自動(dòng)化儀表常見(jiàn)故障分析

周 富

（陜西金泰氯堿化工有限公司，陜西 榆林718199）

自動(dòng)化控制系統(tǒng)是化工生產(chǎn)系統(tǒng)的神經(jīng)中樞、安全保障和運(yùn)行中心，同時(shí)儀表也是現(xiàn)代化工廠不可或缺的部分。自動(dòng)化儀表主要是指企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的一系列儀表，如檢查、控制、執(zhí)行和顯示等。自動(dòng)化儀表可及時(shí)掌握企業(yè)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)，促進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程的有序運(yùn)行。

1 儀表常見(jiàn)故障判斷思路

儀表經(jīng)常出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象如顯示偏高、顯示偏低、沒(méi)有顯示和顯示值不變化等，主要是兩種原因引起的：一是工藝原因，儀表正確的反應(yīng)出了實(shí)際工藝異常情況；二是儀表自身原因，某一測(cè)量電路中出現(xiàn)故障，導(dǎo)致工藝參數(shù)顯示與實(shí)際不符。兩種因素容易混淆在一起，所以在現(xiàn)場(chǎng)檢查時(shí)要沉著冷靜地判斷問(wèn)題，逐一排除。這就需要對(duì)儀表懂原理、懂結(jié)構(gòu)、懂性能，同時(shí)要熟悉工藝流程及工藝介質(zhì)物化性質(zhì)。因此，在現(xiàn)場(chǎng)處理問(wèn)題時(shí)，應(yīng)該從自身系統(tǒng)和過(guò)程操作系統(tǒng)兩個(gè)方面進(jìn)行綜合考慮，找出原因。

2 四大常規(guī)測(cè)量?jī)x表故障分析

現(xiàn)場(chǎng)儀表出現(xiàn)故障時(shí)，儀表本身問(wèn)題主要從以下3個(gè)方面進(jìn)行分析，首先是檢查現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量元器件是否損壞；其次是檢查中間變送模塊是否正常；最后檢查控制系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置是否正常。同時(shí)還要考慮環(huán)境因素，如測(cè)量?jī)x表附近熱源未做隔熱處理或保冷工作不到位，冬天防凍工作未落實(shí)或不到位；工藝方面考慮主要表現(xiàn)在控制回路出現(xiàn)異常時(shí)，從自動(dòng)切換到手動(dòng)，檢查手動(dòng)模式控制下調(diào)節(jié)開(kāi)度是否正常，確認(rèn)是否是過(guò)程系統(tǒng)的問(wèn)題。無(wú)論哪種類型的儀器發(fā)生故障，首先要了解該儀器安裝位置的生產(chǎn)工藝條件，了解該儀器自身的結(jié)構(gòu)特征、性能和參數(shù)。在維修前，通知對(duì)應(yīng)裝置負(fù)責(zé)人，聯(lián)系對(duì)應(yīng)工藝專工，分析判斷出儀表故障的真實(shí)原因；確定儀表是否涉及回路控制和聯(lián)鎖功能。綜合上述考慮，確保在維修過(guò)程中保證工藝系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

2.1 溫度儀表常見(jiàn)故障分析

（1）溫度顯示偏高或最大。檢查接線端子是否松動(dòng)或者線纜是否斷路；檢查熱電阻阻值或熱電偶電勢(shì)是否正常；考慮插深是否太長(zhǎng)；變送器接線端子是否有積灰。

（2）溫度顯示偏低或最小。檢查接線端子是否銹蝕或者不牢固；接線盒或套管破損導(dǎo)致套管內(nèi)有液體；熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線松動(dòng)；考慮插深是否不夠；轉(zhuǎn)換變送元器件是否故障。

（3）溫度顯示波動(dòng)。檢查測(cè)量電路的接線端子，電路是否有接地點(diǎn)；補(bǔ)償導(dǎo)線有無(wú)破損；導(dǎo)管內(nèi)的流入水（介質(zhì)）；調(diào)查趨勢(shì)的變化，檢查分析過(guò)程的操作情況。

2.2 壓力儀表常見(jiàn)故障分析

（1）壓力顯示偏大、偏小或指示曲線無(wú)變化。檢查根部閥是否堵塞、正負(fù)引壓管是否暢通、引壓管內(nèi)是否有異常介質(zhì)、排污絲堵及排污閥是否泄漏、平衡閥是否內(nèi)漏、考慮是否因堵塞導(dǎo)致單側(cè)受壓；冬季介質(zhì)凍導(dǎo)致膜盒或者引壓管凍；變送器自身電路故障。

（2）壓力顯示波動(dòng)。首先與工藝操作人員溝通，是否是工藝工況引起的波動(dòng)，其次是調(diào)節(jié)系統(tǒng)不穩(wěn)定，控制回路一直屬于偏差修正自我調(diào)整狀態(tài)。

2.3 流量?jī)x表常見(jiàn)故障分析

（1）流量指示偏小或無(wú)顯示。零點(diǎn)漂移；顯示有問(wèn)題；變送器接線短路或斷路；正壓室堵死、輕微堵塞或者漏，冬季正負(fù)引壓管是否凍管；系統(tǒng)壓力低；電磁流量計(jì)測(cè)量管是否滿管；涉及密度相關(guān)介質(zhì)，檢查密度是否發(fā)生變化；轉(zhuǎn)子流量計(jì)選型不合適致浮子浮不起來(lái)；工藝工況問(wèn)題。

（2）流量指示偏大或超量程。主要原因?yàn)樨?fù)壓室引壓系統(tǒng)造成的堵塞、輕微阻塞或滲漏，冬季正負(fù)引壓管是否結(jié)冰；儀表量程選型或者設(shè)置太小；轉(zhuǎn)子流量計(jì)檢查浮子是否卡在最上端或者選型不合適；工藝工況問(wèn)題。

（3）流量顯示數(shù)值的波動(dòng)大。檢查控制回路的PID參數(shù)是否正常；檢查引流管內(nèi)是否有氣泡，正負(fù)壓引流管內(nèi)液體是否相同高；管道是否有氣液兩相；對(duì)應(yīng)控制閥附件氣源泄漏導(dǎo)致的工作不穩(wěn)定；渦街流量計(jì)測(cè)量接地是否良好；電磁流量計(jì)測(cè)量時(shí)附近是否有磁場(chǎng)干擾，接地是否正確；質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量時(shí)管線內(nèi)介質(zhì)是否滿管；安裝位置不合適存在虹吸現(xiàn)象；工藝工況問(wèn)題。

2.4 液位儀表常見(jiàn)故障分析

（1）顯示液位偏大或最大。檢查液位變送器零點(diǎn)是否漂移；負(fù)壓室堵塞、集氣或缺液等，冬季正負(fù)引壓管凍；雷達(dá)液位計(jì)液位測(cè)量時(shí)喇叭口是否存在異物；超聲波液位計(jì)測(cè)量液位時(shí)發(fā)射源口是否有異物；浮筒液位計(jì)確認(rèn)浮筒是否脫落；若是界面計(jì)判斷介質(zhì)密度是否變??；與工藝人員確認(rèn)是否是工藝工況問(wèn)題。

（2）顯示液位偏小或最小。檢查液位變送器零點(diǎn)是否漂移，正壓室堵塞、泄漏、集氣或缺液，平衡閥是關(guān)閉是否檢查等，冬季的正負(fù)引壓管是否結(jié)冰。若是界面計(jì)判斷介質(zhì)密度是否變大；與工藝人員確認(rèn)是否是工藝工況問(wèn)題。

（3）主控室指示與現(xiàn)場(chǎng)液位不符。判斷現(xiàn)場(chǎng)磁翻板液位計(jì)是否故障，與工藝操作人員溝通人為調(diào)整液位，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)和主控指示情況具體分析問(wèn)題原因；檢查變送器量程和系統(tǒng)組態(tài)量程是否一致。

3 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥

調(diào)節(jié)閥就是以壓縮氣體為動(dòng)力源，以氣缸為執(zhí)行器，通過(guò)閥門(mén)定位器、多路轉(zhuǎn)換器、氣動(dòng)加速器、電磁閥、調(diào)速閥、儲(chǔ)氣罐、氣體過(guò)濾器等附件去驅(qū)動(dòng)閥門(mén)，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度，接收DCS系統(tǒng)的控制信號(hào)來(lái)完成管道介質(zhì)的流量、壓力、溫度、液位等各種工藝過(guò)程參數(shù)調(diào)節(jié)。

3.1 故障關(guān)、故障開(kāi)、正作用、反作用的區(qū)分

故障關(guān)：當(dāng)無(wú)氣源的時(shí)候，閥門(mén)關(guān)閉（帶電磁閥的閥門(mén)電磁閥失電時(shí)，閥門(mén)關(guān)閉）；故障開(kāi)：當(dāng)無(wú)氣源的時(shí)候，閥門(mén)打開(kāi)（帶電磁閥的閥門(mén)電磁閥失電時(shí)，閥門(mén)打開(kāi)）；當(dāng)信號(hào)壓力增大時(shí)，推桿向下移動(dòng)稱為正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)；信號(hào)壓力增大時(shí)，推桿向上移動(dòng)稱為反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)[1]。

3.2 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的日常維護(hù)

在調(diào)節(jié)閥中使用石墨作為填料時(shí)，大約每3個(gè)月在填料中添加一次潤(rùn)滑油，保證控制閥的使用靈活方便。如發(fā)現(xiàn)填料處壓蓋螺帽輕微松動(dòng)，適當(dāng)力度調(diào)整壓緊螺帽，若壓蓋處螺帽松動(dòng)嚴(yán)重，檢查判斷填料是否短缺，及時(shí)補(bǔ)充填料。若發(fā)現(xiàn)PTFE型填料干燥，應(yīng)及時(shí)更換填料。巡檢時(shí)，注意調(diào)節(jié)閥的操作，檢查定位器和調(diào)節(jié)閥的輸出量，確定定位器與調(diào)節(jié)閥的輸出量是否一致。定期檢查定位器及閥門(mén)附件（過(guò)濾減壓閥、電磁閥、多路轉(zhuǎn)換器、氣動(dòng)放大器、調(diào)速閥、氣控?fù)Q向閥等）工作是否正常及漏氣，保持調(diào)節(jié)閥的干凈衛(wèi)生。

3.3 常見(jiàn)故障及產(chǎn)生的原因

3.3.1 調(diào)節(jié)閥不動(dòng)作的故障及原因

（1）無(wú)氣源、無(wú)信號(hào)：氣源未開(kāi)，氣源不干凈導(dǎo)致氣源管阻塞或減壓過(guò)濾器阻塞（特別注意冬季氣源總管低點(diǎn)凝結(jié)），壓縮機(jī)故障造成的氣體壓力低，氣源總管泄漏，定位器輸出故障，控制室實(shí)際指令未發(fā)出。

（2）有氣源、無(wú)信號(hào)：調(diào)節(jié)器故障，氣源管泄漏，閥門(mén)定位器漏氣，膜片破損。

（3）定位器無(wú)氣源：過(guò)濾器堵塞，減壓閥故障，氣源管泄漏或堵塞。

（4）定位器有氣體無(wú)輸出：定位器的節(jié)氣門(mén)堵塞，放大器故障，噴嘴堵塞，電氣轉(zhuǎn)換器壞。

（5）定位器有氣源、有信號(hào)無(wú)動(dòng)作：閥芯脫落，閥桿卡死，閥桿彎曲，執(zhí)行機(jī)構(gòu)彈簧斷，填料壓太緊[2]。

3.3.2 調(diào)節(jié)閥的工作不穩(wěn)定的故障及原因

（1）氣源壓力不穩(wěn)定：氣源總管泄漏，減壓閥故障，氣源總管波動(dòng)。

（2）信號(hào)壓力不穩(wěn)定：控制系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)不匹配，調(diào)節(jié)器輸出不穩(wěn)定，PID參數(shù)調(diào)整不合適。

（3）氣源壓力穩(wěn)定，信號(hào)穩(wěn)定，但調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作仍波動(dòng)：定位器中放大器球閥磨損，尤其是增加氣體消耗時(shí)，會(huì)導(dǎo)致輸出振蕩，定位器中放大器的噴咀擋板不平行，擋板蓋不能覆蓋噴咀，定位器中電氣轉(zhuǎn)換器故障，輸出管泄露。

3.3.3 調(diào)節(jié)閥振動(dòng)的故障及原因

（1）全行程下均振動(dòng)：附近有振動(dòng)源，支撐不穩(wěn)，閥芯與襯套磨損嚴(yán)重。

（2）接近全關(guān)位置時(shí)振動(dòng)：調(diào)節(jié)閥選型CV值大，經(jīng)常在小開(kāi)度下運(yùn)行，調(diào)節(jié)閥安裝反。

3.3.4 調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作遲鈍的故障及原因

（1）定位器工作不正常；（2）填料壓蓋過(guò)緊；（3）氣源不足或者不通暢；（4）填料老化缺少潤(rùn)滑；（5）閥桿變形；（6）膜頭破損漏氣；（7）閥體內(nèi)有粘性大的介質(zhì)，有堵塞、結(jié)焦現(xiàn)象；（8）執(zhí)行機(jī)構(gòu)彈簧受力不均勻。

3.3.5 調(diào)節(jié)閥泄漏量大的故障及原因

閥芯磨損嚴(yán)重，閥座磨損嚴(yán)重，閥座密封圈破損，閥門(mén)初始化整定時(shí)未整定合適。介質(zhì)壓差太大，閥門(mén)關(guān)不嚴(yán)，閥門(mén)內(nèi)有卡異物，導(dǎo)致閥桿磨損，填料選型不合適，彈簧預(yù)緊力差，閥芯腐蝕變小，流量可調(diào)范圍變小。提升自身業(yè)務(wù)技能水平，及時(shí)掌握、了解和分析調(diào)節(jié)閥故障及產(chǎn)生原因，可以對(duì)癥采取措施予以解決，同時(shí)也可以做預(yù)防性保養(yǎng)檢修，為裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造有利條件。

4 結(jié)語(yǔ)

自動(dòng)化儀表由于自然損耗、設(shè)計(jì)誤差及運(yùn)行環(huán)境的原因，在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)發(fā)生各種故障，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)的穩(wěn)定性。因此，在化工生產(chǎn)過(guò)程中，如何分析、解決和預(yù)處理儀器出現(xiàn)的故障對(duì)化工生產(chǎn)至關(guān)重要。