油田生產(chǎn)過(guò)程中儀表系統(tǒng)故障的分析與診斷

蘇啟龍

目前，在油田生產(chǎn)過(guò)程中，伴隨著油田各項(xiàng)專(zhuān)有技術(shù)的不斷研究和應(yīng)用，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的儀器儀表應(yīng)用越來(lái)越廣泛。這是油田生產(chǎn)過(guò)程中自動(dòng)化水平的體現(xiàn)，也對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表維護(hù)人員的技術(shù)水平提出了更高要求。為縮短處理儀表故障時(shí)間，保證安全生產(chǎn)提高經(jīng)濟(jì)效益，本文主要是對(duì)儀表現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)修理進(jìn)行分析。

一、油氣田儀表故障的主要表現(xiàn)和現(xiàn)場(chǎng)排查步驟

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)儀表使用的范圍，油氣田儀表的測(cè)量參數(shù)一般分為溫度、壓力、流量、液位四大參數(shù)。 儀表的故障現(xiàn)根據(jù)測(cè)量參數(shù)的不同，要通過(guò)以下不同的故障排除方法進(jìn)行排除。

1.首先，在分析現(xiàn)場(chǎng)儀表故障前，要比較透徹地了解相關(guān)儀表系統(tǒng)的生產(chǎn)過(guò)程、生產(chǎn)工藝情況及條件，了解儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)意圖，儀表系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、性能及參數(shù)要求等。

2.在分析檢查現(xiàn)場(chǎng)儀表系統(tǒng)故障之前，要向現(xiàn)場(chǎng)操作工人了解生產(chǎn)的負(fù)荷及原料的參數(shù)變化情況，查看故障儀表的記錄曲線，進(jìn)行綜合分析，以確定儀表故障原因所在。

3.如果儀表記錄曲線為一條死線（一點(diǎn)變化也沒(méi)有的線稱(chēng)死線），或記錄曲線原來(lái)為波動(dòng)，現(xiàn)在突然變成一條直線；故障很可能在儀表系統(tǒng)。因?yàn)槟壳坝涗泝x表大多是DCS單片機(jī)系統(tǒng)，靈敏度非常高，參數(shù)的變化能非常靈敏的反應(yīng)出來(lái)。此時(shí)可人為地改變一下工藝參數(shù)，看曲線變化情況。如不變化，基本斷定是儀表系統(tǒng)出了問(wèn)題；如有正常變化，基本斷定儀表系統(tǒng)沒(méi)有大的問(wèn)題。

4.工藝參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，發(fā)現(xiàn)記錄曲線發(fā)生突變或跳到最大或最小，此時(shí)的故障也常在儀表系統(tǒng)。

5.故障出現(xiàn)以前儀表記錄曲線一直表現(xiàn)正常，出現(xiàn)波動(dòng)后記錄曲線變得毫無(wú)規(guī)律或使系統(tǒng)難以控制，甚至連手動(dòng)操作也不能控制，此時(shí)故障可能是工藝操作系統(tǒng)造成的。

6.當(dāng)發(fā)現(xiàn)DCS顯示儀表不正常時(shí)，可以到現(xiàn)場(chǎng)檢查同一直觀儀表的指示值，如果它們差別很大，則很可能是儀表系統(tǒng)出現(xiàn)故障。

所以，分析現(xiàn)場(chǎng)儀表故障原因時(shí)，要特別注意被測(cè)控制對(duì)象和控制閥的特性變化，這些都可能是造成現(xiàn)場(chǎng)儀表系統(tǒng)故障的原因。所以，我們要從現(xiàn)場(chǎng)儀表系統(tǒng)和工藝操作系統(tǒng)兩個(gè)方面綜合考慮、仔細(xì)分析，檢查原因所在。

二、油氣田測(cè)量參數(shù)儀表控制系統(tǒng)存在故障的分析

1.溫度控制儀表系統(tǒng)故障分析步驟

分析溫度控制儀表系統(tǒng)故障時(shí)，首先要注意兩點(diǎn)：該系統(tǒng)儀表多采用電動(dòng)儀表測(cè)量、指示、控制；該系統(tǒng)儀表的測(cè)量往往滯后較大。

1.1溫度儀表系統(tǒng)的指示值突然變到最大或最小，一般為儀表系統(tǒng)故障。因?yàn)闇囟葍x表系統(tǒng)測(cè)量滯后較大，不會(huì)發(fā)生突然變化。此時(shí)的故障原因多是熱電偶、熱電阻、補(bǔ)償導(dǎo)線斷線或變送器放大器失靈造成。

1.2溫度控制儀表系統(tǒng)指示出現(xiàn)快速振蕩現(xiàn)象，多為控制參數(shù)PID調(diào)整不當(dāng)造成。

1.3溫度控制儀表系統(tǒng)指示出現(xiàn)大幅緩慢的波動(dòng)，很可能是由于工藝操作變化引起的，如當(dāng)時(shí)工藝操作沒(méi)有變化，則很可能是儀表控制系統(tǒng)本身的故障。

1.4溫度控制系統(tǒng)本身的故障分析步驟：檢查調(diào)節(jié)閥輸入信號(hào)是否變化，輸入信號(hào)不變化，調(diào)節(jié)閥動(dòng)作，調(diào)節(jié)閥膜頭膜片漏了；檢查調(diào)節(jié)閥定位器輸入信號(hào)是否變化，輸入信號(hào)不變化，輸出信號(hào)變化，定位器有故障；檢查定位器輸入信號(hào)有變化，再查調(diào)節(jié)器輸出有無(wú)變化，如果調(diào)節(jié)器輸入不變化，輸出變化，此時(shí)是調(diào)節(jié)器本身的故障。

2.壓力控制儀表系統(tǒng)故障分析步驟

2.1壓力控制系統(tǒng)儀表指示出現(xiàn)快速振蕩波動(dòng)時(shí)，首先檢查工藝操作有無(wú)變化，這種變化多半是工藝操作和調(diào)節(jié)器PID參數(shù)整定不好造成。

2.2壓力控制系統(tǒng)儀表指示出現(xiàn)死線，工藝操作變化了壓力指示還是不變化，一般故障出現(xiàn)在壓力測(cè)量系統(tǒng)中，首先檢查測(cè)量引壓導(dǎo)管系統(tǒng)是否有堵的現(xiàn)象，不堵，檢查壓力變送器輸出系統(tǒng)有無(wú)變化，有變化，故障出在控制器測(cè)量指示系統(tǒng)。

3.流量控制儀表系統(tǒng)故障分析步驟

3.1流量控制儀表系統(tǒng)指示值達(dá)到最小時(shí)，首先檢查現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表，如果正常，則故障在顯示儀表。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表指示也最小，則檢查調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，若調(diào)節(jié)閥開(kāi)度為零，則常為調(diào)節(jié)閥到調(diào)節(jié)器之間故障。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表指示最小，調(diào)節(jié)閥開(kāi)度正常，故障原因很可能是系統(tǒng)壓力不夠、系統(tǒng)管路堵塞、泵不上量、介質(zhì)結(jié)晶、操作不當(dāng)?shù)仍蛟斐伞Ｈ羰莾x表方面的故障，原因有：孔板差壓流量計(jì)可能是正壓引壓導(dǎo)管堵；差壓變送器正壓室漏；機(jī)械式流量計(jì)是齒輪卡死或過(guò)濾網(wǎng)堵等。

3.2流量控制儀表系統(tǒng)指示值達(dá)到最大時(shí)，則檢測(cè)儀表也常常會(huì)指示最大。此時(shí)可手動(dòng)遙控調(diào)節(jié)閥開(kāi)大或關(guān)小，如果流量能降下來(lái)則一般為工藝操作原因造成。若流量值降不下來(lái)，則是儀表系統(tǒng)的原因造成，檢查流量控制儀表系統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥是否動(dòng)作；檢查儀表測(cè)量引壓系統(tǒng)是否正常；檢查儀表信號(hào)傳送系統(tǒng)是否正常。

3.3流量控制儀表系統(tǒng)指示值波動(dòng)較頻繁，可將控制改到手動(dòng)，如果波動(dòng)減小，則是儀表方面的原因或是儀表控制參數(shù)PID不合適，如果波動(dòng)仍頻繁，則是工藝操作方面原因造成。

4.液位控制儀表系統(tǒng)故障分析步驟

4.1液位控制儀表系統(tǒng)指示值變化到最大或最小時(shí)，可以先檢查檢測(cè)儀表看是否正常，如指示正常，將液位控制改為手動(dòng)遙控液位，看液位變化情況。如液位可以穩(wěn)定在一定的范圍，則故障在液位控制系統(tǒng)；如穩(wěn)不住液位，一般為工藝系統(tǒng)造成的故障，要從工藝方面查找原因。

4.2差壓式液位控制儀表指示和現(xiàn)場(chǎng)直讀式指示儀表指示對(duì)不上時(shí)，首先檢查現(xiàn)場(chǎng)直讀式指示儀表是否正常，如指示正常，檢查差壓式液位儀表的負(fù)壓導(dǎo)壓管封液是否有滲漏；若有滲漏，重新灌封液，調(diào)零點(diǎn)；無(wú)滲漏，可能是儀表的負(fù)遷移量不對(duì)了，重新調(diào)整遷移量使儀表指示正常。

4.3液位控制儀表系統(tǒng)指示值變化波動(dòng)頻繁時(shí)，首先要分析液面控制對(duì)象的容量大小，來(lái)分析故障的原因，容量大一般是儀表故障造成。容量小的首先要分析工藝操作情況是否有變化，如有變化很可能是工藝造成的波動(dòng)頻繁。如沒(méi)有變化可能是儀表故障造成。

綜上所樘，在些對(duì)現(xiàn)場(chǎng)四大參數(shù)單獨(dú)控制儀表的現(xiàn)場(chǎng)故障進(jìn)行了分析，但由于現(xiàn)場(chǎng)工作實(shí)踐中，還有一些復(fù)雜的、不確定的控制回路，如串級(jí)控制、分程控制、程序控制、聯(lián)鎖控制等等。這些故障的分析就更加復(fù)雜，必須要具體分析并加以解決。