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差壓液位計意外損壞的原因分析

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對于液位計來說,接觸電阻是我們特別要關注的地方,在儀表的維修現場我們經常會遇到由于接觸電阻問題造成儀表工作故障的情況,正常工作情況下接觸電阻較小,不太會對設備造成影響,但是當電焊機等的高電流遇到大的接觸電阻,便會對設備造成危害,嚴重的甚至危及人員的安全。即便是較小的接觸電阻和較低的電流,經過較長時間的運行也會出現腐蝕加快的現象。以上說明了接觸電阻的預防工作對于儀表電氣維護人員來是一件非常重要的日常工作。下面我們通過一個實際的案例對此情況作出說明,朋友們可以參照其中的過程細節進行參考,加深對于這種故障原因的理解。
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一、具體事件過程描述:
  2011年12月1日下午18:30分左右合成氨室內操作人員發現脫碳二氧化碳再生塔蒸汽發生器111-C的液位計LT-20顯示突然100%,懷疑是誤指示,要求儀表現場檢查。
  當儀表維護人員趕到現場LT-20儀表箱旁時,看到LT-20引壓毛細管發紅,把手接近發紅處,感覺到有高溫,立即檢查產生高溫的原因,隨即發現在LT-20儀表箱旁有電焊作業,其中被焊的管子搭在LT-20儀表箱的一個支撐腿上,便立即要求其暫停作業。
  一段時間后,LT-20引壓毛細管溫度降了下來,拆下LT-20變送器和引壓毛細管后發現,毛細管已經局部發黑,毛細管末端的膜盒高高鼓起,整個LT-20雙法蘭液位計嚴重損壞,報廢。
 
二、相關儀表設備情況:
  變送器為差壓式變送器,用來接收毛細管傳送過來的壓力差,并對其進行放大、計算和轉換,變為操作工可以識別的差壓、百分比和4mA~20mA信號,輸送到表頭,或者控制系統卡件上去,再顯示給室內操作人員。
  膜盒和毛細管是接受壓力并傳送壓力的壓力元件,里面裝有硅油,實際上壓力的傳送是通過硅油傳送的,毛細管外面的金屬管是316不銹鋼。
 
 三、故障的原因分析:1
  通過現場對損壞的LT-20差壓液位計進行仔細檢查和分析,LT-20差壓液位計毛細管是某種能量被加熱,使其內部的硅油受熱膨脹,致使膜盒膜片放生嚴重的塑性形變而損壞,并且膜盒損壞時硅油的溫度肯定遠遠高于150℃,大約在500℃左右,通過對工藝和現場分析,能產生如此高溫的只有電焊作業可以造成。
  根據焦耳定律Q=I2RT可以得出:同樣一個導體上流過的電流越大,產生的熱量就越大,電焊機的輸出是正好是一個低電壓、高電流的輸出過程, 當時判斷可能為表箱的電阻較小,且表面積較大,使其不容易發熱;LT-20毛細管電阻較大,所以容易產生熱。
  現場對表箱和毛細管分別進行電阻測量,得到結果為:表箱,0.561Ω;毛細管,0.512Ω;且表箱并不比毛細管的表面積大多少。說明并不是毛細管本身的電阻造成毛細管吸收到了熱量。
 
四、接觸電阻原理性說明
  接觸電阻是由于導體相互接觸,而在導體間形成的電阻。
  在顯微鏡下觀察兩導體的接觸面,盡會發現導體表面并不整個接觸面完全面接觸,而是散布在接觸面上一些點的接觸。
  實際接觸面必然小于理論接觸面。加之,任何金屬都有返回原氧化物狀態的傾向,金屬暴露在大氣中,在很短的時間內就能形成一層氧化膜層。
  對接觸電阻的原理進行推理:導體表面的凸起造成兩導體實際接觸面積遠小于理論接觸面積,根據電阻公式可得,接觸面上實際電阻遠遠大于理論電阻值;
  同時由于金屬表面長期暴露在空氣中,表面必然會形成一層厚厚的氧化層和灰塵等污染物,進一步增加了導體接觸面上的電阻。兩者相加,則可斷定,導體接觸面上的實際電阻遠遠高于理論電阻。
  對LT-20雙法蘭液位計損壞的原因再次進行分析:由于LT-20儀表箱本身未經過處理,表面存在很多微小的凸起,并且與毛細管長期都暴露于大氣中,表面形成了一層厚厚的氧化膜,當兩者接觸后,其接觸面會形成一個較大的接觸電阻。
  當電焊工焊接管線過程中,將鋼管搭在LT-20儀表箱上進行焊接作業時,電焊機的高電流通過鋼管、儀表箱傳送到儀表箱和毛細管的接觸面。
  由于接觸面的高電阻,根據焦耳定律電能在兩接觸面轉化成大量的熱能,熱能除一部分通過導體表面散發外,絕大部分傳遞給了毛細管里面的硅油,硅油吸熱后便膨脹,將毛細管末端的膜盒脹變形而使LT-20損壞。
 
五、接觸電阻的預防5個要點
  1)對于現場像LT-20儀表箱和毛細管有接觸的地方,我們可以絕緣膠布將毛細管包住,或者在儀表箱的出線口用防爆膠泥堵住,以防止毛細管與儀表箱接觸;
  2)對于兩個必須接觸的金屬部件,如導線接頭,我們應該用螺絲擰緊或者壓緊,特別是熱電阻,導線接頭和接線端子處的螺絲一定要上緊;
  3)在傳輸有高電流的導線中間盡量不要有接頭,實在不行的情況下,盡量使用熱連接,如鍍錫;
  4)在重要的電力母線、干線連接處涂變色漆,以監測電阻值變化情況;
5)對于某些手持式電動設備,一定要使用正規的插頭,不能隨便擰在線上,以免增加接觸電阻,發生危險。

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