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遠傳法蘭壓力變送器損壞原因分析及對策

文字：[大][中][小] 時間：2021-12-07 09:46:21 瀏覽次數：

1.儀表的組成與工作原理

插入式法蘭壓力變送器主要由隔離膜片、插人筒體、固定法蘭、毛細管、填充液、變送器本體等組成。壓力變送器的取壓口與插人裝置之間通過焊接方式連接,連接管為直徑僅3mm的不銹鋼(316L)毛細管,長度1.5-10.5m。毛細管壁較厚,可承受20MPa的壓力。用氬弧焊和滾焊方式將法蘭與感壓的彈性膜片焊接在一起。在變送器與毛細管接口處,對毛細管與膜片內腔采取抽真空的方式加填充液(如硅油),然后密封充液孔。這樣,用膜片將流體介質與變送器本體隔離,并通過膜片與毛細管內的填充液將過程壓力傳輸到變送器本體,通過變送器內部傳感器轉換成4~20mA直流信號送到DCS。

2.儀表損壞原因分析

2.1膜片變形凹陷

尿素合成塔控制壓力PT-09204在生產過程中曾出現儀表無指示。停車拆下檢査,發現膜片凹陷變形。此類現象一般是毛細管某一端或變送器取壓法蘭密封有問題,毛細管有砂眼或機械疲勞損傷斷裂所致。當因振動或溫度變化導致充液孔、變送器取壓法蘭密封焊接脫落損壞時,在工藝過程靜壓作用下,會出現填充液滲漏。靜壓越高,填充液滲漏的速度越快。填充液部分滲漏出去后,其壓力傳輸能力會減弱或喪失,使儀表指示不準或無指示。此時變送器彈性感應膜片就會單向承受過程壓力,使很薄的膜片(厚度0.40.5mm)貼到法蘭體或插人筒的支撐體上形成凹陷,嚴重時膜片會被擊穿、破裂。

2.2膜片變形凸出

在尿素裝置正常生產過程中,甲銨分離器控制壓力PT-09207曾出現指示波動,當系統停車后,該表指示明顯上升。拆下法蘭檢査,發現隔離膜片已變形凸出,呈半球狀。通過認真分析認為導致變送器膜片變形凸出的主要原因有以下幾點。

(1)填充液內存有氣體。正常生產過程中儀表指示波動;停車后設備壓力迅速下降,在溫度變化較慢的情況下,隔離膜片內氣體體積也迅速增加,使隔離膜片膨脹變形凸出。

(2)填充液成分不純,液內有易氣化的物質。開車過程中,設備內壓力、溫度逐漸升高,隔離膜片內的壓力及溫度也隨之升高,物質不會發生氣化,儀表指示基本穩定,但是在停車過程中,設備內壓力下降較快,在溫度下降較慢的情況下,易氣化物質發生氣化,造成隔離膜片變形凸出。

(3)膜片制造過程中產生了極微小的焊縫裂紋、微孔等。過程壓力會透過這些裂紋或微孔逐漸使膜片內部的填充液壓力升高,ZUI終使膜片內的壓力同過程壓力基本相同。當系統停車時,過程壓力迅速降低,由于裂紋或微孔很小,膜片內壓力下降緩慢,就會形成膜片內部壓力高,膜片外部壓力低,當差壓較大時,就會使膜片變形凸出。

2.3膜片破裂或被腐蝕沖刷破裂

由于膜片是感壓元件,厚度僅0.4~0.5mm,如果出現工藝超壓運行,將使膜片因超壓而超出其彈性范圍而破裂。在尿素高壓系統應用時,單法蘭壓力變送器膜片雖然采用了耐腐蝕的316L材料,但是長時間使用,介質溫度、壓力變化較大,膜片可能因鈍化層被破壞而腐蝕,加之受高溫高壓介質長期沖刷,膜片將變得越來越薄,ZUI終無法承受過程壓力而破裂。

2.4毛細管斷裂

(1)機械損傷。在運輸、調校、安裝過程中稍有不慎都有可能造成毛細管的損傷,使用中周圍人員活動也可能造成毛細管意外損傷。

(2)振動損傷。儀表安裝在工藝管道振動較大的地方,毛細管常年受振動影響,會產生疲勞而斷裂。

(3)質量問題。毛細管與變送器及插入裝置之間焊接材料不對、焊接不牢等都會造成毛細管的斷裂。

(4)材料問題。由于測量介質具有強腐蝕、易結晶的特點,如果毛細管材料選擇不當,可能造成:①當隔離膜片損壞后,測量介質進入毛細管內,造成毛細管內部腐蝕而斷裂;②在測量環境中,時常有氨及強腐蝕物質存在,也會造成毛細管因外部腐蝕而斷裂。

2.5環境溫度影響

2000年冬季,尿素合成塔的PT09204控制壓力指示晝夜偏差較大,影響正常操作。經過分析,主要原因如下。

(1)抽真空不夠。填充硅油中含有氣泡,當環境溫度變化較大時,氣泡熱脹冷縮,出現指示偏差較大。

(2)選擇變送器的型號不合適。

(3)填充液選擇不當。高溫硅油適用的介質溫度為-1~232℃,環境溫度為-10~60℃,不適宜在冬季寒冷的北方地區使用。

3.解決方法

(1)完善校驗規程,增加校驗設備。變送器校驗中保壓時間在5h以上就可發現毛細管接頭、充液孔密封處、變送器取壓法蘭密封處是否有填充液滲漏。建議在儀表維護校驗班增加鼓風干燥箱,使靜壓校驗合格的變送器再經過恒溫300℃以下,模擬使用溫度),觀察24h,指示沒有溫漂才算合格。