件相结合，利用节流元件的前后产生的差压值测量液体流量，如图1所示：

图1 差压式流量计安装示意图

节流元件采用的是标准孔板，取压方式选用的是1//法兰取压。差压变送器的安装位置高于测量介质，引压管的敷设采用坡度敷设方式，主要是为了利于将管道内的冷凝液回流到工艺管道内，防止积液。

四、差压式流量计常见故障分析

差压式流量计在测量过程中，常常会出现一些故障，故障的及时判定分析和处理，对正在进行的生产来说是至关重要的。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。

（一）引压管堵塞

1．负引压管堵塞。当流量增加而负引压管又堵塞时，流量计示值会升高。当流量降低而负引压管又堵塞时，流量计示值下降。管道中流量不变（保持原流量），则其流量计示值不变。

2．正引压管堵塞。当流量增加时，流体管道中的静压力亦相应增加，设其增加值为P0，同时，因流速增加而静压降低，设其值为P1。若P0=P1，则流量计示值不变；若P0>P1，则流量计示值增加；若P0

亦相应降低，设其降低值为P1，同时，因流速降低而静压升高，设其值为P0。若P0=P1，则流量计示值不变；若P0>P1，则流量计示值下降；若P0

（二）引压管泄漏

1．负引压管泄漏。当流量F增加，而负引压管泄漏时，则流量值会增加。当流量下降时，负引压管静压增高为P0，负引压管泄漏为P1。若P0=P1，则流量计示值不变；若P0>P1，则流量计示值升高；若P0

2．正引压管泄漏。当流量增加时，负引压管静压下降为P0，正引压管泄漏为P1。若P0=P1，则流量计示值不变；若P0>P1，则流量计示值升高；若P0

（三）引压管积液

当正引压管积液时，测量的流量会比管道内流体的实际流量小。当负引压管积液时，测量的流量会比管道内流体的实际流量大。

（四）平衡阀泄漏

当正引压管泄漏时，测量的流量会比管道内流体的实际流量小。

（五）差压变送器的正负压室装反

当差压变送器的正负压室装反时，测量的流量会比管道内流体的实际流量小。此类故障在更换变压变送器时会遇到。

（六）孔板装反

当孔板装反时，测量的流量会比管道内流体的实际流量小。此类故障在装置生产初期较为常见，在正常生产时，可以不予以考虑。

（七）变送器硬件故障处理方法

硬件故障处理方法有：（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、引压管的泄露，回路的过热，供电开关状态等。（3）检测法。1）短路检测：将怀疑有故障的部分与其它部分分开来，查看故障是否消失，如果消失，则确定故障所在，否则可进行下一步查找，如：智能差压变送器不能正常Hart远程通讯，可将电源从仪表本体上断开，用现场另加电源的方法为变送器通电进行通讯，以查看是否电缆是否叠加约2kHz的电磁信号而干扰通讯；2）短路检测：在保证安全的情况下，将相关部分回路直接短接，如：差变送器输出值偏小，可将导压管断开，可将导压管断开，从一次取压阀外直接将差压信号直接引到差压变送器双侧，观察变送器输出，以判断引压管路的堵、漏的连通性。（4）替换检测：将怀疑有故障的部分更换，判断故障部位。如：怀疑变送器电路板发生故障，可临时更换一块，以确定原因。（5）分部检测：将测量回路分割成几个部分，如：供电电源、信号输出、信号变送、信号检测，按分部分检查，由简至繁，由表及里，缩小范围，找出故障位置。

（八）变送器参数设置错误

变送器参数设置错误也会导致流量测量不准确。比如工作模式设置错误、零点量程设置错误等。

五、差压式流量计常见故障处理方法

（一）差压式流量计在正常运行时，出现的故障多是差压变送器的零点漂移、引压管的堵塞或泄漏和引压管积液

1．在现场判断差压变送器的工作正常与否时，通常只对差压变送器的零点和变化趋势进行检查。（1）零点检查：关闭三阀组的正、负压截止阀，打开平衡阀，此时差压变送器输出电流为4mA。如果不是4mA，则说明零点有漂移现象，需要对差压变送器的零点进行调整。（2）变化趋势检查：零点检查后，各阀恢复原来的开表状态，打开负压室的排气排污阀，此时差压变送器的输出为最大。若打开正压室排气排污阀，则输出为最小。在打开排气排污阀时，被测介质排出很少或没有，则说明引压管有堵塞现象，需设法疏通。

2．引压管堵塞。（1）一般情况下，引压管的堵原因主要是由于差压变送器引压管不定期排污或测量介质粘稠、带颗粒物等原因造成。（2）当引压管堵塞时，可使用钢丝或铁丝将其堵塞位置畅通，如无法疏通，则使用0.3MPa蒸汽加以冲洗。使用蒸汽冲洗后仍没有解决引压管堵塞，则应动用焊具，更换引压管的堵塞部分，使其恢复正常运行。

3．引压管泄漏。引压管的泄漏多为接头处的泄漏。比如根部阀与管子的接头处泄漏，三阀组与管子的接头处泄漏。当引压管接头泄漏时，可以用肥皂水进行查找，找到泄漏处，将其坚固即可解决泄漏。当引压管破裂时，只要将破裂处更换即可解决泄漏。

4．引压管积液。（1）差压式流量计在生产运行时，常常会出现引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。由于LNG装置中的介质多为气体，引压管的积液会严重影响流量的测量。（2）当引压管积液时，如果是一般的测量用差压式流量计，可以将根部阀关闭，打开三阀组上的排放阀，再慢慢的打开根部阀，将积液排出引压管及变送器，然后将三阀组上的排放阀关闭，即可解决因积液引起的测量误差。（3）当引压管积液时，如果差压式流量计参与控制，则应将控制回路改为手动控制，然后再进行处理。（4）当引压管积液时，如果差压式流量计带有联锁信号，则应先用HART手操器给差压式流量计一个工艺允许的强制信号，然后再进行处理。

（5）引压管积液如不及时排除，在冬季还易造成冰堵，从而使差压流量计无法正常工作。（6）当引压管有积液的可能时，我要严格按要求敷设引压管，以利于积液流回管道；定时进行排液。并且加伴热，防止冰堵。

（二）典型故障案例分析

1．案例1：（1）故障现象：新疆广汇150万立方/天LNG装置中的一台原料气压缩机出口流量计。选用的是差压式流量计，其测量介质为天然气，某次检修结束后，在启动压缩机时，该流量计无法达到正常流量，导致压缩机的转速无法提高，不能给后序工段提供原料。（2）处理步骤：出现这种情况时，首先进行了现场确认，确认根部阀、排放阀、三阀组及平衡阀的开关状态是否正常。结果均正确无误。然后又对引压管进行了检漏，结果也没有发现有泄漏的地方。我们又怀疑是不是引压管有堵塞。在我们进行引压管堵塞检查时，

发现引压管是正常的，没有堵塞现象，而是平衡阀不能关严。（3）处理结果：最后，将差压变送器的三阀组进行了更换。流量显示正常。故障得到了解决。

2．案例2：（1）故障现象：新疆广汇150万立方/天LNG装置中，有一台测量精制水的差压式流量计，在一次校验结束，将该表安装投用时，发现在相同的工况，该表的测量结果明显低于以往的测量结果。（2）处理步骤：首先进行了现场确认，确认根部阀、三阀组及平衡阀的开关状态是否正常。结果均正确无误。其次又对引压管进行了堵塞检查。结果也没有发现有堵塞现象，引压管也是正常的。然后我们又对该表的零点及量程进行了检查，并且进行了现场校验，结果是这个表的零点、量程及线性度都很好，检查其它的参数，也没有错误的地方。在用压力表分别测量正、负引压管的压力时，我们发现，将正引压管连接到差压变送器的负压室，而负压管连接到差压变送器的正压室。

（3）处理结果：将正引压管连接到差压变送器的正压室，负引压管连接到差压变送器的负压室后，差压式流量计的流量显示恢复了正常。