化工自動化儀表及儀表系統常見故障分析

胡玉梅

摘要：工業自動化儀表是指在工業生產過程中對工藝參數進行檢測、顯示、記錄或控制的儀表，是化工自動化系統的重要組成部分。在實際生產中，自動化儀表一旦出現故障，化工生產往往就無法正常進行。本文闡述了對自動化系統、自動化儀表的認識，對化工自動化儀表進行了分類，并列舉了化工生產中自動化儀表系統常見的故障，并對故障進行了詳細分析，希望能夠為相關領域的技術研究人員提供一定的參考。

關鍵詞：自動化系統；自動化儀表；儀表系統；常見故障；分析

一、對化工自動化儀表的認識及分類

隨著現代科技的進步，自動化控制系統得到了越來越廣泛的應用，自動化水平已成為衡量各行各業現代化水平的一個重要標志。自動化檢測儀表系統是自動化控制系統中重要子系統之一，一般的自動化檢測儀表主要由傳感器、變送器、顯示器三個部分組成，這三個部分有機地結合在一起，缺少其中的任何一部分，都不能稱為完整的儀表。化工自動化儀表分類方法很多，根據不同原則可以進行相應的分類。按儀表所使用的能源分類可以分為氣動儀表、電動儀表和液動儀表；按儀表組合形式可以分為基地式儀表、單元組合儀表和綜合控制裝置；按儀表安裝形式可以分為現場儀表、盤裝儀表和架裝儀表；根據儀表有否引入微處理機器可分為自動化儀表與非自動化儀表；根據儀表信號的形式可分為模擬儀表和數字儀表等。儀表覆蓋面比較廣，任何一種分類方法均不能將所有儀表分門別類地劃分開來。

二、 化工生產過程中自動化儀表系統故障的判斷思路。

自動化儀表常見故障從大的方面主要可以分為以下幾類：第一，化工自動化儀表自身質量問題。第二，化工自動化儀表安裝問題。 第三，化工自動化儀表的操作問題。由于化工生產操作具有管道化、流程化、全封閉等特點，尤其是現代化的企業自動化水平很高，工藝操作與檢測儀表密切相關，操作人員通過檢測儀表顯示的各類工藝參數，諸如溫度、物料流量、容器壓力和液位、原料的成分等來判斷工藝生產是否正常以及產品的質量是否合格，根據儀表指示進行加量或減產，甚至停車。儀表指示出現異常現象（指示偏高、偏低、不變化、不穩定等）本身包含兩種因素：一是工藝因素，儀表正確地反映出工藝異常情況；二是儀表因素，由于儀表（測量系統） 某一環節出現故障而導致工藝參數指示與實際不符。這兩種因素總是混淆在一起，很難馬上判斷出故障到底出現在哪里。儀表維護人員要提高儀表故障判斷能力，除了對儀表工作原理、結構、性能特點熟悉外，還需熟悉測量系統中每一個環節，同時，應對工藝流程及工藝介質的特性、設備的特性有所了解。總之，分析現場儀表故障原因時，要特別注意被測控制對象和控制閥的特性變化，這些都可能是造成現場儀表系統故障的原因，所以，要從現場儀表系統和工藝操作系統兩個方面綜合考慮，仔細分析，檢查原因所在。

三、常見故障實例分析

1.微差壓變送器零點漂移嚴重

當多臺微差壓變送器出現嚴重零點漂移，有些出現分時段的規律性時，造成這種現象的主要原因有以下幾點：1）變送器質量不好2）導壓管路不暢通3）溫度影響4）機械位移影響。為了解決這一問題，我們首先要檢查導壓管路，檢測是否有應力的存在，如果發現有較大應力，就要進行應力消除工作。其次，變送器安裝不牢固就會產生機械位移，造成變送器零點漂移，因此需要檢查變送器安裝情況，檢查各變送器支架安裝是否牢固，如發現部分變送器支架安裝不牢固，就需要進行變送器緊固工作，此時故障基本可以被排除。

2.數字溫度（K型）儀顯示隨室溫變化

補償回路故障是導致數字儀表隨控制室溫度變化而變化的主要原因，當出現這一現象時，首先要將儀表通入標準信號判斷是否時數顯儀出現故障，如數顯儀顯示與標準信號存在較大誤差，可以判定數顯儀存在故障，對數顯儀進行維修排除故障后，如數顯儀顯示依舊隨室內溫度發生變化，則此時需要檢測補償導線是否存在故障，如通過測試現場冷端和控制室溫差發現與儀表顯示誤差相當，則可初步判斷補償導線沒有補償作用，此時需要更換補償進行故障排除。

3.雙法蘭液位變送器顯示偏高并分時段波動。

對于安裝在常壓儲罐上的雙法蘭液位變送器，若在儀表設置好后初期顯示正常，液位變化時會出現較大誤差，靜液面時分時段顯示波動，此時往往會造成溢液或空罐而造成浪費或影響生產。產生這一故障的原因主要有以下三方面：1）導壓管（毛細管）可能泄露2）介質過于粘稠3）罐體排氣不暢。進行故障分析時首先要考慮到要液位計不可能堵塞，需要著重分析液位計本身和介質性質，另外還需要考慮環境因素的影響。從液位計分時段波動的現象可以判斷出其對溫度敏感，可初步判斷可能是罐裝的導壓介質不正常，毛細管有空隙，然后將負壓法蘭移至下方觀察一段時間，如果情況有所改善，則可以判斷出為負壓毛細管有氣隙，將毛細管拆除后故障即可排除。

4.流量計不顯示。

流量計不顯示故障處理思路及處理措施：第一，檢查電源接線、電源等級，確保電源等級及接線正確；第二，檢查顯示器插鍵是否松動，若松動，便需要重新插緊顯示器插件。第三，檢查內部變壓器或保險管是否燒壞，如燒壞則需要更換變壓器或保險。同時要注意轉換器向下安裝會造成管道中液體向轉換器滲漏，造成絕緣下降，甚至短路，因此一定要嚴格按照轉換器安裝規程進行正確安裝。

5 調節閥出現故障

調節閥現場常見問題是閥不動作、震蕩、振動、動作遲緩、泄漏量大，下面逐個對這些故障進行分析：

（1）閥不動作

第一種現象是無氣源、無信號，造成這種現象的原因主要有一下3個方面：氣源未打開或氣源壓力太少；氣源含有雜質導致氣源管或過濾器、減壓閥堵塞；過濾器減壓閥堵塞或故障。

第二種現象有氣源、無法動作，此時需要根據故障現象進行相應的檢修處理：1）現象：DCS 指令信號無輸出，此時需要檢查相應的指令線；2）現象：定位器無顯示、無輸出：此時需要更換定位器；3）定位器氣路輸出泄露：則需要進行焊接工作消除泄露現象；4）現象：閥桿或閥芯卡澀、變形：此時需根據實際損壞情況進行處理或更換；5）現象：手輪位置不對：此時需要將手輪調節到釋放位置。

（2）調節閥震蕩

當氣源壓力滿足要求，指令信號也穩定，但調節閥的動作仍不穩定時，首先需要檢查定位器位置是否正確，并進行相應處理；其次檢查定位器自身是否發生故障：若定位器發生故障需要檢修或者更換定位器；此外，檢查定位器輸出管路是否漏氣，消除漏氣現象；最后檢查閥桿運動與接觸部分是否順暢，若不順暢則需要加潤滑劑或重新安裝閥桿。

（3）調節閥振動

此時可按照故障現象進行相應處理：安裝底座不穩：加固底座；附近有振動設備引起：消除振源；閥芯與襯套磨損嚴重：更換襯套；調節閥選型不對：更換合適的閥門；閥門介質流向與關閉方向相反：改變閥安裝方向。

（4）調節閥動作遲緩

此時可按照故障現象進行相應處理：氣動薄膜執行機構中膜片破損泄漏：更換膜片；執行機構中O型圈破損：更換O 型密封圈；閥體內有粘物堵塞：消除堵塞；閥桿不直導致摩擦阻力大：處理閥桿。

（5）調節閥泄漏量大

此時可按照故障現象進行相應處理：閥芯被磨損，內漏嚴重：消除內漏；閥杠長短不合適，閥未調好關不嚴：調整閥桿，調整閥；閥體內密封環壞：更換密封環；介質壓差太大，執行機構關不嚴：增大氣源，改進執行機構；閥內有異物：清除異物；氣源壓力低或接頭氣管漏氣：調整氣源，消除泄漏。

四、總結

文章探討了如何在化工自動化生產過程中檢查和處理自動化儀表的故障，為處理和判斷自動化儀表常見故障提供了一些有效的工作方法和思路。化工自動儀表作為化工生產中的重要設備，分析其常見故障并制定故障排除計劃，配合后續維護、校檢工作可顯著降低故障發生率。現代社會科技技術發展日新月異，新型自動化儀表不斷涌現，自動化儀表系統不斷升級，作為自動化控制方面的工作人員只有堅持不斷學習、與時俱進，深刻了解和掌握各種儀表的工作原理，熟悉和掌握相關工藝流程，全面分析故障原因，不斷積累維修經驗，才能在自動化儀表出現故障時做到準確快速判別及妥善處理，迅速恢復生產。

參考文獻

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