大型設備裝置儀表自控系統(tǒng)的故障及應對措施

張正志

（蘭州助劑廠有限責任公司 甘肅省蘭州市 730079）

1 大型設備裝置儀表自控系統(tǒng)的故障

對于助劑廠來說，儀表自控系統(tǒng)要經常檢測溫度、液體、壓力等物理參數。在此過程中儀表自控系統(tǒng)難免會出現一些問題，以下是我就儀表自控系統(tǒng)應用中的一些常見故障進行了歸類整理。

（1）溫度控制儀。溫控儀可以分為雙金屬溫度測量儀、熱電偶測量儀以及熱電阻測量儀三種，由于企業(yè)的需求不同在使用方法上也存在一定的區(qū)別，發(fā)生的故障也是不盡相同的。但是從原理上來說，溫控儀的常見故障可以分為兩種：一是出現短路現象，二是線路出現腐蝕現象。若是想進一步確認故障類型可以切斷熱電偶，進行補償導線短接，觀察儀表顯示溫度，若是顯示室溫則表示溫控表內部結構正常無故障，反之則不是。

（2）流量測量儀表。流量測量儀相較于其他儀表來說類型繁雜，故障類型也較為復雜，但是總體來看常見的故障一般為指針出現異常波動情況，從而出現讀數誤差。通過分析流量測量儀的工作原理以及制作工藝，我們發(fā)現出現這種故障的原因多數為導壓管泄漏、電磁流量計電極結垢、管線振動、工藝本身的密度、雷諾數、粘度及氣體測量的溫度壓力等出現問題導致流量測試儀表出現故障。所以要想保證流量測試儀表的精準度，就要保證儀表的回路接線端的穩(wěn)固與安全。

（3）液體測量儀表。液體測量儀表可以分為浮力液位計(采用浮力原理借用浮筒及浮子測量)、超聲波液位計(采用波傳遞原理)等。由于液體測量儀表的工作原理會出現液位波動大以及測量值偏差較大等常見故障。我們可以通過視鏡觀察的方式來進一步排查液體測量儀的故障原因。

（4）壓力測試儀。壓力測量表通過儀表內部的敏感元件感應壓力而產生的形變，進一步轉變?yōu)殡娦盘柕男问捷斔统鋈ァ；诖耍肱袛嗍欠袷菈毫y試儀出現故障就要觀察導壓管是否出現堵塞現象，內部膜片是否完整無變形、無破損等現象。現階段，大型的化工設備裝置儀表控制系統(tǒng)主要依靠壓力開關來控制壓力測量儀的運行。所以要想保證壓力測試儀表的正常運作，就要保證壓力開關的觸點接觸性良好、觸點穩(wěn)固，機械能傳動部件運行良好，無腐蝕、無變形無銹跡。

2 大型設備裝置儀表自控系統(tǒng)的故障應對措施

當大型化工設備中裝置的儀表自控系統(tǒng)出現故障時，我們要先進行故障類型判斷，在選取出最佳的故障解決方案來應對復雜的作業(yè)環(huán)境。總體來說化工儀表自控系統(tǒng)可以主要從以下幾個方面入手：

（1）掌握化工儀表的零部件性質以及工作原理。儀表自控系統(tǒng)發(fā)生故障的原因多數是因為其自身的運行部位故障導致的。因此在排除儀表故障時，維修人員首先要對儀表的作業(yè)原理、結構特點、材料性能以及一些重要的參數等有一個精準的認知，可以準確的通過儀表的故障特征來判斷故障位置以及原因。這就要求維修人員對于自動化儀表具有專業(yè)的知識儲備，以專業(yè)的角度對與被測物質直接接觸的部位、易損件、電路、信號傳送部位等要進行仔細的檢測與排查。

（2）定期對儀表自控系統(tǒng)進行養(yǎng)護與檢測。大型設備裝置儀表自控系統(tǒng)之后企業(yè)要根據使用途徑、檢測物的特性制定詳細的系統(tǒng)養(yǎng)護規(guī)范。通過定期的系統(tǒng)養(yǎng)護與檢測及時的發(fā)現安全隱患，力爭將故障發(fā)生幾率降到最低。分布式控制系統(tǒng)由于其精準的檢測結果以及耗費時間短等特點，被許多化工企業(yè)應用在儀表控制系統(tǒng)的檢測過程中，通過定時對生產技術、生產操作流程以及各元件、零部件的綜合檢測將故障發(fā)生幾率降到最低，極大的提升工作效率降低企業(yè)運營成本。日常養(yǎng)護是化工企業(yè)降低維修損耗，保障機械安全作業(yè)的基礎。在日常進行儀表養(yǎng)護時，要從全方位細節(jié)處出發(fā)，對易出現故障的部件進行重點檢查，對于直接接觸被測物質的部位要做好損耗評估記錄，及時更換損耗程度大的零部件，防止出現機械故障。企業(yè)可以培養(yǎng)具有專業(yè)儀表維修技能的專項人才，制定合理的日常儀表養(yǎng)護制度。第一，嚴格把控儀表自控系統(tǒng)的清潔程度，及時替換受損的零部件；第二，依據季節(jié)環(huán)境變換把控環(huán)境變化對于儀表的影響程度，做到事先預測零部件使用壽命，并進行及時維修及更換，有效的降低儀表自控系統(tǒng)的事故發(fā)生頻率。

（3）通過儀表自控系統(tǒng)的特點進行檢修。由于每個儀表的作業(yè)方式不同導致其內部結構也是完全不同的。在進行儀表故障排查時要緊密聯系儀表的結構特性與運行方式，對于結構精密儀表要有針對性的進行故障檢測。對于化工企業(yè)來講，大型機械裝置的自動化儀表類型較為復雜，這就間接提高了對維修人員的工作質量的要求。要想將維修工作做到更好，就要具有針對性檢查的能力。例如當機械的加熱系統(tǒng)出現事故時，維修人員要明確加熱系統(tǒng)的運行環(huán)境、作業(yè)方式以及故障現象。依據加熱系統(tǒng)的作業(yè)方式，溫差超過5時停止運行的特點，來采取相應的故障預防措施，防止出現停爐現象。維修人員可以利用DCS 系統(tǒng)來進行故障原因的判斷，依據DCS 系統(tǒng)的警報、歷史操作記錄等細節(jié)信息作為參考，進行故障分析及排除。

（4）保證自動化儀表安裝的合理性以及科學性。在日常進行故障檢測時不可忽略對儀表安裝的合理性進行檢查，對于儀表自控系統(tǒng)中各附屬設備、電路管線、檢測設備的安裝是否科學合理。就自控化流量儀表而言，其前后端導壓管都要依據作業(yè)環(huán)境以及被測物質的特性進行安裝調試，排除因被測物質的化學、物理性質而出現故障。此外對于DCS 系統(tǒng)的指示電源、警報系統(tǒng)也要進行定期檢查，歷史維修檢測結果及時進行備份處理，爭取將故障損失降到最低。

3 提高儀表自控率的方法

（1）檢測元件的影響及應對方式。檢測元件是通過將被控物質的參數加以監(jiān)測并變送處理，再將實際檢測的參數與預期設定的參數進行數據分析比較，將二者之間的差異傳輸到控制器元件中，以此來完成一個作用運行周期。在此過程中若是出現檢測結果不夠精準的現象，就會使運算處理結果出現偏差，輸出過程傳遞錯誤的信息，導致被控參數不準，進而出現設備運行故障。要嚴格把控環(huán)境變化以及工藝變化對于檢測元件與控制對象的影響程度，避免出現回路不能有效完成自控工作的現象。在選擇檢測元件時要結合實際作業(yè)環(huán)境，選擇最適宜的檢測元件。譬如，在進行蒸餾釜運行溫度控制時，多數情景是對蒸餾釜裝置中溫度以及夾套蒸汽的問題進行串級控制。通過串級控制可以有效解決檢測元件的滯后性，但是連接過程就會變得相對復雜，并且PID 參數調節(jié)將變得相對困難。我們要結合不同工藝的運行特點來選擇最合適的檢測元件。

（2）控制器的影響及應對方式。在整個回路控制中，控制器是為了確保PID 參數的科學性以及合理性而存在的。在進行控制器參數設定中，我們要對系統(tǒng)運行狀況有一個全面徹底的了解，通過系統(tǒng)的實際檢測數據來制定合理的調節(jié)參數。對于系統(tǒng)的響應效果也要有一個全面的檢測，將前一峰值與相鄰峰值的比例控制在4:1的范圍內，并保證比例度 P 與比例放大倍數 K 之間保持如下關系：P=1/K。當整個過渡狀態(tài)平穩(wěn)運行之后，在以加積分的形式進行余差消除，以加微分的形式保證系統(tǒng)的控制質量。首先將P 控制器元件的放大倍數設定為相對較小的數值，通過不斷增加K 值來獲取最佳的曲線變化趨勢。針對 PI 控制器元件，先將積分時間 T1 設置為 0，以純比例作用調節(jié)放大倍數，確保趨近于 4:1 衰減曲線，再降低K 值，調節(jié)積分時間 T1 數值直至得到 4:1 衰減曲線。針對PID 控制器元件，先將微分時間 T2 設置為 0，依照 PI 作用試湊出 K 以及 T1 參數，之后通過增大放大倍數，T1 進行適當的減少，對過渡曲線變化趨勢進行實時觀測，直至獲得滿意的曲線。在參數整定之前要確保傳感器元件以及執(zhí)行器元件的合理運作，在儀表正常運行的前提下以手動的方式來對測量過程加以把控，以獲取更加穩(wěn)定可靠的參數。并暫時將積分調節(jié)關閉，依據以往經驗進行K 值設定，要準確得出回路控制采用的方式是否為負反饋控制方式。

（3）控制對象的影響及應對方式。一般來說，控制對象是一個較為完整的系統(tǒng)，但是影響控制對象的因素較為復雜多樣。譬如，在對控制反應器中床層溫度參數進行把控過程中，進料的溫度、質量、催化劑的類型、反應過程的溫度變化等都可以影響床層溫度參數。若參數變化幅度較小，則可以進行系統(tǒng)自動調節(jié)；若變化幅度較大的，則不能進行自動化控制。若是能夠選取出合理的操縱參數，并進行適當的人為干預則可以有效的將控制對象參數變化控制在合理范圍內。

綜上所述，要想對大型化工器械裝置儀表自控系統(tǒng)，就要求我們不斷的去了解整個產品的生產工藝、相應的器械作業(yè)方式以及電氣設備運行結構。由于儀表自控系統(tǒng)的復雜性，在排除故障過程中就要進行全方面的檢查，結合儀表的結構、工藝、物理參數以及運行特征，通過針對性的故障分析判斷來提高儀表故障處理速率，最大程度的減少經濟損失。