自動(dòng)化儀表常規(guī)故障剖析及調(diào)試選擇

十四冶建設(shè)集團(tuán)云南安裝工程有限公司 朱立信 朱麗華

儀表調(diào)試的內(nèi)容涉及到工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的整個(gè)控制系統(tǒng)，它不僅需要對(duì)儀表單體進(jìn)行調(diào)試，同樣需要對(duì)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)試驗(yàn)，通過(guò)自動(dòng)化儀表調(diào)試能夠確保其技術(shù)性及標(biāo)準(zhǔn)型迎合工藝設(shè)計(jì)要求，保障生產(chǎn)、制造活動(dòng)的穩(wěn)定進(jìn)行。在實(shí)施控制與檢查的過(guò)程中，若出現(xiàn)自動(dòng)化儀表故障，不僅需要對(duì)復(fù)雜的故障現(xiàn)象進(jìn)行判定與處理，同時(shí)還需正確選擇調(diào)試方案，做好準(zhǔn)確的儀表調(diào)試，以保障技術(shù)質(zhì)量。自動(dòng)化儀表的調(diào)試不僅關(guān)系到整個(gè)生產(chǎn)工藝、施工工藝的質(zhì)量，同時(shí)也能夠最大限度地反映調(diào)試工作者的整體素質(zhì)，是其能夠獲得廣泛信賴的基礎(chǔ)。當(dāng)前科技文化迅速發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化程度也在不斷提升，同時(shí)對(duì)自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備的調(diào)試人員的素質(zhì)及技術(shù)水平的要求也在進(jìn)一步提高。因此，為保障生產(chǎn)操作的順暢性與穩(wěn)定性，減少可控因素導(dǎo)致的儀表故障，必須做好自動(dòng)化儀表的調(diào)試工作。

一、自動(dòng)化儀表系統(tǒng)中工業(yè)送風(fēng)儀表的調(diào)試

當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)操作正趨向流程化、管道化發(fā)展，有著全封閉式特點(diǎn)。伴隨著科技水平的進(jìn)步，現(xiàn)代企業(yè)的自動(dòng)化水平同時(shí)也在不斷提升，各項(xiàng)工藝的操作與檢驗(yàn)活動(dòng)均與自動(dòng)化儀表調(diào)試工作有著不同程度的聯(lián)系。針對(duì)自動(dòng)化儀表系統(tǒng)中的工業(yè)送風(fēng)儀表的調(diào)試而言，它主要通過(guò)對(duì)富氧、送風(fēng)濕度及風(fēng)壓等系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而保障工藝操作的正常進(jìn)行。以下主要簡(jiǎn)單介紹構(gòu)成該系統(tǒng)的三個(gè)主要儀表的調(diào)試選擇。

(一)富氧調(diào)節(jié)系統(tǒng)

一般針對(duì)富氧系統(tǒng)的調(diào)節(jié)主要包括兩個(gè)方面的內(nèi)容，即定富氧率與定氧量的調(diào)節(jié)，由于兩種調(diào)試方案的切換頻率并不頻繁，通常并不會(huì)采用無(wú)干擾的調(diào)試準(zhǔn)備。在兩者切換時(shí)，需要通過(guò)人為手動(dòng)控制，使之達(dá)到一定的平衡，在實(shí)施調(diào)節(jié)。針對(duì)此調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)試重點(diǎn)對(duì)象為充氮回路。若在喘振狀態(tài)下，為保障富氧調(diào)節(jié)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)緊急充氮準(zhǔn)備，此時(shí)需將系統(tǒng)送風(fēng)含氧量調(diào)節(jié)至低于21%。

(二)定風(fēng)量-定風(fēng)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)

定風(fēng)量-定風(fēng)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要用于調(diào)控鼓風(fēng)機(jī)所供給的風(fēng)量。是與高爐所配合的自動(dòng)化控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)。但工業(yè)熱風(fēng)爐在進(jìn)行送風(fēng)切換的過(guò)程中，則需補(bǔ)充爐內(nèi)充風(fēng)量，增加10%左右。此時(shí)定風(fēng)量控制系統(tǒng)便可自動(dòng)切換至定風(fēng)壓調(diào)節(jié)。針對(duì)此種自動(dòng)化儀表的調(diào)試重點(diǎn)應(yīng)放置于雙向系統(tǒng)的無(wú)干擾切換中。在調(diào)節(jié)過(guò)程中，需要首先在人為控制的狀態(tài)下對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的伺服環(huán)節(jié)進(jìn)行檢驗(yàn)，保持定風(fēng)量-定風(fēng)壓系統(tǒng)之間的各數(shù)據(jù)信號(hào)系統(tǒng)能夠有效傳輸與跟蹤，進(jìn)而確保系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)切換功能。

(三)送風(fēng)濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)

針對(duì)送風(fēng)濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)試，需要依照風(fēng)量波動(dòng)的具體情況而決定。當(dāng)系統(tǒng)風(fēng)量波動(dòng)較大時(shí)，應(yīng)將調(diào)試重點(diǎn)放置于送風(fēng)比率上，當(dāng)風(fēng)量并無(wú)強(qiáng)烈波動(dòng)壞時(shí)，則需主要調(diào)節(jié)其送風(fēng)濕度。整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試選擇的關(guān)鍵在于遵照系統(tǒng)內(nèi)部濕度檢測(cè)器所反饋的結(jié)果，據(jù)其滯后時(shí)間與響應(yīng)速度來(lái)調(diào)節(jié)各參數(shù)與送風(fēng)比率。

二、自動(dòng)化儀表調(diào)試中儀表安裝的要求及其故障研究

科技文化的不斷發(fā)展，推動(dòng)了工業(yè)領(lǐng)域作業(yè)方式的更新，相較傳統(tǒng)手工機(jī)械化的生產(chǎn)模式而言，現(xiàn)代企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化的生產(chǎn)與運(yùn)作，現(xiàn)代智能化的企業(yè)運(yùn)作方式同樣也決定了工藝操作與自動(dòng)化儀表調(diào)試、檢測(cè)的關(guān)聯(lián)性。操作人員能夠依照儀表所顯示的各類參數(shù)，判定生產(chǎn)工藝的正常性、預(yù)估產(chǎn)品的質(zhì)量情況，并可根據(jù)儀表的提示規(guī)劃后續(xù)操作。

通常而言，儀表出現(xiàn)異常提示，一般包括兩個(gè)主要原因，即工藝因素與儀表自身的因素。由于兩種因素的混合性較強(qiáng)，致使操作人員無(wú)法立即判定出故障原因，基于工藝因素的考慮，自動(dòng)化儀表的指示異?？赡軆H是工藝異常的反饋，而基于儀表因素方向的思考，則可能是由于在儀表某一安裝環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，進(jìn)而導(dǎo)致參數(shù)指示異常。因此，儀表調(diào)試人員在具體調(diào)試過(guò)程中，需從自動(dòng)化儀表的性能、結(jié)構(gòu)、原理等方面出發(fā)，同時(shí)結(jié)合儀表安裝的各個(gè)程序，充分考慮內(nèi)外雙向影響因素，注重對(duì)測(cè)試對(duì)象與控制閥門的變化情況進(jìn)行分析，總結(jié)出故障產(chǎn)生的原因。

三、自動(dòng)化儀表的常規(guī)故障分析及其調(diào)試選擇

(一)儀表連接線路故障及調(diào)試

一般在各類自動(dòng)化儀表控制系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)儀表檢測(cè)的信號(hào)線路均是由PLC控制系統(tǒng)模擬輸入其模板上，輸出標(biāo)準(zhǔn)的電流信號(hào)，并通過(guò)控制系統(tǒng)的自動(dòng)計(jì)算，輸出標(biāo)準(zhǔn)工作量，傳遞至操作端口，并實(shí)現(xiàn)程序控制?，F(xiàn)場(chǎng)儀表與一級(jí)模板的接線一般由二線變送器、四線變送器、外接電源等部分組成。假定系統(tǒng)中變送器為二線制儀表，此時(shí)便無(wú)需設(shè)置外接電源，僅需為變送器提供標(biāo)準(zhǔn)工作電壓，并通過(guò)模擬輸入儀表模板。經(jīng)儀表測(cè)定其變量，便將其轉(zhuǎn)換為電流，傳輸至線組，進(jìn)而回輸至PLC端，此時(shí)的系統(tǒng)內(nèi)所傳輸?shù)碾娏餍盘?hào)即為有源信號(hào)。假定變送器為四線制儀表，便需提供外界電源，并同時(shí)將模板設(shè)置為四線制，并將系統(tǒng)內(nèi)部電流輸送至模板中，此時(shí)電流信號(hào)便轉(zhuǎn)化為無(wú)源信號(hào)。在邏輯控制系統(tǒng)中，一般會(huì)在系統(tǒng)模板與儀表之間設(shè)置起到隔離作用的配電裝置，以減輕信號(hào)干擾對(duì)系統(tǒng)運(yùn)作的影響。

要確認(rèn)儀表連接線路的故障問(wèn)題，首先需要對(duì)儀表工作電源進(jìn)行檢查，確認(rèn)電源是否處于正常工作的狀態(tài)。二線制儀表需檢查其模板輸出是否正常，同時(shí)對(duì)連接電纜進(jìn)行檢驗(yàn)。針對(duì)四線制儀表則需對(duì)供電源實(shí)施檢查，同時(shí)對(duì)供電源至自動(dòng)化儀表之間的連接電纜進(jìn)行檢查。其次，對(duì)儀表輸出的電流信號(hào)實(shí)施檢查，確保電流信號(hào)輸出正常，經(jīng)確認(rèn)后，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中電流信號(hào)趨向正常，并無(wú)任何異常反應(yīng)，則可初步預(yù)計(jì)邏輯控制系統(tǒng)中的模板出現(xiàn)故障。若電流信號(hào)異常，則可判定為儀表自身產(chǎn)生故障。第三，檢查儀表與邏輯控制端口的連接子線路是否出現(xiàn)松動(dòng)的情況。第四，為排除信號(hào)干擾因素，還需檢查自動(dòng)化儀表的絕緣層及接地線問(wèn)題。

(二)測(cè)量型自動(dòng)化儀表的安裝故障分析及其調(diào)試準(zhǔn)備

溫度型的自動(dòng)化控制儀表多為電動(dòng)性質(zhì)的測(cè)量?jī)x表，具備指示及控制功能，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，儀表測(cè)量的結(jié)果通常呈現(xiàn)滯后的特點(diǎn)。一般情況下，針對(duì)溫度控制測(cè)量?jī)x器而言，當(dāng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)產(chǎn)生故障時(shí)，溫度儀表系統(tǒng)的提示反饋值通常會(huì)在短時(shí)間內(nèi)突破到最小或最大，此種情況基本上可判定為自動(dòng)化儀表自身系統(tǒng)出現(xiàn)故障。一般原因可能是由熱電阻、熱電偶等器件斷線或失靈而引起的。若溫度自動(dòng)化控制儀表呈現(xiàn)頻繁振蕩的現(xiàn)象，則可能是由于控制系統(tǒng)參數(shù)調(diào)節(jié)不當(dāng)而導(dǎo)致的。而系統(tǒng)若儀表顯示波動(dòng)較為緩慢，則幅度較大，則極有可能是由于操作工藝不當(dāng)而引起的。針對(duì)此類故障儀表調(diào)試，首先需要對(duì)其調(diào)節(jié)閥門的信號(hào)輸入變化進(jìn)行檢查，若信號(hào)并未發(fā)生任何變化，則可能表示調(diào)節(jié)閥門的膜片已脫落。其次，對(duì)調(diào)節(jié)閥門的定位處的輸入、輸出信號(hào)進(jìn)行測(cè)定，判定是否產(chǎn)生變化，若發(fā)現(xiàn)輸出信號(hào)發(fā)現(xiàn)顯著變化，但輸入信號(hào)并未出現(xiàn)異常，則可初步判定為定位器故障。此時(shí)便需進(jìn)一步檢查定位器輸出信號(hào)的變化狀況，經(jīng)確認(rèn)后采取對(duì)應(yīng)性的調(diào)試措施，以保障溫控儀表的正常運(yùn)作。

(三)液位控制自動(dòng)化儀表的故障原因及其調(diào)試準(zhǔn)備

一般在液位自動(dòng)化控制儀表的安裝過(guò)程中，需要保障導(dǎo)管的垂直安裝，確保鋼帶能夠靈活滑動(dòng)，將其定位于導(dǎo)管的中心位置。若選用變送器測(cè)定液位時(shí)，則需確保儀表的安裝高度不宜超過(guò)取壓口。同時(shí)還需確保浮筒液位計(jì)保持垂直狀態(tài)。

通常液位控制儀表故障情況包括控制系統(tǒng)指示值驟然變大或變小、指示值與實(shí)際值不對(duì)應(yīng)、儀表指示值波動(dòng)較為頻繁等。針對(duì)指示值的突發(fā)變化而言，為確定其故障原因，首先需要檢查檢測(cè)儀表的運(yùn)作情況，若顯示指示正常，此時(shí)便可將自動(dòng)化的液位控制切換至人工手動(dòng)控制，嚴(yán)密觀察控制液位的波動(dòng)及變化情況，若經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)液壓波動(dòng)情況穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)，則可判定故障產(chǎn)生原因在于液位控制系統(tǒng)自身，此時(shí)則需對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行重新調(diào)試。若液壓波動(dòng)不在控制范圍內(nèi)，則可判定導(dǎo)致原因?yàn)椴僮鞴に囈蛩?。若儀表指示值與實(shí)際測(cè)定值并不對(duì)應(yīng)，則首先需檢查直讀儀器是否運(yùn)作正常，排除直讀器因素后，則需對(duì)負(fù)壓導(dǎo)管進(jìn)行檢查，確認(rèn)其是否出現(xiàn)滲漏情況，經(jīng)確認(rèn)后，判定出現(xiàn)滲漏，則需立即采取灌封液措施，并將系統(tǒng)調(diào)節(jié)至零點(diǎn)。若無(wú)滲漏，則可能是由于自動(dòng)化儀表的負(fù)遷移量設(shè)置措施，此時(shí)僅需重新調(diào)試遷移量即可。若指示值比東頻繁，則需所控制大小的容量及面積大小進(jìn)行測(cè)量，判定故障原因，若提示容量大，則可確認(rèn)是由儀表自身所引起的，若容量小，則可結(jié)合分析生產(chǎn)工藝流程，并采取針對(duì)性的解決措施。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在自動(dòng)化儀表安裝與測(cè)定環(huán)節(jié)中，均可能產(chǎn)生不同程度的故障，導(dǎo)致故障的原因即包括機(jī)器自身的因素，同樣也可能是由于生產(chǎn)、制造工藝等因素引起，為保障生產(chǎn)、制造活動(dòng)的順利進(jìn)行，需強(qiáng)化對(duì)儀表控制與檢測(cè)過(guò)程的監(jiān)控，正確判定系統(tǒng)產(chǎn)生故障的原因，并采取有效的調(diào)試策略，進(jìn)而做到充分發(fā)揮自動(dòng)化儀表的檢測(cè)作用，提升生產(chǎn)、制造的效率。

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