大型化工裝置儀表自控系統(tǒng)的故障應(yīng)對措施

彭曉陽(中石化第四建設(shè)有限公司電氣儀表工程公司，天津 300270)

0 引言

信息技術(shù)的發(fā)展為化工企業(yè)自控儀表生產(chǎn)技術(shù)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，化工產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)在裝置上安放儀表自控系統(tǒng)，對化工裝置的各項(xiàng)數(shù)值進(jìn)行精確的監(jiān)測，并且自控系統(tǒng)可以將監(jiān)測的數(shù)據(jù)反饋到總控制系統(tǒng)。當(dāng)數(shù)值存在異常時(shí)，總控制系統(tǒng)會下達(dá)指令，關(guān)閉有問題的裝置，但儀表自控系統(tǒng)容易出現(xiàn)故障問題，是化工產(chǎn)品安全生產(chǎn)的重要隱患。所以要對自控系統(tǒng)出現(xiàn)的故障分析，并且提出故障處理措施。

1 大型化工裝置儀表自控系統(tǒng)的現(xiàn)狀

隨著科技的創(chuàng)新與時(shí)代的進(jìn)步，現(xiàn)如今儀表自控系統(tǒng)技術(shù)也得到了應(yīng)用，已在企業(yè)的裝置中大規(guī)模使用。控制系統(tǒng)在化工業(yè)中有嚴(yán)格的制度，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)已經(jīng)做到了將儀表自控系統(tǒng)相結(jié)合起來，使自控系統(tǒng)得到自動化的發(fā)展。儀表自控系統(tǒng)的應(yīng)用促使化工企業(yè)制造更有效率，自控系統(tǒng)也在日益普及，這使我國的科技水平又上升了一個(gè)層次，但仍有進(jìn)步空間[1]。因此，要在原有技術(shù)上不斷完善、不斷改革、不斷創(chuàng)新，大型化工裝置儀表自控系統(tǒng)的市場還在不斷擴(kuò)大，可以看到相當(dāng)不錯(cuò)的發(fā)展前景，這也為我國自控系統(tǒng)的發(fā)展指明了明確的發(fā)展方向。研究大型化工裝置儀表自控系統(tǒng)的故障處理具有深遠(yuǎn)意義。

2 儀表自控系統(tǒng)設(shè)備良性運(yùn)轉(zhuǎn)的重要意義

國家安全監(jiān)管總局于2014年11月印發(fā)了《關(guān)于加強(qiáng)化工安全儀表系統(tǒng)管理的指導(dǎo)意見》(簡稱《意見》)?！兑庖姟分性敿?xì)論述了化工安全儀表系統(tǒng)管理的相關(guān)工作內(nèi)容，將化工安全儀表系統(tǒng)管理工作放在核心位置上，不斷地加強(qiáng)對安全儀表系統(tǒng)全生命周期的高效監(jiān)管，建立健全儀表保護(hù)機(jī)制，使儀表自控系統(tǒng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定、安全運(yùn)行?！兑庖姟酚“l(fā)以后，推動化工企業(yè)實(shí)現(xiàn)了快速的發(fā)展，大幅度提升了化工企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)力，為企業(yè)創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益?；て髽I(yè)為了實(shí)現(xiàn)迅猛發(fā)展，對儀表自控系統(tǒng)的平穩(wěn)、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)起到了積極的影響。

因?yàn)橹挥醒b置能夠進(jìn)行合理的動作與測量，才能夠促進(jìn)整個(gè)儀表自控系統(tǒng)進(jìn)行良性的運(yùn)行，并積極采取相應(yīng)措施以防止儀表自控系統(tǒng)的故障出現(xiàn)，使企業(yè)的故障參數(shù)都限制在很小的范圍以內(nèi)，使企業(yè)的安全效益、經(jīng)濟(jì)效益與產(chǎn)品價(jià)值實(shí)現(xiàn)了高速的發(fā)展。這就需要儀表自控系統(tǒng)運(yùn)行管理人員必須要熟練掌握裝置的有關(guān)信息，如果發(fā)生了故障，就能夠在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)故障，并找出故障處理的有效措施，從而使得企業(yè)全部的儀表自控系統(tǒng)都能夠進(jìn)行正常的運(yùn)行。儀表自控系統(tǒng)設(shè)備使用管理人員不但要具備高超的專業(yè)技能，同時(shí)也要具有社會責(zé)任心和使命感，認(rèn)真搞好對儀表自控系統(tǒng)設(shè)備的日常維修管理，通過積極采取相應(yīng)的保護(hù)措施，能夠使設(shè)備故障零出現(xiàn)，使企業(yè)的正常生產(chǎn)活動得到更有效的維持。通過積極采取相應(yīng)的預(yù)防措施保養(yǎng)儀表自控系統(tǒng)設(shè)備，不僅能夠減少故障的出現(xiàn)概率，同時(shí)也能夠使儀器設(shè)備的壽命得到不斷地增長，為企業(yè)發(fā)展提供更高的經(jīng)濟(jì)效益[2]。

3 化工裝置儀表自控系統(tǒng)出現(xiàn)的故障

3.1 變送器故障問題

變送器的故障問題主要是差壓變送器傳感器的膜片變形，差壓變送器的監(jiān)測原理是通過內(nèi)部膜片的變形程度對裝置內(nèi)部的壓力變化進(jìn)行監(jiān)測，膜片的變形狀態(tài)會轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，信號會通過儀表自控系統(tǒng)反饋到總控平臺內(nèi)，實(shí)現(xiàn)化工裝置的儀表自控系統(tǒng)控制。當(dāng)差壓變送器內(nèi)的膜片出現(xiàn)變形，無法有效監(jiān)測裝置工作時(shí)內(nèi)部的壓力差，電信號產(chǎn)生的數(shù)值也會產(chǎn)生錯(cuò)誤，進(jìn)而影響到裝置運(yùn)行的安全性。差壓變送器內(nèi)的導(dǎo)管堵塞會造成敏感元件出現(xiàn)波動，電信號出現(xiàn)錯(cuò)誤，總平臺內(nèi)部監(jiān)測的數(shù)據(jù)信息也存在錯(cuò)誤，影響最終的指令[3]。

3.2 溫度控制表故障

溫度是化工生產(chǎn)中的重要因素，溫度儀表可以對化工產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)溫度監(jiān)測，確保產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)過程的安全。溫度控制儀表出現(xiàn)的主要故障有內(nèi)部短路、接線被化學(xué)氣體腐、液面淹沒熱偶等故障問題，針對熱電偶的故障問題，將熱電偶的故障位置斷開，補(bǔ)接導(dǎo)線，確定故障發(fā)生的位置，并且判斷是否因?qū)Ь€問題造成的故障。

3.3 液位儀表故障

在化工產(chǎn)品制作的過程中會使用大量的化學(xué)液體，在化學(xué)液體反應(yīng)時(shí)避免液體泄漏是化工生產(chǎn)的關(guān)鍵。液位儀表的種類繁多，不同類型的儀表出現(xiàn)故障時(shí)的狀態(tài)不同，主要表現(xiàn)為液位數(shù)值出現(xiàn)較大的波動，數(shù)值顯示模糊等問題。儀表自控系統(tǒng)液位儀表出現(xiàn)故障可能由于系統(tǒng)反應(yīng)遲緩，數(shù)據(jù)更新較慢，指令下達(dá)延遲的原因，故障的處理措施需要結(jié)合不同類型的液位儀表給出不同的故障處理方案[4]。

3.4 流量儀表故障問題

化工生產(chǎn)時(shí)需要對化學(xué)氣體、液體等物質(zhì)的流量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，從而控制化學(xué)反應(yīng)的速度，確?；どa(chǎn)的安全性。流量儀表自控系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)容易出現(xiàn)變送器無法正常的顯示數(shù)值等問題，出現(xiàn)故障的主要原因可能是氣體的溫度過高或者過低、化學(xué)物質(zhì)的密度以及化工裝置內(nèi)的壓力值異常都會造成儀表故障，出現(xiàn)不正常的流速。異常的化學(xué)物質(zhì)流速如果沒有及時(shí)處理，會造成設(shè)備腐蝕嚴(yán)重出現(xiàn)泄漏，導(dǎo)壓管道受到腐蝕出現(xiàn)壓力值降低等問題，造成儀表自控系統(tǒng)出現(xiàn)更嚴(yán)重的故障。

3.5 壓力儀表自控系統(tǒng)出現(xiàn)的故障

在使用的各種自動儀表裝置當(dāng)中，一旦在設(shè)備當(dāng)中的作業(yè)過程產(chǎn)生非正常情況，或者自控系統(tǒng)的具體數(shù)字信息和設(shè)定值之間出現(xiàn)偏差，就可能導(dǎo)致自控系統(tǒng)當(dāng)中的儀器設(shè)備出現(xiàn)數(shù)字信息檢測不正確或者不準(zhǔn)確的故障。舉例說明，在各種氣壓儀表自控系統(tǒng)當(dāng)中，一旦在具體的技術(shù)動作方面，或者氣體調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)置等操作條件當(dāng)中發(fā)生了問題，將會導(dǎo)致指示的不正確或者快速震蕩變化等重大現(xiàn)象，而同時(shí)，由于管道阻塞或者人為操作失誤等的現(xiàn)象，同時(shí)還會導(dǎo)致壓力指示的存在最大和最小兩端誤差，或者導(dǎo)致指示震蕩變化速率過大的現(xiàn)象，那么在發(fā)生這些情形時(shí)，就一定要及時(shí)做好技術(shù)動作檢測工作，并更改所使用的技術(shù)動作方法，不然很容易就會給氣壓儀表自控系統(tǒng)造成不良影響[5]。

4 化工儀表系統(tǒng)故障處理基本步驟

化工儀表測量和控制系統(tǒng)的故障處理復(fù)雜多變，因此要有正確的分析方法和思路。

首先，處理故障過程中，要對相關(guān)儀表系統(tǒng)的生產(chǎn)過程、生產(chǎn)工藝情況和條件了解清楚、熟記于心，了解儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)意圖以及儀表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、性能和參數(shù)的要求等。這些都必須在平時(shí)注意積累。

其次，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，要向技術(shù)人員具體了解故障現(xiàn)象，以及發(fā)生故障前后的具體狀況。檢查儀器相關(guān)信息如報(bào)警、趨勢，結(jié)合故障前后是否突變或緩慢變化。觀察及其相關(guān)的儀表指示、報(bào)警和趨勢。根據(jù)這些信息來確定問題的根源，確定過程波動引起的操作的結(jié)果。

最后，結(jié)合故障儀器或控制的特點(diǎn)，判斷可能引起故障的原因。故障檢測主要包括直接接觸測量介質(zhì)的物理傳輸電路、儀器本身、模擬傳輸信號電路等幾個(gè)方面。對監(jiān)管機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)，重要的是要特別注意測試和改變控制閥控制對象的特點(diǎn)，考慮PID控制參數(shù)的影響等。這些都是現(xiàn)場儀表系統(tǒng)故障的引發(fā)原因[6]。

5 處理化工裝置儀表自控系統(tǒng)故障的措施

5.1 結(jié)合儀表類型制定故障處理措施

大型化工裝置在運(yùn)行時(shí)需要種類不同的儀表對內(nèi)部的溫度、壓力、流量等進(jìn)行單獨(dú)控制，所以化工儀表自控系統(tǒng)的種類較多，而且安裝較為復(fù)雜，出現(xiàn)故障的類型也各不相同，不同儀表的自控系統(tǒng)安裝特點(diǎn)都不盡相同。所以在處理自控系統(tǒng)的故障時(shí)，要結(jié)合化工產(chǎn)品生產(chǎn)的特點(diǎn)、化學(xué)物質(zhì)的特性、化工產(chǎn)品的生產(chǎn)流程確定儀表類型，明確儀表自控系統(tǒng)的原理、性能、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、相關(guān)參數(shù)，并且對故障逐一排查。在儀表故障檢查時(shí)要確保足夠的安全，停止設(shè)備運(yùn)行，避免進(jìn)一步的化學(xué)反應(yīng)。故障檢查時(shí)重點(diǎn)檢查與化學(xué)物質(zhì)直接接觸的位置，檢查是否出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，對系統(tǒng)的測量回路和傳輸回路進(jìn)行故障排查，確定故障位置再進(jìn)行故障的處理[7]。

5.2 選擇合適的自控設(shè)備

儀表設(shè)備的選擇要與化工生產(chǎn)時(shí)的化學(xué)物質(zhì)溫和，如果化工生產(chǎn)時(shí)的化學(xué)物質(zhì)腐蝕性較強(qiáng)、溫度較高，儀表設(shè)備在選擇時(shí)要選擇耐高溫、耐腐蝕的設(shè)備。例如，電容液位計(jì)在尿素生產(chǎn)時(shí)，在設(shè)備使用時(shí)壽命較短，經(jīng)常出現(xiàn)故障問題，通過技術(shù)人員檢測后發(fā)現(xiàn)，測量電機(jī)溫度的材料在溫度超過100 ℃時(shí)會變形，甲銨液體出現(xiàn)滲漏的情況，當(dāng)液體滲透到內(nèi)部會形成電介層，從而出現(xiàn)了電極電容不穩(wěn)定的情況，導(dǎo)致儀表出現(xiàn)故障問題。在故障解決時(shí)，更換了更耐高溫的電機(jī)絕緣材料，解決了故障問題。

5.3 DCS控制系統(tǒng)的維護(hù)

DCS控制系統(tǒng)要定期維護(hù)與檢修，對報(bào)警系統(tǒng)的提示燈、電源以及設(shè)備定期檢查，了解設(shè)備是否完好，在維護(hù)與檢修時(shí)要注意部分系統(tǒng)大修之后不能使用OAT程序，避免程序出現(xiàn)混亂。如果系統(tǒng)內(nèi)多個(gè)CL出現(xiàn)故障，需要對HM的源代碼進(jìn)行故障檢測，分析故障出現(xiàn)的原因，并且使用備份好的源代碼修補(bǔ)出現(xiàn)故障的代碼，確保系統(tǒng)能夠正確運(yùn)行。及時(shí)更新系統(tǒng)數(shù)據(jù)，對系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)庫內(nèi)容、算法以及網(wǎng)絡(luò)通訊等模塊及時(shí)檢查與更新，確保數(shù)據(jù)共享順利進(jìn)行，提高系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)的采集能力，尤其是故障信號的采集。DCS自控系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)庫工具軟件生成數(shù)據(jù)庫文件，在故障處理后將處理后的數(shù)據(jù)信息錄入到數(shù)據(jù)庫內(nèi)，不斷完善數(shù)據(jù)庫資料，為下一次的故障處理提供科學(xué)的解決方案[8]。

5.4 制定完善的維護(hù)制度

為了減少儀表自控系統(tǒng)出現(xiàn)故障的頻率，需要制定完善的維護(hù)制度。定期對設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)，檢查自控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)能夠減少故障的產(chǎn)生，設(shè)備與系統(tǒng)的運(yùn)行與天氣、環(huán)境、季節(jié)有著密切關(guān)系，當(dāng)外界溫度過低、過高時(shí)也需要檢查設(shè)備是否按照正常的程序運(yùn)行。然后，制定儀表校檢的時(shí)間，定期檢測儀表的準(zhǔn)確度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障問題，并且及時(shí)解決。做好儀表的排污工作，避免雜質(zhì)影響儀表運(yùn)行時(shí)的精確性。最后，定期檢查自控系統(tǒng)是否出現(xiàn)漏洞，并且更新系統(tǒng)內(nèi)的代碼數(shù)據(jù)，提高自控系統(tǒng)的先進(jìn)性，避免經(jīng)常出現(xiàn)自控系統(tǒng)故障。

5.5 加大自動診斷技術(shù)在儀表設(shè)備中的應(yīng)用力度

在當(dāng)前自動化技術(shù)高速發(fā)展并且全面廣泛應(yīng)用的大背景下，在化工企業(yè)當(dāng)中的電氣儀表裝置更需要將智能檢測儀表等現(xiàn)代化技術(shù)設(shè)備運(yùn)用到自動化體系之中。而在各種自動儀表的使用流程當(dāng)中，自動檢測技術(shù)就是其較為關(guān)鍵的部分，通過利用自動儀表所擁有的自動檢測技術(shù)，它能夠通過多種多樣的檢測方法以及測試方案，來對系統(tǒng)中所形成的信號故障加以感應(yīng)，進(jìn)而提高了維修工作的質(zhì)量和工作效率。尤其是在現(xiàn)代信息技術(shù)的提升改造之下，通過自動檢測技術(shù)更加可以在第一時(shí)間查尋出自動儀表設(shè)備中出現(xiàn)的重大信息故障，并做出相應(yīng)的報(bào)警處置，從中能夠發(fā)現(xiàn)，通過自檢測技術(shù)的有效應(yīng)用，不但可以促使自動儀表技術(shù)與設(shè)備進(jìn)行更為全面的發(fā)展，對儀器設(shè)備維修保養(yǎng)等管理工作的進(jìn)行，也具有非常積極的意義[9]。

6 結(jié)語

綜上所述，化工企業(yè)在生產(chǎn)時(shí)會使用儀表自控系統(tǒng)對生產(chǎn)過程進(jìn)行控制，提高化工產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量，并且保障化學(xué)反應(yīng)時(shí)的安全性，但不同的儀表自控系統(tǒng)各有不同，出現(xiàn)的故障問題也具備復(fù)雜性的特征，因此在處理故障時(shí)要了解化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程、化工原料，結(jié)合原料與化工生產(chǎn)過程分析儀表自控系統(tǒng)特點(diǎn)，并且給出科學(xué)的故障處理措施。