化工儀表自控系統(tǒng)的故障診斷分析

馬長東 劉天星

摘要：化工自動(dòng)化應(yīng)用應(yīng)用提高了生產(chǎn)效率，對(duì)設(shè)備維修人員提出了更高的要求。由于自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備在一定程度上已經(jīng)取代了人工操作，當(dāng)自動(dòng)化設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，整個(gè)裝置都會(huì)受到很大的影響，甚至造成火災(zāi)、爆炸和傷亡等嚴(yán)重的安全生產(chǎn)事故。因此，為了保證企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益，有必要加強(qiáng)對(duì)自動(dòng)化設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)，以保證更好的服務(wù)生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：化工儀表;自控系統(tǒng);故障診斷

1 化工儀表自控系統(tǒng)的常見故障類型

1.1 流量測(cè)量與控制儀表故障

流量檢測(cè)也是一個(gè)復(fù)雜的過程，對(duì)于流量檢測(cè)設(shè)備的選擇要求也很高，具體需要參考不同的檢測(cè)方法來選擇。也有各種各樣的原則應(yīng)用于流檢測(cè)過程，包括體積法、質(zhì)量法、速度法，流體振動(dòng)原理、液體電阻原理。根據(jù)不同的測(cè)量原理和方法，需要采用不同的測(cè)量儀表。已常用的測(cè)量儀表有差壓式流量計(jì)為例。由于溫度和壓力與設(shè)計(jì)的溫度和壓力不一致，這些流量計(jì)會(huì)出現(xiàn)不同的儀表故障。溫度和壓力的原因也非常復(fù)雜。溫度和壓力是由密度、粘度和雷諾數(shù)的不同引起的。儀表的故障類型包括顯示異常波動(dòng)和漂移，儀表本身的位置變化和其他附件的因素。

1.2 壓力測(cè)量儀表出現(xiàn)的故障

壓力檢測(cè)常見故障是儀表導(dǎo)壓管堵塞和內(nèi)膜片變形。壓力檢測(cè)儀主要以標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)的形式傳遞壓力變化時(shí)儀表中敏感元件的不同變形。壓力測(cè)量儀表的常見故障是壓力測(cè)量儀表的壓力、差壓檢測(cè)部件與A/D轉(zhuǎn)換電路、電流輸出的關(guān)系并不對(duì)等，只有對(duì)輸入和輸出（輸入變送器的壓力、A/D轉(zhuǎn)換電路、環(huán)路電流輸出電路）一并進(jìn)行檢測(cè);還要考慮機(jī)械部件和集成運(yùn)算運(yùn)放的因素;也有集成IC對(duì)輸入、輸出數(shù)據(jù)的算法的因素。同時(shí)有松動(dòng)的接線部件和機(jī)械傳動(dòng)部件腐蝕、變形、銹蝕失效的原因。

1.3 液位測(cè)量與控制儀表的故障

與流量測(cè)控儀類似，液位的檢測(cè)也是一個(gè)復(fù)雜的過程，液位檢測(cè)設(shè)備的選擇也非常的高，所以有必要參考不同的檢測(cè)方法來進(jìn)行選擇。液位檢測(cè)過程中應(yīng)用的原理也不盡相同，根據(jù)不同液位測(cè)量原理選擇的液位測(cè)量儀表也不盡相同。

1.4 溫度測(cè)量與控制儀表故障

在大型化工廠儀表自動(dòng)控制系統(tǒng)中，溫度參數(shù)的測(cè)量與控制是一項(xiàng)重要的工作內(nèi)容。同時(shí)，還需要特殊的工作儀表來測(cè)量和控制溫度參數(shù)。常用的熱電阻、熱電偶，雙金屬溫度計(jì)、容積式溫度計(jì)等等。這些儀表設(shè)備在運(yùn)行過程中難免會(huì)出現(xiàn)故障。故障位置主要集中在儀表設(shè)備線路上，線路故障類型包括線路腐蝕和線路短路。對(duì)于熱電偶故障的排查有其自身有效的方法。簡單的檢測(cè)方法是檢測(cè)故障的一些電路通過使用補(bǔ)償導(dǎo)線的線。熱電偶本身的檢測(cè)也是故障檢測(cè)的重要組成部分，包括熱電偶本身電阻值的檢測(cè)，熱電偶兩端電動(dòng)勢(shì)的檢測(cè)。

2 化工儀表自控系統(tǒng)故障的應(yīng)對(duì)措施

2.1 從細(xì)節(jié)出發(fā)，對(duì)故障進(jìn)行分析

首先，結(jié)合化工儀表的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)過程，分析了產(chǎn)生故障的原因。在化工生產(chǎn)過程中，面對(duì)化工儀表，有必要對(duì)系統(tǒng)故障部件的專用儀器及工具進(jìn)行明確。熟悉儀表在生產(chǎn)加工過程中，儀表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)、性能及重要參數(shù)。線路故障檢測(cè)儀器的控制系統(tǒng)的仔細(xì)檢查和測(cè)量應(yīng)直接與介質(zhì)、傳輸電路、儀表、信號(hào)傳輸電路等接觸。

其次，化工儀表故障后，從細(xì)節(jié)判斷故障的主要原因是必要的。通過對(duì)儀表控制系統(tǒng)和顯示信息的分析，分析儀表測(cè)量不準(zhǔn)的形式，分析前后的變化。例如，當(dāng)調(diào)節(jié)閥自動(dòng)控制系統(tǒng)的化工廠儀表不能正常操作，有必要做出具體的分析;在正常操作的情況下，因?yàn)殚y位微小變化將導(dǎo)致工藝參數(shù)的影響。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況分析、判斷系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥的流量控制范圍能否滿足對(duì)正常流量的控制，如果閥門不能滿足閥門流量，需要更換新調(diào)節(jié)閥。但是，對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的仔細(xì)分析表明，前后的變化可能在很小程度上是開放的。因此，原因分析不足以解釋該故障的真實(shí)情況。通過進(jìn)一步詳細(xì)的判斷和分析，故障的原因是發(fā)現(xiàn)的指示部分閥位反饋和閥芯的磨損導(dǎo)致的差距太大，使閥門定位器的反饋信號(hào)受到影響，因此，在信號(hào)很小情況下調(diào)節(jié)閥開度相對(duì)較大。

2.2 做好儀表自控系統(tǒng)的日常維護(hù)

做好化工自動(dòng)控制系統(tǒng)的日常維護(hù)工作，確保其正確運(yùn)行，降低故障概率，保證裝置平穩(wěn)運(yùn)行。儀表控制系統(tǒng)的日常維護(hù)主要包括定期檢查和維護(hù)。根據(jù)季節(jié)變化對(duì)儀表進(jìn)行測(cè)試并準(zhǔn)備相應(yīng)的防護(hù)措施。此外，各化工裝置都做好儀表在線校準(zhǔn)工作、定期進(jìn)行校準(zhǔn)和部分部件排污、排凝工作。在工藝設(shè)備的檢查和維護(hù)過程中，要對(duì)儀表的安裝是否規(guī)范進(jìn)行重點(diǎn)檢查，全面檢查易發(fā)生故障的部位，從源頭上避免故障的發(fā)生。儀表的部件在使用時(shí)也要仔細(xì)檢查，避免出現(xiàn)故障。

2.3 從不同測(cè)量儀表出發(fā)，對(duì)故障進(jìn)行控制

為了更有效地處理儀表的故障，有必要根據(jù)不同儀表的工作特點(diǎn)進(jìn)行故障修復(fù)。例如，在分析流量檢測(cè)控制裝置的故障時(shí)，需要明確控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)。不僅要檢查儀表設(shè)備本身完好性、控制線路狀況以及DCS系統(tǒng)的運(yùn)行狀況;還要檢查儀表的安裝位置、環(huán)境溫度的變化，檢查導(dǎo)壓管（含冷凝器）系統(tǒng)的狀態(tài)，檢查儀表伴熱系統(tǒng)的影響;同時(shí)要考慮儀表控制系統(tǒng)的溫度、壓力補(bǔ)償裝置的工作狀態(tài)。

2.4 定期檢查儀表的運(yùn)行狀況

只有科學(xué)合理地使用儀表的校驗(yàn)工具，才能保證儀表檢測(cè)和控制的準(zhǔn)確性。因此，當(dāng)儀表控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，有必要檢查儀表控制系統(tǒng)各設(shè)備、管道及輔助設(shè)備是否正常運(yùn)行。例如，對(duì)于溫度檢測(cè)儀表，應(yīng)根據(jù)介質(zhì)的需要和具體環(huán)境，特別是對(duì)介質(zhì)本身是否有溫度不均（物料凝結(jié)凝聚、設(shè)備內(nèi)結(jié)垢）和良好的接觸溫度檢測(cè)部件，溫度檢測(cè)部件的本體的故障;同時(shí)還要檢查溫度測(cè)量線路是否銹蝕、積塵、接觸不良、短路、斷路的情況，另外還要考慮是否會(huì)受到環(huán)境的濕度、化學(xué)性質(zhì)對(duì)線路的影響，從而導(dǎo)致儀表測(cè)量失準(zhǔn)。

2.5 利用DCS等控制系統(tǒng)

采用DCS系統(tǒng)提高儀表自動(dòng)控制系統(tǒng)故障原因判斷的準(zhǔn)確性。特別是對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)儀表自動(dòng)控制系統(tǒng)，DCS等控制系統(tǒng)提供的有效信息可以在較短的時(shí)間內(nèi)檢測(cè)出故障的原因和問題。此外，DCS等系統(tǒng)的報(bào)警和歷史運(yùn)行記錄也為故障檢測(cè)、分析、判斷和故障處理提供了詳細(xì)的數(shù)據(jù)和技術(shù)支持。另外，對(duì)于DCS系統(tǒng)來說，應(yīng)注意電源冗余，并檢查報(bào)警提示，防止出現(xiàn)故障時(shí)不能及時(shí)運(yùn)行。軟件和數(shù)據(jù)也應(yīng)及時(shí)備份。

3 結(jié)語

總之，隨著技術(shù)水平的不斷提高，化工企業(yè)的自動(dòng)化水平越來越高，各種儀表自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用也越來越廣泛。化工廠儀表自動(dòng)控制系統(tǒng)與生產(chǎn)過程緊密結(jié)合，其穩(wěn)定性和可靠性將直接影響到化工企業(yè)生產(chǎn)的安全穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)：

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[2]張永健.分析大型化工裝置儀表自控系統(tǒng)的故障處理[J].科技風(fēng)，2017，（15）：161.

（作者單位：吉林石化公司有機(jī)合成廠1

吉林吉化建修有限公司2）