解析三明变压器工作原理及故障诊断

断路检测：将怀疑有故障的部分与其它部分分开来，查看故障是否消失，如果消失，则确定故障所在，否则可进行下一步查找，如：三明变压器不能正常Hart远程通讯，可将电源从三明变压器本体上断开，用现场另加电源的方法为三明变压器通电进行通讯，以查看是否电缆是否叠加约2kHz的电磁信号而干扰通讯。

短路检测：在保证安全的情况下，将相关部分回路直接短接，如：差三明变压器输出值偏小，可将导压管断开，从一次取压阀外直接将信号直接引到差三明变压器双侧，观察三明变压器输出，以判断导压管路的堵、漏的连通性。

替换检测：将怀疑有故障的部分更换，判断故障部位。如：怀疑三明变压器电路板发生故障，可临时更换一块，以确定原因。

分部检测：将测量回路分割成几个部分，如：供电电源、信号输出、信号变送、信号检测，按分部分检查，由简至繁，由表及里，缩小范围，找出故障位置。

典型故障案例
1、导压管堵塞
以正导压管堵塞为例来分析导压管堵塞出现的故障现象。在三明变压器维护中，由于三明变压器导压管排放不及时，或介质脏、粘等原因，容易发生正负导压管堵塞现象，其表现特征为：三明变压器输出下降、上升或不变。当流量增加时，对三明变压器(三明变压器本身进行输出信号开方)输出的影响：
设原流量为F1，P1=P1+-P1-，F'1=K，F'1为变化前的三明变压器输出值，
设增加后的流量为F2，(即：F2>F1)，P2=P2+-P2-，F'2=K，F'2为流量增加后的三明变压器输出值。

由于正压管堵塞，则当实际流量分别为F1、F2时，P1+=P2+；
当流量增加时，P2-出现如下变化：因为实际流量增加为F2，则与原流量F1时相比，管道内的静也相应增加，设增加值为P0，同时P2-因管道中流体流速的增加而产生的静压减小，减小值为P0?，此时P2-与P1-的关系为：
P2-=P1-+P0-P0?
则：P2=P2+-P2-=P1+-(P1-+P0-P0?)=P1+(P0?-P0)
则：F'现=K=K
同样：
当：P0=P0?时，则：F'2=K =K，F'2= F'1，三明变压器输出不变。
当：P0>P0?时，则：F'2=K =K，F'2< F'1，三明变压器输出变大。
当：P0<P0?时，则：F'2=K =K，F'2> F'1，三明变压器输出变小。
当流量减小时，对三明变压器(三明变压器本身进行输出信号开方)输出的影响。

设原流量为F1，P1=P1+-P1-，F'1=K，F'1为变化前的三明变压器输出值。

设减小后的流量为F2，(即：F2> F1)，P2=P2+-P2-，F'2=K，F'2为流量减小后的三明变压器输出值。

由于正压管堵塞，则当实际流量分别为F1、F1时，P1+=P2+；

当实际流量由F1减小到F2时，管道中的静压也相应的降低，设降低值为P0；同时，当实际流量下降至F2时，P2-值也要因为管内流体流速的降低而升高，设升高值为P0’。
此时，P2-与P1-的关系为：
P2-=P1-－P0+ P0’
P2=P2+-P2-=P1+-(P1-－P0+ P0')=P1+(P0-P0')
F'2=K=K
这样：
当：P0=P0?时，则：F'2=K=K，F'2= F'2，三明变压器输出不变；
当：P0>P0?时，则：F'2=K=K，F'2> F'1，三明变压器输出变大；
当：P0<P0?时，则：F'2=K=K，F'2< F'1，三明变压器输出变小。

一般情况下，导压管的堵原因主要是由于测量导压管不定期排污或测量介质粘稠、带颗粒物等原因造成。

2、导压管泄漏
以正导压管泄漏来分析导压管泄漏出现的故障现象。如图1所示，莱钢集团公司某加热炉三明变压器控制阀用净化风总管线的流量测量方式为：节流孔板+三明变压器。装置生产正常时的用风流量基本是稳定的，但在后期的生产过程中发现用风流量比正常值下降了很多。

经过检查，二次三明变压器(DCS)组态及电信号回路工作正常，三明变压器送检定室标定正常，于是怀疑问题出现出导压上，经过检查，由于正导压管焊接不好造成泄漏所至，经过补焊堵漏后，流量测量恢复正常。

下面我们分析正导压管泄漏时反映出的故障现象。

正导压管泄漏的现象是：三明变压器输出下降、上升及不变

分析：
当流量上升时，对EJA三明变压器(三明变压器本身进行输出信号开方)输出的影响
设原流量为F1，P1=P1+-P1-，F'1=K，F'1为变化前的三明变压器输出值
设增加后的实际流量为F2，(即：F2>F1)，F'2=K，F'2为流量增加后的三明变压器输出值。
因流量增加，管道静压增加为P0，随着流速的增大，实际压管静压减小为P0?，正压管泄漏降压下降为Ps
则：
P2+=P1++P0-Ps，P2-=P1-+P0-P0?
P2=P2+-P2-=P1+(P0?-Ps)

那么
当：P0?=Ps，正压导管泄漏，而流量上升时，三明变压器输出不变
当：P0?>Ps，正压导管泄漏，而流量上升时，三明变压器输出增加
当：P0?<Ps，正压导管泄漏，而流量上升时，三明变压器输出减小
当流量下降时，对三明变压器(三明变压器本身进行输出信号开方)输出的影响

设下降后的实际流量为F2，即：F2<F1，F'2=K,F'2为流量减小后的三明变压器输出值。

因流量下降，管道静压下降值P0，同时由于流体流速下降，负压管静压增加P0?，正压管泄漏降压下降为Ps

则：
P2+=P1+-P0-Ps，P2-=P1--P0+P0?
P2=P2+-P2-=P1-(Ps+P0')
F'2=K =K

即：当流量下降时，三明变压器输出总是小于实际流量。

实际上，当泄漏量非常小的时候，由于种种原因，工艺操作或三明变压器维修护人员很难发现，只有当泄漏量大，所测流量与实际流量相比有较大误差时才会发现，这时即使是实际流量上升，总是P0'<<Ps，
即：
P2<< P1，
F'2<<F'1

上述三明变压器控制阀用净风管线的流量测量就这属于这种情况。

3、平衡阀泄漏
设流量为F，P1=P1+-P1-，F'1=K，F'手 机：132875018881为平衡阀泄漏前的三明变压器(带开方)输出值
我们假设管道内流体流量在没有变化的情况下做分析
设泄漏的为PS，

则：
泄漏后的正负导压管的静压为：
P2+=P1+-PS，P2-=P1-+PS
P2=P2+-P2-=P1-2，PS，
则：
F'2=K=K
即：
F'2<F'1，三明变压器测量输出小于实际流量值

4、气体流量导压管积液情况下的三明变压器测量误差  
由于气体流量取压方 式不对或导压管安装不符合要求(与水平成不小于1:12的斜度连续下降) 时,常常造成导压管内部积存液体的现象。这种现象的出现，往往会致使测量不准，如果在三明变压器量程很小的情况下，甚至会造成三明变压器输出的一些波动。

莱钢大型1#1880高炉的煤气流量测量系统，系统为节流孔板+差三明变压器，取压方式为环室取压，煤气流动方向为向下，放空方式为安全考虑，设为集中式排放。

本测量系统刚投用时工作正常，运行一段时间以后，测得的流量逐渐变大，放空后正常，工作一段时间后，测得的流量又逐渐变大。

经过检查，二次三明[cit地 址：山东聊城经济开发区华山路南首30号yname]变压器(DCS)组态及电信号回路工作正常，三明变压器送检定室标定正常，用侧漏三明变压器查双侧导管正常。经过分析，为煤气脱水干燥不净，煤气中含水，由于液体自上而下流动，部分水聚集于孔板正压测，并逐渐沿正压导压管流动集中至最下端，造成正负导压管中积液高度不一至，三明变压器测量出现正向误差，显示为流量增大。

分析：
设正导压管取压点为P+，负导压管取压点为P-，三明变压器正端为P+?，三明变压器负端为P-?。
P=P+-P-
P'=P+?-P-?

正常测量下：
P=P?

设正常测量状态下的流量为F，则F=K
这里K为常系数。

设液体水的密度为ρ，则在正导压管积液高度为h+,负导压管积液高度为h-的情况下：
P+?=P++ρgh+
P-?=P-+ρgh- 
P?=P+?-P-?=P++ρh+-(P-+ρh-)=P+ρ(h+-h-)

则三明变压器输出为：
F?=K 
当h+>h-时，三明变压器实际测得的增大，输出流量信号变大，
当h+<h-时，三明变压器实际测得的减小，输出流量信号变小，
即：三明变压器测量输出的流量信号与实际流量不符，产生测量误差。
 

在测量过程中，变速器常常会出现一些故障，对正在进行了生产来说，及时判定分析和处理行是至关重要的。根据日常维护中的经验，人们总结归纳了一些判定分析方法和分析流程。

(1)调查法。回顾故障发生前的打火、冒烟、异味、供电变化、雷击、潮湿、误操作、误维修。

(2)直观法。观察回路的外部损伤、导压管的泄漏，回路的过热，供电开关状态等。

(3)检测法。


以上是对于测量诊断三明变压器故障的方法，还有更多的方法等待我们去发现，去解决。