自動化儀表常見故障的判斷與處理

馮德龍

（中國石油集團(tuán)西南管道有限公司貴陽輸油氣分公司，貴州 貴陽 550000）

0 前言

隨著自動化儀表技術(shù)的快速發(fā)展，各類自動化儀表在工業(yè)等領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用，如溫度控制儀表、流量控制儀表等[1]。而自動化儀表的長期使用，會出現(xiàn)一定的故障，從而不僅會影響企業(yè)生產(chǎn)安全，而且會影響企業(yè)的經(jīng)營效益。

1 自動化儀表

自動化儀表（DCS）是以微機(jī)為核心，并集計算機(jī)信息技術(shù)、現(xiàn)代化科技以及自動化控制技術(shù)的通信技術(shù)為一體系統(tǒng)[2]。目前，在DCS 中，應(yīng)用最為廣泛的是溫度測量儀表、壓力測量儀表及液位測量儀表等。

2 自動化儀表常見故障的判斷及處理措施

2.1 溫度控制儀表

對于溫度控制儀表來說，其運(yùn)行的原理如圖1 所示。

圖1 原理示意圖

當(dāng)該儀表常見故障為數(shù)值異常的快速波動、指示值突然變?yōu)樽畲蠡蜃钚?，或者指示值出現(xiàn)大幅度緩慢波動等，均可以作為該儀表發(fā)生故障的判斷依據(jù)。對于儀表數(shù)值異?？焖俨▌蝇F(xiàn)象的發(fā)生，其可能是由于調(diào)節(jié)器PID 參數(shù)調(diào)整不當(dāng)或線路原因等導(dǎo)致的。對于指示值突然變到最大或最小，其通?？膳袛酁閮x表系統(tǒng)故障。而導(dǎo)致系統(tǒng)故障發(fā)生的原因可能是由于熱電阻、熱電偶斷線、短路或者變送器失靈等導(dǎo)致的。對于指示值出現(xiàn)大幅度緩慢波動這一故障的發(fā)生，在對其原因進(jìn)行判斷時，判斷思路為是否是工藝操作不當(dāng)導(dǎo)致，是否是調(diào)節(jié)器故障導(dǎo)致的，以及是否是儀表工藝上的問題引發(fā)的。另外，儀表溫度指示值長時間保持不變，也可作為故障判斷的依據(jù)。這一故障的發(fā)生，其可能是由于輸出電流突然最大或最小，調(diào)節(jié)器輸出漂移，又或者是調(diào)節(jié)放大器失靈或輸出回路斷線等導(dǎo)致的。針對上述故障，可以采取以下處理措施。1）定期檢查溫度控制儀表的熱電阻、熱電偶是否發(fā)生損壞。對于存在損壞的設(shè)備，可通過更新測溫元件的方式予以處理。2）做好儀表接線柱腐蝕損壞情況，以及接線盒進(jìn)水情況等的檢查工作。3）對于由于外部環(huán)境因素導(dǎo)致的故障，應(yīng)做好防雷、防凍以及保溫工作，以促使儀表能夠正常運(yùn)行。

2.2 壓力控制儀表

壓力控制儀表的原理如圖2 所示。該儀表的重點(diǎn)是蒸汽壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)。這主要是由于在化工生產(chǎn)領(lǐng)域中，其熱源主要是蒸汽，因而其壓力數(shù)值會受到總蒸汽壓力的影響。

圖2 原理示意圖

壓力控制儀表常見故障主要包括以下3 種。1）壓力指示值突然降到零且安全閥起跳。這一故障通常發(fā)生在儀表與導(dǎo)壓管之間。而這一故障發(fā)生的原因可能是蒸汽壓力猛增等導(dǎo)致的。在處理這一故障時，可手動遙控調(diào)節(jié)閥，然后再對故障進(jìn)行具體的檢查和處理。2）相比于設(shè)定值來說，指示值較低，并且安全閥起跳。在對此類故障進(jìn)行判斷時，應(yīng)與其他相關(guān)儀表，如溫度控制儀表等進(jìn)行結(jié)合。當(dāng)溫度控制儀表的指示值處于正常狀態(tài)時，則可判斷這一故障發(fā)生的原因是由于安全閥沒有調(diào)好。而當(dāng)溫度控制儀表的指示值均處于偏高的狀態(tài)下，而壓力指示值較真實壓力低時，其可能與壓力調(diào)節(jié)回路有關(guān)。對于上述常見故障，可采取的處理措施是調(diào)好安全閥，并對壓力調(diào)節(jié)回路的參數(shù)值進(jìn)行重新整定。3）壓力指示值快速震蕩波動，其可能是由于PID 控制參數(shù)不合理、壓力操作不當(dāng)?shù)葘?dǎo)致的。對此，應(yīng)通過規(guī)范壓力操作以及合理設(shè)置PID 參數(shù)的方式予以處理。

2.3 液位儀表系統(tǒng)

液位儀表系統(tǒng)，其原理如圖3 所示。

圖3 原理示意圖

液位儀表系統(tǒng)的常見故障如下。1）液位指示值異常，如波動頻繁。其中，指示值波動頻繁這一故障原因判斷時，應(yīng)以液面控制對象的容量作為基礎(chǔ)。通常情況下，容量大通常是由于參數(shù)設(shè)置整定不當(dāng)導(dǎo)致的。而容量小時，應(yīng)該先對工藝操作進(jìn)行分析，在工藝操作發(fā)生變化的等情況下，故障可能是由于工藝操作不當(dāng)導(dǎo)致的。如果工藝操作未發(fā)生變化，則可以判斷為儀表系統(tǒng)故障導(dǎo)致的。對此，應(yīng)對儀表系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的檢查。2）指示值突然變到最大或最小。對于這一故障，其處理措施基本同流量控制儀表，即先對一次表進(jìn)行檢查，然后依據(jù)檢查結(jié)果，進(jìn)行故障判斷。對于一次表正常，則可判斷為是二次表發(fā)生故障。當(dāng)一次表與二次表一致時，則應(yīng)手動控制液位，通過觀察液位變化，以進(jìn)行故障判斷。當(dāng)液位在一定范圍內(nèi)保持穩(wěn)定時，可判斷為儀表系統(tǒng)原因。反之，則判斷為工藝原因。對此，可采取的處理措施為定期檢查與維修，并依據(jù)故障判斷結(jié)果進(jìn)行針對性處理。

2.4 成分分析儀表

成分分析儀表，又稱在線成分分析控制儀表，其組成框圖如圖4 所示。

對于該儀表來說，其故障通常是發(fā)生在樣品預(yù)處理系統(tǒng)中，而導(dǎo)致故障發(fā)生的主要原因則與溫度、壓力及樣品流量不穩(wěn)定有密切的關(guān)系。同時，還與樣品中的油霧、含水情況等有關(guān)。以二氧化硫分析控制儀表為例，其故障有如下兩點(diǎn)。1）儀表指示值逐漸變小。當(dāng)排除工藝操作原因后，其通常是由于儀表本身原因?qū)е碌?。為此，可以先進(jìn)行現(xiàn)場分析，如樣氣流量情況，當(dāng)其過小乃至不存在時，可能是由于針型調(diào)節(jié)閥堵塞或干燥過濾器堵塞等導(dǎo)致的，因此可以通過疏通管路或者將干燥過濾器中的棉花更換等方式進(jìn)行處理。2）對于儀表指示值逐漸變大這一故障，其可能是由于樣氣中含有的水蒸氣或粉塵過高導(dǎo)致的?？傊?，針對不同的自動化儀表常見故障，均應(yīng)對其進(jìn)行正確的判斷，并及時采取有效的處理措施。

圖4 組成框圖

3 結(jié)論

在科技和經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展的今天，其一方面為我國各行業(yè)，尤其是化工行業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造了有利的條件，另一方面也對其自動化儀表運(yùn)行與維護(hù)管理提出了更高的要求。對各類自動化儀表常見故障判斷與處理措施進(jìn)行總結(jié)，其是自動化儀表正常運(yùn)行與維護(hù)管理的需求，同時也是企業(yè)生產(chǎn)安全的要求。與此同時，對于未來準(zhǔn)確快速地判斷自動化儀表常見故障，以及及時采取有效的措施也有重要的參考與借鑒價值。