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    投入式液位变送器在海水水位测量中的故障分析与处理

    发表时间:2018-05-24   点击次数:  技术支持:15601403222
      1 问题背景
    本案例的工程是一个位于浙江舟山市白泉镇的大型的海塘,其功能主要是用以排涝,同时作为当地的重要的中型水利工程。该工程一共安装了十孔平板式闸门,每套都配备籽2-7.5千瓦的电动机,总变压容量为400KVA。该工程的的系统运行采用了“无人值守”方案,结合可靠实用,保证技术的前提下,运用开放分层分布结构。分为两个层次,*先层次为电站管理层的上位机,即主控站工业控制机; 二层次为面向控制对象的当地控制单元LCU。采用以太网络通讯将上位机与当地控制单元LCU之间连接,构成分布式结构的计算机监控管理系统,以内河与外海的水位差来实现闸门的自动开停机控制。
     
      2 故障现象
    该系统在2012年1月6日调试完成,经过3个多月的正常运行后,发现外海侧水位数据显示为零;连接公用PLC,对在线程序观察数据进行检查发现,外海侧投入式液位变送器上送PLC的AD数据无变化,而外海侧实际水位已有1m左右。对于输出4~20mA、量程为10M的传感器,输出模拟量数值应该是5.6mA左右。通过用数字式万用表电流档测量传感器的输出端,发现电流数值仅为3.8mA,至此可以判断为变送器故障,导致监控系统开停机控制流程不能顺利执行,影响了闸门计算机监控系统的正常运行。
     
      3 原因分析
      3.1 投入式液位变送器的工作原理
      投入式液位变送器是基于所测液体静压与该液体高度成正比的原理,采用扩散硅或陶瓷敏感元件的压阻效应,将静压转成电信号的仪器。经过温度补偿和线性校正,转换成4~20mA的DC标准电流信号输出。
      3.2 故障分析
      由故障现象和投入式液位变送器工作原理推断,故障很有可能出现在传感器的隔离膜片上,导致敏感元件的压阻效应失效。隔离膜片是用来隔离传感器芯片和测量介质(海水),避免芯片被污染腐蚀从而影响传感器的动静态性能甚至烧毁传感器;而为了保证传感器有精准的测量精度和良好的灵敏度特性,一般情况下隔离膜片厚度小于0.1mm,这也决定了隔离膜片是整个传感器结构中薄弱的环节。拆下外海侧液位变送器,发现隔离膜片出现不同程度的锈蚀及鼓包现象,而且在焊接密封处也有类似的腐蚀现象。
         外海侧投入式液位变送器使用的隔离膜片是316L材质,奥氏体不锈钢316L在许多被测介质条件中均具有很好的耐坑点腐蚀性能,但在氯离子腐蚀环境中的耐应力腐蚀能力一般。根据大量的实验和实际使用证明,当使用介质中含有10ppm以上的氯离子时,其应力腐蚀的危害性相当明显。海水介质中含氯离子成分比较高,长期在这种环境工况下运行,势必会出现坑点腐蚀、缝隙腐蚀及应力腐蚀,破坏隔离膜片,直接导致传感器故障。
     
    投入式液位变送器隔离膜
      4 处理方法
           传感器与测量介质接触的隔离膜片,是利用金属材料的力学特性,将压力传递给变送器的传感膜片(见图1)。为了减少压力传递过程中的损耗,通常采用金属特性较好、且厚度比较薄(小于0.1mm)的材质。在海水环境工况下使用,既要保持良好的金属特性,又要防止腐蚀损坏膜片,因此必须要选择更加耐腐蚀的材料(见表1)经比较分析,后选择了由合肥中亚传感器有限公司生产的PT311L1投入式液位变送器,其隔离膜片使用了哈氏合金材质。

    表1海洋环境工况下液位变速器隔离膜片材料的耐腐蚀性能比较

    类別

    名称

    耐腐蚀性能

    备 注


    316SSTT
    316LSST

    是常用的奥氏体不锈钢.与N标准的302SST不锈钢相 比较,316SST和3161SST对硫酸、硫化物溶液,钠及锰的盐 溶液、盌酸溶液及磷酸溶液的耐蚀性都优于302SST.对醋 酸、蚁酸、甲酸和热碱溶液也具有良好的耐蚀性..
    此类钢的含碳M较低•故焊接后可不进行热处理.尤芄 是称为超低碳不诱钢的316LS%抗晶间腐蚀性能优于 316S^T.因此耐蚀性能更好.

    不耐氢氟酸、湿氯气、盐酸气 体•以及碘、溴等的腐蚀.

    蒙耐尔合金

    除铂和银以外•是耐氢氟酸的金诚之一,也可用作氯 化物、海水、碱中的防腐蚀材料..

    不耐硝酸、盐酸、高浓度或沸 腾状态的硫酸•乜不适合在酸性铁 盐、锡盐等溶液中使用.在测M介 质氢氟酸中进人的氧含M过多时• 耐蚀性会下降;在髙浓度的氢氧化 钠中•耐蚀性也较差.

    哈氏合金C 哈氏C一276

    具有比•般奥氏体不锈钢髙得多的耐腐蚀能力.适于在 多种腐蚀性介质的混合液中使用.如湿氟气,干氟气、硝酸 (< 50 盐酸、硫酸、磷酸、醋酸、次氟酸盐、氟化铁、 氟化铜、苛性钠,海水和各种有机酸环境B

     



    m

    特別能耐碱的腐蚀•不论在高温或熔融的碱中都比较稳 定•所以主要用于制碱T.业,
    常温下.镍在海水和盐类溶液及有机介质(如脂肪酸, 酚、醇等)中极为稳定.

    不耐无机酸腐蚀•在醋酸和蚁
    酸中也不稳定.

    是耐蚀性非常好的纯金属..特別是在各种浓度的硝酸、 有机酸,諷化物,湿氣气和碱中有很强的耐蚀性.

    不耐较纯的还原性酸和盐酸的 腐蚀.

    是具有髙度化学稳定性的纯金诚.在许多腐蚀性介质 中•如无机酸、王水、有机酸、M化物、盐类、腐蚀性气体 等有极强的耐腐性..

    不耐氢氟酸、发烟硫酸、游离 三氧化硫、碘化钾、含氟离子溶液 和高温下的强碱腐蚀.

     
     5 结 语
      更换哈氏合金材质的液位传感器后,经过一时间的运行,未出现外海侧水位数据显示不正常的现象,大大提高了闸门计算机监控系统的可靠性。

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