冶金自動(dòng)化儀表故障分析與處理對(duì)策

李志杰

摘 要：隨著我國(guó)科技水平的不斷提高，自動(dòng)化逐漸滲透到了各行各業(yè)中，冶金工業(yè)也是與自動(dòng)化技術(shù)融合較充分的一個(gè)行業(yè)，其燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、軋鋼等主體生產(chǎn)過程和供水、電、風(fēng)、氣等輔助生產(chǎn)過程都離不開自動(dòng)化儀表的控制。因此，我們冶金工業(yè)加大對(duì)于自動(dòng)化儀表建設(shè)的投入，不斷對(duì)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新和優(yōu)化，為企業(yè)的長(zhǎng)久健康發(fā)展提供技術(shù)支持。本文將冶金工業(yè)中自動(dòng)化儀表作為研究的對(duì)象，分析自動(dòng)化儀表在冶金工業(yè)生產(chǎn)過程中可能會(huì)出現(xiàn)的故障，并就故障的診斷以及處理問題方式方法提出合理化建議，以保證整個(gè)生產(chǎn)過程的安全性和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：冶金自動(dòng)化；儀表；故障分析；處理對(duì)策

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.031

在冶金行業(yè)中，自動(dòng)化儀表應(yīng)用非常廣泛，發(fā)揮著十分重要的作用，保障整個(gè)生產(chǎn)過程的安全性以及產(chǎn)品的質(zhì)量。由于我國(guó)的工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的時(shí)間較短，各項(xiàng)技術(shù)還不夠成熟，這使得生產(chǎn)過程中常常出現(xiàn)自動(dòng)化儀表故障等問題，若不能及時(shí)解決，不僅影響生產(chǎn)的工藝和產(chǎn)品的總體質(zhì)量，更會(huì)給生產(chǎn)的安全性造成嚴(yán)重的威脅，因此，相關(guān)管理人員要從生產(chǎn)的安全性入手，制定一系列完整的儀表故障處理體系，一旦出現(xiàn)問題，及時(shí)派專業(yè)人員進(jìn)行檢修，對(duì)工業(yè)自動(dòng)化儀表的故障分析和處理流程進(jìn)行規(guī)范化處理。

1 冶金自動(dòng)化儀表的基本分類

1.1 壓力儀表

冶金自動(dòng)化壓力儀表是較常見的儀表，比如氮?dú)?、壓縮空氣的儲(chǔ)氣罐出口進(jìn)口處，高爐使用的富氧管道，煤氣管道等等隨處可見，其主要作用是對(duì)生產(chǎn)過程中各個(gè)環(huán)節(jié)的壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)超出常規(guī)壓力值的情況將由專門的報(bào)警裝置進(jìn)行提示，保證整個(gè)生產(chǎn)過程都在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的壓力環(huán)境中進(jìn)行。當(dāng)前我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中使用的壓力儀表的種類與作用多種多樣，如壓力傳感器、壓力變送器、特種壓力表等。壓力儀表可以用于高溫、腐蝕等極端環(huán)境下的壓力測(cè)量，也可用于易結(jié)晶及粉粒狀介質(zhì)的壓力測(cè)量，通常情況下壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)會(huì)借助壓力變送器將采集到的信號(hào)輸送到集散控制系統(tǒng)，對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行控制與調(diào)節(jié)。

1.2 溫度儀表

溫度是影響生產(chǎn)工藝以及產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素之一，如燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、軋鋼等生產(chǎn)過程的工藝要求都明確規(guī)定其溫度控制范圍，因此，在生產(chǎn)過程中要對(duì)溫度進(jìn)行嚴(yán)格把控，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度變化、精密掌控溫度范圍，盡可能減小溫度的波動(dòng)程度，防止溫度的突然升高或降低給產(chǎn)品生產(chǎn)帶來的不良影響。在當(dāng)前的冶金生產(chǎn)體系中，最常見的自動(dòng)化溫度檢測(cè)方法就是非接觸式的測(cè)量方法，一般會(huì)使用熱電阻或熱電偶作為測(cè)溫元件，并將其收集到的與溫度變化相關(guān)的信號(hào)交由專門的溫度處理器進(jìn)行處理，保證工業(yè)生產(chǎn)過程中溫度的自動(dòng)化調(diào)節(jié)。

1.3 流量與液位儀表

在冶金生產(chǎn)過程中，監(jiān)測(cè)煤氣流量、氮?dú)饬髁?、蒸汽流量、水流量等等都離不開流量和液位儀表。各生產(chǎn)工藝技術(shù)人員對(duì)不同流量和液位下的產(chǎn)品生產(chǎn)效率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并篩選出其中的最佳方案。對(duì)流量和液位進(jìn)行有效控制可以提高工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，減少不必要的原材料的浪費(fèi)，其中自動(dòng)化流量?jī)x表可以通過質(zhì)量或者體積對(duì)流量進(jìn)行監(jiān)控，而液位儀表則可以通過雷達(dá)、浮力或者渦流對(duì)液位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，進(jìn)而保證生產(chǎn)的總體效率，同時(shí)達(dá)到節(jié)能減排的目的。

2 自動(dòng)化儀表常見故障分析

通常情況下，自動(dòng)化儀表主要由傳感器、變送器、顯示器三部分組成，其中傳感器負(fù)責(zé)被測(cè)對(duì)象模擬信號(hào)的檢測(cè)；變送器負(fù)責(zé)將傳感器輸出信號(hào)轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的4～20mA電流信號(hào)，同時(shí)將信號(hào)輸送至PLC控制器；顯示器負(fù)責(zé)測(cè)量數(shù)據(jù)的直觀顯示。儀表故障通常表現(xiàn)為指示異常，如示數(shù)偏低、偏高、不動(dòng)、異常波動(dòng)等，導(dǎo)致儀表異常的原因有兩種：一是工藝參數(shù)本身出現(xiàn)異常；二是測(cè)量系統(tǒng)的某一環(huán)節(jié)發(fā)生故障，導(dǎo)致數(shù)據(jù)顯示不準(zhǔn)確。要查明原因，一是對(duì)儀表的測(cè)量原理、物理結(jié)構(gòu)、使用特性等具有一定的了解；二是要弄清楚測(cè)量系統(tǒng)的整個(gè)工作流程；三是對(duì)冶金工業(yè)生產(chǎn)的工藝流程、物料特性、設(shè)備性質(zhì)等具有比較深入的了解，下面就冶金工業(yè)儀表常見故障進(jìn)行具體分析：

2.1 壓力控制儀表的常見故障

當(dāng)壓力儀表數(shù)據(jù)異常時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)被測(cè)介質(zhì)的物理形態(tài)（固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)）進(jìn)行針對(duì)性的檢測(cè)和診斷。

（1）異常波動(dòng)時(shí)，要首先確認(rèn)工藝操作的變動(dòng)情況，因?yàn)樽兓嗍怯晒に嚥僮骷癙ID參數(shù)異常所致。

（2）控制儀表停滯不動(dòng)，即工藝操作變化的情況下，儀表顯示數(shù)據(jù)保持恒定，此時(shí)通常是壓力系統(tǒng)出現(xiàn)故障所致，主要確認(rèn)引壓管是否變形、堵塞，變送輸出線路是否完好，輸出信號(hào)是否正常，顯示系統(tǒng)是否正常。

2.2 溫度檢測(cè)儀表的常見故障

在溫度檢測(cè)儀表工作運(yùn)行的過程中，故障是不可避免的，常見的故障現(xiàn)象有：

（1）溫度檢測(cè)儀表所顯示的溫度與實(shí)際溫度存在一定的偏差。也許是作為溫度測(cè)量工具的熱電阻出現(xiàn)了故障，直接導(dǎo)致溫度的測(cè)量出現(xiàn)了問題，也有可能是信號(hào)傳輸系統(tǒng)出現(xiàn)了問題，導(dǎo)致溫度信號(hào)的傳輸受阻，最終顯示的結(jié)果與實(shí)際情況存在一定的偏差。

（2）自動(dòng)化溫度儀表出現(xiàn)控制室溫度指示比現(xiàn)場(chǎng)溫度指示要低。問題的根源在于熱電偶測(cè)溫元件，由于在工業(yè)生產(chǎn)過程中水的作用是不可或缺的，因此，管道和保護(hù)套中出現(xiàn)積水是不可避免的，積水一旦出現(xiàn)就極易發(fā)生熱電偶測(cè)溫元件的短路問題，熱電偶測(cè)溫元件的測(cè)溫點(diǎn)發(fā)生變化，造成控制室溫度指示與現(xiàn)場(chǎng)溫度指示之間的偏差。

（3）溫度的檢測(cè)與指示存在延遲也是工業(yè)生產(chǎn)過程中自動(dòng)化溫度儀表容易發(fā)生的問題。在工業(yè)生產(chǎn)的爐溫測(cè)試過程中，通常會(huì)使用三點(diǎn)法來對(duì)爐頭、爐中以及爐尾的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，保證鍋爐內(nèi)的溫度維持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，但在對(duì)鍋爐溫度檢測(cè)儀表顯示的溫度進(jìn)行記錄時(shí)，常常會(huì)發(fā)現(xiàn)有一個(gè)或者多個(gè)溫度儀表的指示出現(xiàn)了延遲或者根本不發(fā)生變化的問題，此時(shí)，問題通常與模塊輸入通道的信息傳輸不通暢有關(guān)，由于操作的失誤，組態(tài)模塊輸出參數(shù)可能一直處在手動(dòng)狀態(tài)，這就導(dǎo)致了鍋爐溫度檢測(cè)儀表的指示數(shù)據(jù)無法進(jìn)行自動(dòng)變化或者出現(xiàn)延遲。

2.3 流量控制儀表的常見故障

一般情況下，自動(dòng)化流量控制儀表出現(xiàn)故障，原因可以分為兩大類：

（1）操作不當(dāng)而導(dǎo)致的故障，當(dāng)自動(dòng)化流量控制儀表和流量檢測(cè)儀表所顯示的數(shù)值均達(dá)到最大化時(shí)，對(duì)閥門進(jìn)行一定的調(diào)節(jié)后流量開始呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)，則可以判斷該故障是由于生產(chǎn)過程中對(duì)流量控制儀表的使用操作不當(dāng)引起的。

（2）流量控制儀表自身出現(xiàn)質(zhì)量問題，若流量控制儀表所顯示的數(shù)值雖然降到了最低，但是檢測(cè)儀表不存在問題，則可以判斷是顯示儀表出現(xiàn)了故障。

在對(duì)故障出現(xiàn)的具體位置進(jìn)行準(zhǔn)確判斷之后再由專業(yè)人員制定合理有效的處理和解決方案，保障工業(yè)自動(dòng)化流量控制儀表使用的安全性。

2.4 物位控制儀表的常見故障

（1）液位儀表值達(dá)到最高或最低時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表進(jìn)行判斷，若現(xiàn)場(chǎng)儀表正常，則將系統(tǒng)改為手動(dòng)調(diào)控，查看液位是否變動(dòng)，若液位能夠在某一范圍內(nèi)保持穩(wěn)定，說明是液位控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題，反之則是工藝方面的原因。

（2）對(duì)于差壓式液位儀表，當(dāng)控制儀表與現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表顯示數(shù)據(jù)不符，且現(xiàn)場(chǎng)儀表不存在明顯異常時(shí)，檢查導(dǎo)壓管液封是否正常，若存在泄露現(xiàn)象，補(bǔ)充密封液，儀表歸零；若不存在泄露情況，初步判斷是儀表負(fù)遷移量出錯(cuò)，需進(jìn)行校正。

（3）液位控制儀表的數(shù)據(jù)異常波動(dòng)時(shí)，要根據(jù)設(shè)備容量分情況進(jìn)行判斷，設(shè)備容量大的，通常是儀表出現(xiàn)問題；設(shè)備容量小的，要先檢查工藝操作，若操作有所變動(dòng)，極有可能是工藝原因?qū)е碌牟▌?dòng)，反之是儀表方面的問題。

3 自動(dòng)化故障處理對(duì)策與預(yù)防

3.1 完善自動(dòng)化儀表的檢修制度

設(shè)備管理部門要將制度的建立放在首位，根據(jù)不同儀表的特性選擇合適的檢修辦法，并安排專業(yè)的管理人員對(duì)儀表進(jìn)行定期點(diǎn)檢，一旦發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)向調(diào)度申請(qǐng)維修時(shí)間。除了對(duì)檢修的方法進(jìn)行明確的規(guī)定，該制度還要對(duì)檢修人員合理安排，確保每條巡查線路上的每一個(gè)人都能夠得到明確的分工，以應(yīng)對(duì)隨時(shí)可能出現(xiàn)的儀表故障。檢修人員在完成日常檢查和維修工作的同時(shí)還要對(duì)每天的工作進(jìn)行詳細(xì)的記錄，這樣不僅能夠幫助管理人員更好地掌握各類儀表的實(shí)時(shí)狀況，還可以實(shí)現(xiàn)所有檢修人員之間經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的共享，為接下來儀表檢修工作的順利進(jìn)行打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3.2 提高自動(dòng)化儀表檢修人員的專業(yè)能力

自動(dòng)化儀表檢修人員的專業(yè)能力直接關(guān)系著檢修工作開展的質(zhì)量，因此，生產(chǎn)部門在進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新的同時(shí)也要將更多的精力投入到人才的培養(yǎng)上來，首先嚴(yán)把人才招聘的質(zhì)量，將應(yīng)聘者的學(xué)歷作為重要考量標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)也要提高對(duì)于實(shí)踐能力的重視程度，在正式上崗前對(duì)員工進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，保證檢修人員的工作效率和工作質(zhì)量。在工作之余還要組織員工到專業(yè)的培訓(xùn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行培訓(xùn)，幫助檢修人員了解更多最新的專業(yè)知識(shí)和創(chuàng)新技術(shù)，順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的趨勢(shì)，不斷提高工業(yè)自動(dòng)化儀表故障的檢查和維修效率。

4 小結(jié)

隨著科技發(fā)展進(jìn)程的不斷加快，自動(dòng)化儀表控制系統(tǒng)的應(yīng)用給冶金行業(yè)帶來了巨大的方便，重新定位了人與冶金之間的互動(dòng)關(guān)系。在分析和處理冶金自動(dòng)化儀表故障時(shí)，不僅要有扎實(shí)的理論知識(shí)，還要對(duì)工藝流程有詳細(xì)的了解，這樣才能對(duì)儀表故障對(duì)癥下藥，快速準(zhǔn)確找到解決方法，節(jié)約處理故障時(shí)間，保障生產(chǎn)的安全性和穩(wěn)定性。

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