化工自動(dòng)化儀表及儀表系統(tǒng)常見故障分析

胡玉梅

摘要：工業(yè)自動(dòng)化儀表是指在工業(yè)生產(chǎn)過程中對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)、顯示、記錄或控制的儀表，是化工自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分。在實(shí)際生產(chǎn)中，自動(dòng)化儀表一旦出現(xiàn)故障，化工生產(chǎn)往往就無法正常進(jìn)行。本文闡述了對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)、自動(dòng)化儀表的認(rèn)識(shí)，對(duì)化工自動(dòng)化儀表進(jìn)行了分類，并列舉了化工生產(chǎn)中自動(dòng)化儀表系統(tǒng)常見的故障，并對(duì)故障進(jìn)行了詳細(xì)分析，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)領(lǐng)域的技術(shù)研究人員提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化系統(tǒng)；自動(dòng)化儀表；儀表系統(tǒng)；常見故障；分析

一、對(duì)化工自動(dòng)化儀表的認(rèn)識(shí)及分類

隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步，自動(dòng)化控制系統(tǒng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，自動(dòng)化水平已成為衡量各行各業(yè)現(xiàn)代化水平的一個(gè)重要標(biāo)志。自動(dòng)化檢測(cè)儀表系統(tǒng)是自動(dòng)化控制系統(tǒng)中重要子系統(tǒng)之一，一般的自動(dòng)化檢測(cè)儀表主要由傳感器、變送器、顯示器三個(gè)部分組成，這三個(gè)部分有機(jī)地結(jié)合在一起，缺少其中的任何一部分，都不能稱為完整的儀表?；ぷ詣?dòng)化儀表分類方法很多，根據(jù)不同原則可以進(jìn)行相應(yīng)的分類。按儀表所使用的能源分類可以分為氣動(dòng)儀表、電動(dòng)儀表和液動(dòng)儀表；按儀表組合形式可以分為基地式儀表、單元組合儀表和綜合控制裝置；按儀表安裝形式可以分為現(xiàn)場(chǎng)儀表、盤裝儀表和架裝儀表；根據(jù)儀表有否引入微處理機(jī)器可分為自動(dòng)化儀表與非自動(dòng)化儀表；根據(jù)儀表信號(hào)的形式可分為模擬儀表和數(shù)字儀表等。儀表覆蓋面比較廣，任何一種分類方法均不能將所有儀表分門別類地劃分開來。

二、 化工生產(chǎn)過程中自動(dòng)化儀表系統(tǒng)故障的判斷思路。

自動(dòng)化儀表常見故障從大的方面主要可以分為以下幾類：第一，化工自動(dòng)化儀表自身質(zhì)量問題。第二，化工自動(dòng)化儀表安裝問題。 第三，化工自動(dòng)化儀表的操作問題。由于化工生產(chǎn)操作具有管道化、流程化、全封閉等特點(diǎn)，尤其是現(xiàn)代化的企業(yè)自動(dòng)化水平很高，工藝操作與檢測(cè)儀表密切相關(guān)，操作人員通過檢測(cè)儀表顯示的各類工藝參數(shù)，諸如溫度、物料流量、容器壓力和液位、原料的成分等來判斷工藝生產(chǎn)是否正常以及產(chǎn)品的質(zhì)量是否合格，根據(jù)儀表指示進(jìn)行加量或減產(chǎn)，甚至停車。儀表指示出現(xiàn)異?，F(xiàn)象（指示偏高、偏低、不變化、不穩(wěn)定等）本身包含兩種因素：一是工藝因素，儀表正確地反映出工藝異常情況；二是儀表因素，由于儀表（測(cè)量系統(tǒng)） 某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障而導(dǎo)致工藝參數(shù)指示與實(shí)際不符。這兩種因素總是混淆在一起，很難馬上判斷出故障到底出現(xiàn)在哪里。儀表維護(hù)人員要提高儀表故障判斷能力，除了對(duì)儀表工作原理、結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)熟悉外，還需熟悉測(cè)量系統(tǒng)中每一個(gè)環(huán)節(jié)，同時(shí)，應(yīng)對(duì)工藝流程及工藝介質(zhì)的特性、設(shè)備的特性有所了解?？傊?，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，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。

三、常見故障實(shí)例分析

1.微差壓變送器零點(diǎn)漂移嚴(yán)重

當(dāng)多臺(tái)微差壓變送器出現(xiàn)嚴(yán)重零點(diǎn)漂移，有些出現(xiàn)分時(shí)段的規(guī)律性時(shí)，造成這種現(xiàn)象的主要原因有以下幾點(diǎn)：1）變送器質(zhì)量不好2）導(dǎo)壓管路不暢通3）溫度影響4）機(jī)械位移影響。為了解決這一問題，我們首先要檢查導(dǎo)壓管路，檢測(cè)是否有應(yīng)力的存在，如果發(fā)現(xiàn)有較大應(yīng)力，就要進(jìn)行應(yīng)力消除工作。其次，變送器安裝不牢固就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械位移，造成變送器零點(diǎn)漂移，因此需要檢查變送器安裝情況，檢查各變送器支架安裝是否牢固，如發(fā)現(xiàn)部分變送器支架安裝不牢固，就需要進(jìn)行變送器緊固工作，此時(shí)故障基本可以被排除。

2.數(shù)字溫度（K型）儀顯示隨室溫變化

補(bǔ)償回路故障是導(dǎo)致數(shù)字儀表隨控制室溫度變化而變化的主要原因，當(dāng)出現(xiàn)這一現(xiàn)象時(shí)，首先要將儀表通入標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)判斷是否時(shí)數(shù)顯儀出現(xiàn)故障，如數(shù)顯儀顯示與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)存在較大誤差，可以判定數(shù)顯儀存在故障，對(duì)數(shù)顯儀進(jìn)行維修排除故障后，如數(shù)顯儀顯示依舊隨室內(nèi)溫度發(fā)生變化，則此時(shí)需要檢測(cè)補(bǔ)償導(dǎo)線是否存在故障，如通過測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)冷端和控制室溫差發(fā)現(xiàn)與儀表顯示誤差相當(dāng)，則可初步判斷補(bǔ)償導(dǎo)線沒有補(bǔ)償作用，此時(shí)需要更換補(bǔ)償進(jìn)行故障排除。

3.雙法蘭液位變送器顯示偏高并分時(shí)段波動(dòng)。

對(duì)于安裝在常壓儲(chǔ)罐上的雙法蘭液位變送器，若在儀表設(shè)置好后初期顯示正常，液位變化時(shí)會(huì)出現(xiàn)較大誤差，靜液面時(shí)分時(shí)段顯示波動(dòng)，此時(shí)往往會(huì)造成溢液或空罐而造成浪費(fèi)或影響生產(chǎn)。產(chǎn)生這一故障的原因主要有以下三方面：1）導(dǎo)壓管（毛細(xì)管）可能泄露2）介質(zhì)過于粘稠3）罐體排氣不暢。進(jìn)行故障分析時(shí)首先要考慮到要液位計(jì)不可能堵塞，需要著重分析液位計(jì)本身和介質(zhì)性質(zhì)，另外還需要考慮環(huán)境因素的影響。從液位計(jì)分時(shí)段波動(dòng)的現(xiàn)象可以判斷出其對(duì)溫度敏感，可初步判斷可能是罐裝的導(dǎo)壓介質(zhì)不正常，毛細(xì)管有空隙，然后將負(fù)壓法蘭移至下方觀察一段時(shí)間，如果情況有所改善，則可以判斷出為負(fù)壓毛細(xì)管有氣隙，將毛細(xì)管拆除后故障即可排除。

4.流量計(jì)不顯示。

流量計(jì)不顯示故障處理思路及處理措施：第一，檢查電源接線、電源等級(jí)，確保電源等級(jí)及接線正確；第二，檢查顯示器插鍵是否松動(dòng)，若松動(dòng)，便需要重新插緊顯示器插件。第三，檢查內(nèi)部變壓器或保險(xiǎn)管是否燒壞，如燒壞則需要更換變壓器或保險(xiǎn)。同時(shí)要注意轉(zhuǎn)換器向下安裝會(huì)造成管道中液體向轉(zhuǎn)換器滲漏，造成絕緣下降，甚至短路，因此一定要嚴(yán)格按照轉(zhuǎn)換器安裝規(guī)程進(jìn)行正確安裝。

5 調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)故障

調(diào)節(jié)閥現(xiàn)場(chǎng)常見問題是閥不動(dòng)作、震蕩、振動(dòng)、動(dòng)作遲緩、泄漏量大，下面逐個(gè)對(duì)這些故障進(jìn)行分析：

（1）閥不動(dòng)作

第一種現(xiàn)象是無氣源、無信號(hào)，造成這種現(xiàn)象的原因主要有一下3個(gè)方面：氣源未打開或氣源壓力太少；氣源含有雜質(zhì)導(dǎo)致氣源管或過濾器、減壓閥堵塞；過濾器減壓閥堵塞或故障。

第二種現(xiàn)象有氣源、無法動(dòng)作，此時(shí)需要根據(jù)故障現(xiàn)象進(jìn)行相應(yīng)的檢修處理：1）現(xiàn)象：DCS 指令信號(hào)無輸出，此時(shí)需要檢查相應(yīng)的指令線；2）現(xiàn)象：定位器無顯示、無輸出：此時(shí)需要更換定位器；3）定位器氣路輸出泄露：則需要進(jìn)行焊接工作消除泄露現(xiàn)象；4）現(xiàn)象：閥桿或閥芯卡澀、變形：此時(shí)需根據(jù)實(shí)際損壞情況進(jìn)行處理或更換；5）現(xiàn)象：手輪位置不對(duì)：此時(shí)需要將手輪調(diào)節(jié)到釋放位置。

（2）調(diào)節(jié)閥震蕩

當(dāng)氣源壓力滿足要求，指令信號(hào)也穩(wěn)定，但調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作仍不穩(wěn)定時(shí)，首先需要檢查定位器位置是否正確，并進(jìn)行相應(yīng)處理；其次檢查定位器自身是否發(fā)生故障：若定位器發(fā)生故障需要檢修或者更換定位器；此外，檢查定位器輸出管路是否漏氣，消除漏氣現(xiàn)象；最后檢查閥桿運(yùn)動(dòng)與接觸部分是否順暢，若不順暢則需要加潤(rùn)滑劑或重新安裝閥桿。

（3）調(diào)節(jié)閥振動(dòng)

此時(shí)可按照故障現(xiàn)象進(jìn)行相應(yīng)處理：安裝底座不穩(wěn)：加固底座；附近有振動(dòng)設(shè)備引起：消除振源；閥芯與襯套磨損嚴(yán)重：更換襯套；調(diào)節(jié)閥選型不對(duì)：更換合適的閥門；閥門介質(zhì)流向與關(guān)閉方向相反：改變閥安裝方向。

（4）調(diào)節(jié)閥動(dòng)作遲緩

此時(shí)可按照故障現(xiàn)象進(jìn)行相應(yīng)處理：氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)中膜片破損泄漏：更換膜片；執(zhí)行機(jī)構(gòu)中O型圈破損：更換O 型密封圈；閥體內(nèi)有粘物堵塞：消除堵塞；閥桿不直導(dǎo)致摩擦阻力大：處理閥桿。

（5）調(diào)節(jié)閥泄漏量大

此時(shí)可按照故障現(xiàn)象進(jìn)行相應(yīng)處理：閥芯被磨損，內(nèi)漏嚴(yán)重：消除內(nèi)漏；閥杠長(zhǎng)短不合適，閥未調(diào)好關(guān)不嚴(yán)：調(diào)整閥桿，調(diào)整閥；閥體內(nèi)密封環(huán)壞：更換密封環(huán)；介質(zhì)壓差太大，執(zhí)行機(jī)構(gòu)關(guān)不嚴(yán)：增大氣源，改進(jìn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；閥內(nèi)有異物：清除異物；氣源壓力低或接頭氣管漏氣：調(diào)整氣源，消除泄漏。

四、總結(jié)

文章探討了如何在化工自動(dòng)化生產(chǎn)過程中檢查和處理自動(dòng)化儀表的故障，為處理和判斷自動(dòng)化儀表常見故障提供了一些有效的工作方法和思路?；ぷ詣?dòng)儀表作為化工生產(chǎn)中的重要設(shè)備，分析其常見故障并制定故障排除計(jì)劃，配合后續(xù)維護(hù)、校檢工作可顯著降低故障發(fā)生率?，F(xiàn)代社會(huì)科技技術(shù)發(fā)展日新月異，新型自動(dòng)化儀表不斷涌現(xiàn)，自動(dòng)化儀表系統(tǒng)不斷升級(jí)，作為自動(dòng)化控制方面的工作人員只有堅(jiān)持不斷學(xué)習(xí)、與時(shí)俱進(jìn)，深刻了解和掌握各種儀表的工作原理，熟悉和掌握相關(guān)工藝流程，全面分析故障原因，不斷積累維修經(jīng)驗(yàn)，才能在自動(dòng)化儀表出現(xiàn)故障時(shí)做到準(zhǔn)確快速判別及妥善處理，迅速恢復(fù)生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 馬英杰，孫緒軍，李裕茂. 關(guān)于化工自動(dòng)化儀表的檢修與維護(hù)的探討[J]. 山東工業(yè)技術(shù). 2014（21）

[2] 王成元. 化工生產(chǎn)中自動(dòng)化儀表的控制研究[J]. 現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化. 2015（01）

[3] 靳韻琛. 淺論化工自動(dòng)化儀表存在的問題及對(duì)策[J]. 機(jī)電信息. 2014（15）