压力变送器的结构、原理
传感头部分采用了全封焊结构,内部充满了硅油。中间部分为可移动的活动极板,活动极板两侧为陶瓷固定极板。(其上蒸镀一层金属)低压侧由波纹膜片与大气隔开,高压侧由波纹管与被测介质隔离。高压侧接入管道之后,由于管道压力通过波纹管及硅油传递到移动极板,使移动极板相对于陶瓷固定极板产生位移,因而使输出电容发生变化。通过电子电路放大转换为4~20mA的直流输出信号,使管道压力P与输出电流I成线性关系。
安装情况
注:
1) 2号3号炉仪表安装同于1号炉。
2) 工作时,三座转炉都有压力。
3) P3和P3’工作时,只用一路,另一路为备用。
4) P1一般为1.7~1.8MPa。P2一般为1.5Mpa。P3和P3’一般为0.9~1MPa。
损坏状况
共损坏九台,三台破损严重(其中最严重的一台膜片外鼓,保护板脱落,另两台膜片外鼓,但保护板未脱落,两台稍有变形。其余四台零位朝一个方向变化,直至无法调整为止。
三台转炉共装有十二台变送器,其中有九台压力变送器三台差压变送器(测量范围:0~40KPa）。压力变送器均出现不同程度的损坏,而差压变送器未出现问题。
解剖观测结果
通过显微镜观察,解体膜盒表面发现有腐蚀点。本两台详细观测结果。
（一）台A:
1.外观目测检查:取下低侧保护板,可见膜片显著变形。在膜片中心及边缘处发现龟裂破损。
2.泄压试验:对台A变送器从高压侧给予0.6MPa的空气压力,而后封住高压侧,三分钟后,通过压力计可见压力明显下降,可证实波纹膜片泄压漏损。为了确认波纹管的破损部位,用粘结剂封死低压侧破损部分,从封入口加压,用水中沉降法可发现泄出点在波纹管最底端。
3. 显微镜观察:对波纹管进行显微镜观察发现在波纹管顶部边缘有三个针孔,出现泄漏,在泄漏孔周围有腐蚀,中间部分有三个针孔,波纹管底端靠近焊接部位有龟裂。
（二）台B
1. 外观目测检查:在低压侧保护板未见破损,但在若干处有突出变形。
2. 泄压试验:对目测认为低压侧无破损的膜片加压做泄压试验。
首先从高压侧加压,然后打开封入口,封入液由此喷出。由此判定外部气压进入盒内,压力上升所致。再由封入口施加150MPa的空气压力,用水中沉入法确认泄压部位。加压5小时后,证实由受压波纹管端部泄压。
3. 显微镜观察:观察泄压部位,得知在波纹管顶端泄压。同时可以看到在泄压孔的周围有腐蚀。
其余三台也发现有腐蚀孔。第五台损坏程度好于前几台,但腐蚀孔仍肉眼可见。在万能工具显微镜下,侧量腐蚀孔径约为0.025mm。其它部位也可见有成片的腐蚀点,深度、大小不一。
总之,从目测及显微镜观察表明前五台压力变送器损坏原因之一为受压波纹管腐蚀所致。
使用现场调查
1. 变送器高压侧接氧气管道,管道内氧气纯度为99.6％~99.8％,无腐蚀性气体。压力在2MPa以内变化。
2. 变送器进厂后,该厂按规定用0~6MPa的活塞式压力计进行了检测。介质为甘油。
3. 观察检测用的甘油颜色为黄色。
4. 变送器高压侧波纹管端,留有烟色物质,最多的一台取出约有1~2克。
5. 破坏最严重的一台,当时发出一声爆鸣,同时保护板脱落,波纹膜片变鼓。
6. 前三台出现事故后,将其余压力表卸下,用四氯化碳清洗后,重新装到现场。
原因分析
1. 不纯净的甘油在加压氧化过程中引起爆鸣。
2. 仪表的腐蚀现象是损坏的又一个主要原因。
变送器内残存物的分析
从损坏的变送器中的波纹管周围取出残留物约一克进行了以下分析和相应试验。
1. 发射光谱分析从光谱中可见到明显的铁线,证明铁离子已从金属波纹管中置换出来。系腐蚀作用所致。
2. 红外光谱分析:从IR谱图可见,第一峰表现为醇的缔合物。由于羟基伸缩振动表现出多基缔合。第三峰也表现出醇的特征。
3. 溶解度试验:
对残留物用乙醇、水、异丙醇、氯仿、丙酮、三氧六环、环乙烷进行溶解试验,均不溶。
以上三项分析,证明残留物既不是丙三醇也不是油类,已改变了原有的理化性质,成为氧化后醇的缩合物,证明氧化过程已经产生。
初步结论
1. 用在氧气场合的压力变送器,需符合禁油要求。采用甘油校验,只考虑了甘油本身不属于油,而属于醇类,忽视了甘油本身是吸水的,可以以任意比例与水混合。因而造成压力变送器敏感元件的腐蚀条件。
2. 忽视了甘油不仅是碳水混合物,而且是含碳较高的有机物质。有机物质是可燃物质,在与氧接触时要进行氧化反应,达到一定温度条件时是可以燃烧的。
3. 以前所用压力表精度低、结构简单、零件壁厚,稍有腐蚀不至引起破损。因此对上述腐蚀问题易被忽视。
4. 鉴于此次事故给出建议:
A.严格禁止用油类(包括甘油)校验测氧用仪表,只能用氧或水进行校验。以防导致本文所述这类事故发生,造成不应有的损失。
B.如已用甘油校验板用压力变送器,最后一定要用足够的水认真进行清洗(因甘油以任意比例溶于水)再用四氯化碳清洗掉其他少量杂油。以保证仪表的安全使用。
