煤化工系統儀表典型故障與分析

王文龍

(同煤廣發化學工業有限公司，山西 大同 037000)

引 言

近幾年煤化工系統中的儀表設備技術水平不斷提高，煤化工儀表設備中所應用的技術也越來越多，比如傳感器技術、IT技術、信息技術以及防爆破技術等等，其功能也逐漸朝著多樣化方向發展。現階段，國內煤化工產業取得了飛速的發展，而儀表裝置是煤化工系統運行過程中無法替代的重要組成部分，儀表裝置在煤化工系統中所發揮的作用越來越重要，只有確保了儀表裝置能夠正常運轉，才可以保障生產的安全性與可靠性。因此，全面分析煤化工系統中儀表裝置故障問題，尋找故障分析的科學方法，對于預防儀表故障保障系統安全運行擁有極為重要的意義。

1 煤化工系統中儀表裝置典型故障

在煤化工系統中所使用的儀表包含有流量測量儀表裝置、壓力儀表測量裝置、溫度儀表測量裝置以及液位儀表測量裝置等，對于每一個測量儀表來說，均應當確保儀表能夠以穩定的狀態運行，這樣才能保證儀表運行的可靠性。

1.1 流量測量儀表裝置典型故障

1) 工藝介質自身的黏度不同、雷諾數不同以及密度不同等均會導致儀表測量參數出現改變，從而導致儀表測量結果存在較大誤差。

2) 進行氣體測量過程中，要是沒有考慮溫壓補償問題，則會導致設計的溫度壓力值和實際值存在差異，從而使得測量結果存在一定誤差。

3) 測量傳遞過程中，若是導壓管裝置發生堵塞、摻雜氣包以及泄露等問題，將使得儀表測量產生較大誤差。

4) 信號輸送的回路之中連接端子發生松動或者是出現腐蝕等問題，同樣將導致測量誤差出現。

1.2 壓力測量儀表裝置典型故障

使用壓力測量儀表裝置主要是對膜盒等較為敏感的一些元件進行測量，元件在不同的壓力下將會出現各種應力變形，再把這種形變信號轉化成電信號，然后將電信號作為輸送信號輸送至接受設備之中。進行壓力測量時最常應用的便是壓力變送器裝置。但是溫度低于0 ℃后，要是未能做好保溫措施，會導致引壓管道出現結冰問題，從而導致膜片發生變形，導致測試結果準確性變差，要是故障較為嚴重則需要對儀表進行更換。另外，接線端子發生松動、觸點接觸不良等均會導致壓力測量儀表裝置出現故障[1]。

1.3 溫度測量儀表裝置典型故障

在溫度測量儀表裝置中，熱電阻以及熱電偶是最為常用的儀表裝置，另外溫度測量儀表裝置還包含有溫包式、雙金屬等類型，其中熱電偶是最為常用的溫度測量儀表裝置。熱電偶裝置最為典型的故障問題是接線問題、短路問題以及斷路問題等。同時，熱電偶裝置被液面所淹沒以及套管出現結垢等，均會導致熱電偶裝置測量結果存在偏差。

1.4 液位測量儀表裝置典型故障

對于液位測量儀表裝置來說，最常見的故障是液位測量結果偏高、偏低或者是波動等故障，進行實際的測量過程中介質沸騰以及介質密度波動等均會導致虛假液位問題出現。在液位測量儀表使用時，應當關注這些因素對液位測量結果的影響。另外，導壓管道發生堵塞或者出現結晶等也會導致液測量儀表裝置出現故障[2]。

535 干擾素調節因子 8 抑制輔助性 T 淋巴細胞 17 分化在白塞病發病機制中的作用 林晨紅，管劍龍

2 基于層次分析理論的煤化工系統儀表故障分析模型構建

基于模糊評價理論設計煤化工系統儀表故障分析模型，將故障環境有關信息加以量化處理，從而制定有針對性的措施解決儀表出現的故障問題。

2.1 煤化工系統儀表各個因素加以統一處理

導致煤化工系統儀表裝置出現故障的因素非常多，應當全面分析儀表運行過程中所處的各種環境因素，同時依照下述方程式針對不同的環境指標加以統一處理，構建評價指標集合。

首先，假定{X(t),t≥0}屬于連續且有限狀態S集合，也就是X(t)是在S中取值的一個隨機過程，狀態轉移矩陣公式如式(1)、式(2)：

0≤Rij(Δt)

(1)

(2)

式中，R代表的是概率大小；ij代表的是由一種狀態而轉移至另外狀態，比如，R10代表的是由1狀態轉移至0狀態概率大小。

2.2 構建分析矩陣

2.2.1 構建分析層次

依照煤化工系統儀表裝置典型故障的完全分析結果，設定相應的權重向量，然后再對風險等級域進行全面分析，把[0,1]區間劃分成4個不同的層次，根據儀表裝置真實需求情況，再進一步對層次進行細分。分析層次如表1所示。

表1 分析層次表

2.2.2 構建評價矩陣[見式(3)、式(4)]

V=[v1,v2, ···,vm]T

(3)

Vj=yj+(zj-yj)/2

(4)

式中：V代表的是分析向量；j代表的是分析級別的個數，j=1,2,3,4。

依照上述方程能夠得出式(5)：

(5)

依照故障發生的風險定義R=P×L，能夠得到最終的模型，即式(6)：

R=∑wiPi×∑wiLi×(M1+M2)

(6)

式中：R代表的是風險大小；wi代表的是指標所對應權重大小；Pi代表的是固有風險發生可能性指標評價得分情況；Li代表的是故障風險嚴重度評價得分；M1代表的是所使用的監測措施；M2代表的是所使用的控制措施。

通過評價矩陣能夠更為精準得到煤化工系統中測量儀表在未來特定時刻發生某種故障的概率大小，也更加有助于我們對特定時期內測量儀表裝置具體運行情況加以預測，從而事先制定煤化工系統中儀表故障出現時應當采取的有效措施，并制定防止故障出現的方案，從而確保煤化工系統中儀表裝置能夠安全、可靠的運行[3]。

3 煤化工系統儀表應用時需注意的事項

1) 在儀表裝置的應用時發生故障，則要結合儀表運行的環境情況，對儀表裝置加以改進。另外，在實際使用過程中，要求相關人員必須嚴格的依照相應規范以及標準完成操作，確保儀表被有效地保護。

2) 要是測量儀表裝置中的電纜接線未能完全密封，那么將導致儀表內部會極易被雨水或者其它一些液體滲入，導致儀表之中的某些部件潤滑變差，也易引發電路故障。所以，儀表采購、安裝以及使用過程中均需要關注電纜接頭位置具體密封狀況。在儀表型號的選擇過程中，同樣應當確保電纜外徑應當和接頭的大小相互匹配。進行接頭處理過程中，應當依據規范要求確保接頭牢靠性。

3) 對于一些寒冷區域中煤化工系統來說，在進入冬季之前應當做好儀表裝置的伴熱投用工作，同時確保進入冬季之前針對一些含有殘留水分的儀表管道進行徹底排污處理。對于輸水管道應當使用打壓泵定期的向管道中打壓丙三醇等防凍物質，同時加強伴熱工作的檢查力度，避免管道發生結冰問題。

4) 要想確保煤化工測量儀表裝置故障發生概率顯著降低，應當對測量儀表裝置定期開展標定以及保養工作，按時對管路進行排污處理。進行儀表裝置維護時，要制定全面細致的儀表檢修規劃與方案，對儀表開展全面的檢查，確保儀表運行的可靠性。

5) 加強現場巡檢工作，有針對性的開展巡檢工作，對于重點儀表應當要重點監控。由于很多煤化工生產線建設的環境條件相對較差，早間與晚間存在較大溫差，而且冬季氣溫非常低，儀表運行環境相對惡劣，因此，在巡查時應當尤為關注電纜接線接頭情況以及密封情況。要對儀表的閥門進行檢查，查看是否存在震動問題；對風減壓閥門進行檢查，查看是否有污水存在；對執行裝置進行檢查，查看是否存在漏氣情況等。這些工作均為巡檢工作的內容，同時也是確保儀表可靠、穩定運行的基礎保障。

4 結語

隨著技術工藝不斷的發展，煤化工系統中儀表功能變得更為強大，儀表測量范圍以及精度等均顯著提升。在煤化工產業現代化水平不斷提升的同時，也要求儀表要更為靈敏以及精準。在儀表功能逐漸強大的同時，儀表發生故障的概率也隨之增加，對煤化工系統安全運行帶來極為不利的影響。因此，要求我們應當采用先進的故障分析方法，更加準確的掌握儀表運行狀況，并針對儀表運行中出現的問題，制定適宜的防治方案，確保煤化工系統能夠安全與可靠的運行。