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    投入式液位變送器在海水水位測量中的故障解析與處理

    發表時間:2018-05-24   點擊次數:642 技術支柱:1560-1403-222
      1 問題背景
    本案例的工程是一個位于浙江舟山市白泉鎮的大型的海塘,其功能主要是用以排澇,同時作為當地的重要的中型水利工程。該工程一共安裝了十孔平板式閘門,每套配備籽2-7.5千瓦的電動機,總變壓容量為400KVA。該工程的的系統運行采用了“無人值守”方案,結合可靠實用,保證技術的前提下,運用開放分層漫衍結構。分為兩個層次,*先層次為電站管理層的上位機,即主控站工業控制機; 二層次為面向控制對象的當地控制單元LCU。选择以太網絡通訊上位機與當地控制單元LCU之間連接,構成分布式結構的計算機監控管理系統,以內河與外海的水位差來實現閘門的自動開停機控制。

    2 故障現象
    該系統在2012年1月6日調試完成,經過3個多月的正常運行后,發現外海側水位數據顯示為零;連接公用PLC,對在線程序觀察數據進行檢查發現,外海側投入式液位變送器上送PLC的AD數據無變化,而外海側實際水位已有1m左右。對于輸出4~20mA、量程為10M的傳感器,輸出模擬量數值應該是5.6mA左右。通過用數字式萬用表電流檔測量傳感器的輸出端,發現電流數值僅為3.8mA,至此可以判斷為變送器故障,導致監控系統開停機控制流程不能順利執行,影響了閘門計算機監控系統的正常運行。

    3 原因分析
    3.1 投入式液位變送器的工作真理
    投入式液位變送器是基于所測液體靜壓與該液體高度成正比的意思,采用擴散硅或陶瓷敏感元件的壓阻效應,將靜壓轉成電信號的儀器。經過溫度補償和線性订正,轉換成4~20mA的DC標準電流信號輸出。
    3.2 故障分析
    由故障現象和投入式液位變送器工作原理推斷,故障很有可能出現在傳感器的隔離膜片上,導致敏感元件的壓阻效應失效。隔離膜片是用來隔離傳感器芯片和測量介質(海水),避免芯片被污染腐蝕從而影響傳感器的動靜態性能甚至燒毀傳感器;而為了保證傳感器有精準的測量精度和良好的靈敏度特性,一般情況下隔離膜片厚度小于0.1mm,這也決定了隔離膜片是整個傳感器結構中薄弱的環節。拆下外海側液位變送器,發現隔離膜片出現不同程度的銹蝕及鼓包現象,而且在焊接密封處也有類似的腐蝕現象。
    外海側投入式液位變送器运用的隔離膜片是316L材質,奧氏體不銹鋼316L在許多被測介質條件中均具有很好的耐坑點腐蝕职能,但在氯離子腐蝕環境中的耐應力腐蝕才能一般。根據多量的實驗和實際使用證明,當使用介質中含有10ppm以上的氯離子時,其應力腐蝕的危害性明顯。海水介質中含氯離子因素高,在這種環境工況下運行,會出現坑點腐蝕、縫隙腐蝕及應力腐蝕,破壞隔離膜片,直接導致傳感器故障。

    投入式液位變送器隔離膜
    4 處理方法
    傳感器與測量介質接觸的隔離膜片,是运用金屬资料的力學特征,將壓力傳遞給變送器的傳感膜片「見圖1」。為了減少壓力傳遞過程中的損耗,拔取金屬特点好、且厚度薄「小于0.1mm」的材質。在海水環境工況下利用,既要保持良好的金屬特点,要防止腐蝕損壞膜片,因而要選擇耐腐蝕的原料「見表1」經比較分析,后選擇了由合肥中亞傳感器有限公司生產的PT311L1投入式液位變送器,其隔離膜片运用了哈氏合金材質。

    表1海洋環境工況下液位變速器隔離膜片材料的耐腐蝕性能比較

    類別

    名稱

    耐腐蝕性能

    備 注


    316SSTT
    316LSST

    是常用的奧氏體不銹鋼.與N標準的302SST不銹鋼相 ,316SST和3161SST對硫酸、硫化物溶液,鈉及錳的鹽 溶液、盌酸溶液及磷酸溶液的耐蝕性優于302SST.對醋 酸、蟻酸、甲酸和熱堿溶液也具有良好的耐蝕性..
    此類鋼的含碳M低•故焊接后可不進行熱處理.芄 是稱為超低碳不誘鋼的316LS%抗晶間腐蝕性能優于 316S^T.于是耐蝕职能.

    不耐氫氟酸、濕氯氣、鹽酸氣 體•以及碘、溴等的腐蝕.

    蒙耐爾合金

    除鉑和銀以外•是耐氫氟酸的金誠之一,也可用作氯 化物、海水、堿中的防腐蝕材料..

    不耐硝酸、鹽酸、高濃度或沸 騰狀態的硫酸•乜不適合在酸性鐵 鹽、錫鹽等溶液中运用.在測M介 質氫氟酸中進人的氧含M過多時• 耐蝕性會着落;在髙濃度的氫氧化 鈉中•耐蝕性較差.

    哈氏合金C 哈氏C一276

    具有比•般奧氏體不銹鋼髙得多的耐腐蝕才干.適于在 多種腐蝕性介質的混合液中使用.如濕氟氣,干氟氣、硝酸 「< 50 鹽酸、硫酸、磷酸、醋酸、次氟酸鹽、氟化鐵、 氟化銅、苛性鈉,海水和各種有機酸環境B



    m

    能耐堿的腐蝕•不論在高溫或熔融的堿中都比較穩 定•所以主要用于制堿T.業,
    常溫下.鎳在海水和鹽類溶液及有機介質中穩定.

    不耐無機酸腐蝕•在醋酸和蟻
    酸中也不穩定.

    是耐蝕性非常好的純金屬..特別是在各種硝酸、 有機酸,諷化物,濕氣氣和堿中有強的耐蝕性.

    不耐較純的原性酸和鹽酸的 腐蝕.

    是具有髙度化學穩定性的純金誠.在許多腐蝕性介質 中•如無機酸、王水、有機酸、M化物、鹽類、腐蝕性氣體 等有極強的耐腐性..

    不耐氫氟酸、發煙硫酸、游離 三氧化硫、碘化鉀、含氟離子溶液 和高溫下的強堿腐蝕.


    5 結 語
    換哈氏合金材質的液位傳感器后,經過一時間的運行,未出現外海側水位數據顯示不正常的現象,大大提高了閘門計算機監控系統的可靠性。

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