大型化工裝置儀表自控系統(tǒng)中的故障及處理策略

張曉花（中國(guó)石油工程項(xiàng)目管理公司天津設(shè)計(jì)院，天津300457）

0 引言

儀表自控系統(tǒng)是一個(gè)比較復(fù)雜的高科技產(chǎn)品，由DCS集散控制系統(tǒng)、機(jī)組控制系統(tǒng)等各類(lèi)系統(tǒng)組成[1]。在化工生產(chǎn)領(lǐng)域中大型化工裝置儀表自控系統(tǒng)負(fù)責(zé)監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集，雖然該系統(tǒng)可對(duì)化工企業(yè)生產(chǎn)效率起到一定作用，但在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中會(huì)受到各因素的影響而不能正常工作，從而給化工企業(yè)造成不必要的損失。因此，如何有效處理大型化工裝置儀表自控系統(tǒng)運(yùn)行故障，從根本上解決系統(tǒng)運(yùn)行故障的問(wèn)題，這已成為化工企業(yè)首要任務(wù)。

1 大型化工裝置儀表自控系統(tǒng)中的故障

1.1 各類(lèi)檢測(cè)儀表故障

在大型化工裝置儀表自控系統(tǒng)中主要在測(cè)量與控制過(guò)程中發(fā)生故障。檢測(cè)儀表是自動(dòng)控制系統(tǒng)的重要組成部分，而儀表自動(dòng)系統(tǒng)的操作與控制現(xiàn)場(chǎng)需要溫度、流量等參數(shù)為基礎(chǔ)，若測(cè)量?jī)x表無(wú)法正常采集數(shù)據(jù)，整個(gè)自控系統(tǒng)功能無(wú)法發(fā)揮。目前，化工裝置儀表自控系統(tǒng)故障主要表現(xiàn)為溫度控制儀、流量控制儀及壓力測(cè)量?jī)x等。由于化工生產(chǎn)介質(zhì)種類(lèi)較多，所使用的的溫度控制儀有不同的使用方法與效果，常見(jiàn)的種類(lèi)有熱電偶測(cè)量?jī)x、熱電阻測(cè)量?jī)x及雙金屬溫度控制儀，主要故障有短路與線路腐蝕，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分析判斷[2]。而流量測(cè)量?jī)x在大型化工裝置中配備較多，且故障比較復(fù)雜，主要表現(xiàn)為讀取波動(dòng)較大、儀表顯示數(shù)值誤差較大等問(wèn)題，這些問(wèn)題與工藝介質(zhì)密度差、壓管存在泄漏等有關(guān)。對(duì)于壓力測(cè)量?jī)x，其工作原理是內(nèi)部的敏感元件在隨著壓力的變化而產(chǎn)生不同的形變，并將此轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)傳送出去。在系統(tǒng)工作中若儀表發(fā)生外部變形、內(nèi)部元件可感應(yīng)到變化，并以電信號(hào)形式將變化傳遞出去。若儀表內(nèi)膜片發(fā)生膜片破損、壓管存在、銹跡及泄漏等問(wèn)題，則會(huì)無(wú)法保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確測(cè)量。

1.2 系統(tǒng)控制故障

儀表自控系統(tǒng)通過(guò)各種控制器、I/O 卡件及硬件設(shè)備實(shí)現(xiàn)運(yùn)行監(jiān)測(cè)與控制而達(dá)到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)化管理。對(duì)于儀表自控系統(tǒng)運(yùn)行故障，主要在測(cè)量過(guò)程與控制過(guò)程中發(fā)生，具體表現(xiàn)為硬件故障與軟件故障。其中，當(dāng)硬件系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)則出現(xiàn)故障警告。例如，當(dāng)熱電裝置脫硫控制器發(fā)生故障，對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)備指示燈將會(huì)發(fā)亮，現(xiàn)實(shí)出現(xiàn)故障要及時(shí)關(guān)掉裝置。若不能及時(shí)處理則會(huì)影響系統(tǒng)控制功能的實(shí)現(xiàn)。對(duì)于軟件故障的發(fā)生，比如當(dāng)操作系統(tǒng)發(fā)生死機(jī)問(wèn)題，主備服務(wù)器會(huì)自動(dòng)切換，現(xiàn)場(chǎng)工藝人員無(wú)法實(shí)施生產(chǎn)操作，系統(tǒng)在服務(wù)器恢復(fù)期間會(huì)發(fā)生CDA報(bào)警，最終對(duì)系統(tǒng)流程性能造成影響。當(dāng)系統(tǒng)控制控制網(wǎng)絡(luò)與過(guò)程檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，比如I/O 卡件與Link 發(fā)生故障，系統(tǒng)無(wú)法正常進(jìn)行通訊，工作人員無(wú)法利用西戎實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控管理。

2 大型化工裝置儀表自控系統(tǒng)運(yùn)行故障處理策略

2.1 分析與判斷故障原因

在大型化工裝置儀表自控系統(tǒng)中，由于配備了多種現(xiàn)場(chǎng)控制裝置，相應(yīng)的各類(lèi)故障就層出不窮。若保證故障可以及時(shí)得到妥善解決，需要根據(jù)故障原因?qū)收宵c(diǎn)進(jìn)行排查。由此，在生產(chǎn)過(guò)程中需要從細(xì)節(jié)之處對(duì)故障原因進(jìn)行分析，根據(jù)故障原因處理故障點(diǎn)問(wèn)題。例如，當(dāng)脫硫控制器發(fā)生故障，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警報(bào)，當(dāng)系統(tǒng)顯示系統(tǒng)與控制器連接出現(xiàn)問(wèn)題，需對(duì)控制器線路及狀態(tài)進(jìn)行檢查。而當(dāng)軟件發(fā)生故障時(shí)需自行通過(guò)命令實(shí)現(xiàn)故障復(fù)位。若底板或線路發(fā)生故障，需要將系統(tǒng)控制網(wǎng)路與監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)與控制器進(jìn)行連接，這樣才能使系統(tǒng)控制裝置復(fù)位。若系統(tǒng)顯示復(fù)位失敗需排查網(wǎng)絡(luò)故障。

若系統(tǒng)發(fā)生故障，可根據(jù)儀表數(shù)值進(jìn)行故障原因的排查，這時(shí)由于系統(tǒng)運(yùn)行根據(jù)儀表顯示數(shù)據(jù)情況執(zhí)行工作，從分析到處理故障可及時(shí)進(jìn)行記錄?；蛘呃肈CS等控制系統(tǒng)信息，準(zhǔn)確判斷儀表自控系統(tǒng)故障原因，尤其是現(xiàn)場(chǎng)儀表自控系統(tǒng)，需要DCS等控制系統(tǒng)提供出有效的利用信息，這樣可以在較短的時(shí)間之內(nèi)判斷出故障的問(wèn)題與導(dǎo)致的原因。并且，該系統(tǒng)可以提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)資源與技術(shù)支持。當(dāng)控制系統(tǒng)正常時(shí)，需要檢查儀表狀態(tài)，及時(shí)確定儀表發(fā)生的故障。例如，當(dāng)加熱系統(tǒng)熔巖爐溫差超過(guò)波動(dòng)區(qū)5℃時(shí)，可確定管理系統(tǒng)運(yùn)行正常，需對(duì)溫度儀表檢查，看是否存在故障。

2.2 逐一排查系統(tǒng)故障

在系統(tǒng)控制器發(fā)生故障構(gòu)，需要結(jié)合故障原因?qū)?nèi)部元件及線路一一排查，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估采取應(yīng)急預(yù)案，由儀表人員對(duì)故障控制器實(shí)施斷電處理，對(duì)控制器進(jìn)一步展開(kāi)檢查。當(dāng)控制器由于失活產(chǎn)生同步丟失，需要重啟激活控制器。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生軟件故障時(shí)則可以自動(dòng)復(fù)位，但需要相關(guān)人員根據(jù)CDA報(bào)警看系統(tǒng)是否可以恢復(fù)。若無(wú)法恢復(fù)則需要重啟，保證數(shù)據(jù)可以恢復(fù)[3]。這時(shí)需要對(duì)控制網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)故障進(jìn)行針對(duì)性的排查，通過(guò)I/O 卡件與Link Status 確定故障位置，完成相關(guān)的內(nèi)容檢查，對(duì)通訊失敗率復(fù)位，必要情況可以采用這針對(duì)性的技術(shù)進(jìn)行處理，從事保證系統(tǒng)運(yùn)行正常。若儀表發(fā)生故障，看需要根據(jù)其特點(diǎn)處理。例如，溫度控制儀，需要根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)做好接線檢查，以短接的導(dǎo)線判斷儀表盤(pán)上的數(shù)值是否處于正常狀態(tài)，從而確定其會(huì)否有存在故障；對(duì)流量測(cè)量?jī)x，需要看管線是否松動(dòng)、發(fā)生泄漏等情況，最好接線端保護(hù)，避免發(fā)生破損；對(duì)壓力測(cè)量?jī)x，需要做好儀表與相關(guān)部件清潔，保證連接線路完好，線路與內(nèi)部元件無(wú)磨損、腐蝕等問(wèn)題的存在。

2.3 系統(tǒng)定期檢修維護(hù)

為了避免各類(lèi)故障的發(fā)生，保證儀表自控系統(tǒng)運(yùn)行正常，需定期對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢修維護(hù)。在檢修過(guò)程中運(yùn)用分布式控制系統(tǒng)綜合檢測(cè)，若發(fā)現(xiàn)元件、系統(tǒng)操作流程等有問(wèn)題，需根據(jù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行備份，保證檢測(cè)結(jié)果有較高的正確率，為維修提供有力的數(shù)據(jù)支撐。在系統(tǒng)維護(hù)過(guò)程中，需要對(duì)卡件、電源及指示燈進(jìn)行定期檢查，保證系統(tǒng)可正常運(yùn)行。在此過(guò)程中需結(jié)合季節(jié)氣溫因素對(duì)線路進(jìn)行故障排查，對(duì)各類(lèi)儀表定期清理，對(duì)儀表內(nèi)外情況進(jìn)行綜合分析與科學(xué)評(píng)估，及時(shí)更換老舊部件，保證不利因素及時(shí)解決，降低故障發(fā)生率。另外，定期巡檢維護(hù)工藝設(shè)備，對(duì)儀表的安裝是否規(guī)范進(jìn)行重點(diǎn)巡檢，全面排查可能發(fā)生故障的地方，從源頭上避免事故的發(fā)生。在檢修維護(hù)中對(duì)儀表備品進(jìn)行認(rèn)真檢查，避免在使用時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題影響企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的正常運(yùn)行。此外，要注意對(duì)常用的或重要性的軟件與資料進(jìn)行備份，避免裝置儀表自控系統(tǒng)發(fā)生故障，造成相關(guān)數(shù)據(jù)資源的丟失。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文通過(guò)對(duì)大型化工裝置儀表自控系統(tǒng)中的故障及處理策略的淺析，分析與總結(jié)了大型化工裝置儀表自控系統(tǒng)中的故障，主要有檢測(cè)儀表故障與儀表自控系統(tǒng)故障。為了大型化工裝置在化工生產(chǎn)中安全、穩(wěn)定運(yùn)行，保證大型化工裝置儀表自控系統(tǒng)可以正常使用，提出了分析與判斷故障原因、逐一排查檢測(cè)儀表故障及系統(tǒng)定期檢修維護(hù)的處理策略，從而滿(mǎn)足大型化工裝置管理方面的需求。