自動化儀表常見故障的判斷與處理

馮德龍

（中國石油集團西南管道有限公司貴陽輸油氣分公司，貴州 貴陽 550000）

0 前言

隨著自動化儀表技術的快速發展，各類自動化儀表在工業等領域中獲得了廣泛的應用，如溫度控制儀表、流量控制儀表等[1]。而自動化儀表的長期使用，會出現一定的故障，從而不僅會影響企業生產安全，而且會影響企業的經營效益。

1 自動化儀表

自動化儀表（DCS）是以微機為核心，并集計算機信息技術、現代化科技以及自動化控制技術的通信技術為一體系統[2]。目前，在DCS 中，應用最為廣泛的是溫度測量儀表、壓力測量儀表及液位測量儀表等。

2 自動化儀表常見故障的判斷及處理措施

2.1 溫度控制儀表

對于溫度控制儀表來說，其運行的原理如圖1 所示。

圖1 原理示意圖

當該儀表常見故障為數值異常的快速波動、指示值突然變為最大或最小，或者指示值出現大幅度緩慢波動等，均可以作為該儀表發生故障的判斷依據。對于儀表數值異常快速波動現象的發生，其可能是由于調節器PID 參數調整不當或線路原因等導致的。對于指示值突然變到最大或最小，其通常可判斷為儀表系統故障。而導致系統故障發生的原因可能是由于熱電阻、熱電偶斷線、短路或者變送器失靈等導致的。對于指示值出現大幅度緩慢波動這一故障的發生，在對其原因進行判斷時，判斷思路為是否是工藝操作不當導致，是否是調節器故障導致的，以及是否是儀表工藝上的問題引發的。另外，儀表溫度指示值長時間保持不變，也可作為故障判斷的依據。這一故障的發生，其可能是由于輸出電流突然最大或最小，調節器輸出漂移，又或者是調節放大器失靈或輸出回路斷線等導致的。針對上述故障，可以采取以下處理措施。1）定期檢查溫度控制儀表的熱電阻、熱電偶是否發生損壞。對于存在損壞的設備，可通過更新測溫元件的方式予以處理。2）做好儀表接線柱腐蝕損壞情況，以及接線盒進水情況等的檢查工作。3）對于由于外部環境因素導致的故障，應做好防雷、防凍以及保溫工作，以促使儀表能夠正常運行。

2.2 壓力控制儀表

壓力控制儀表的原理如圖2 所示。該儀表的重點是蒸汽壓力調節系統。這主要是由于在化工生產領域中，其熱源主要是蒸汽，因而其壓力數值會受到總蒸汽壓力的影響。

圖2 原理示意圖

壓力控制儀表常見故障主要包括以下3 種。1）壓力指示值突然降到零且安全閥起跳。這一故障通常發生在儀表與導壓管之間。而這一故障發生的原因可能是蒸汽壓力猛增等導致的。在處理這一故障時，可手動遙控調節閥，然后再對故障進行具體的檢查和處理。2）相比于設定值來說，指示值較低，并且安全閥起跳。在對此類故障進行判斷時，應與其他相關儀表，如溫度控制儀表等進行結合。當溫度控制儀表的指示值處于正常狀態時，則可判斷這一故障發生的原因是由于安全閥沒有調好。而當溫度控制儀表的指示值均處于偏高的狀態下，而壓力指示值較真實壓力低時，其可能與壓力調節回路有關。對于上述常見故障，可采取的處理措施是調好安全閥，并對壓力調節回路的參數值進行重新整定。3）壓力指示值快速震蕩波動，其可能是由于PID 控制參數不合理、壓力操作不當等導致的。對此，應通過規范壓力操作以及合理設置PID 參數的方式予以處理。

2.3 液位儀表系統

液位儀表系統，其原理如圖3 所示。

圖3 原理示意圖

液位儀表系統的常見故障如下。1）液位指示值異常，如波動頻繁。其中，指示值波動頻繁這一故障原因判斷時，應以液面控制對象的容量作為基礎。通常情況下，容量大通常是由于參數設置整定不當導致的。而容量小時，應該先對工藝操作進行分析，在工藝操作發生變化的等情況下，故障可能是由于工藝操作不當導致的。如果工藝操作未發生變化，則可以判斷為儀表系統故障導致的。對此，應對儀表系統進行詳細的檢查。2）指示值突然變到最大或最小。對于這一故障，其處理措施基本同流量控制儀表，即先對一次表進行檢查，然后依據檢查結果，進行故障判斷。對于一次表正常，則可判斷為是二次表發生故障。當一次表與二次表一致時，則應手動控制液位，通過觀察液位變化，以進行故障判斷。當液位在一定范圍內保持穩定時，可判斷為儀表系統原因。反之，則判斷為工藝原因。對此，可采取的處理措施為定期檢查與維修，并依據故障判斷結果進行針對性處理。

2.4 成分分析儀表

成分分析儀表，又稱在線成分分析控制儀表，其組成框圖如圖4 所示。

對于該儀表來說，其故障通常是發生在樣品預處理系統中，而導致故障發生的主要原因則與溫度、壓力及樣品流量不穩定有密切的關系。同時，還與樣品中的油霧、含水情況等有關。以二氧化硫分析控制儀表為例，其故障有如下兩點。1）儀表指示值逐漸變小。當排除工藝操作原因后，其通常是由于儀表本身原因導致的。為此，可以先進行現場分析，如樣氣流量情況，當其過小乃至不存在時，可能是由于針型調節閥堵塞或干燥過濾器堵塞等導致的，因此可以通過疏通管路或者將干燥過濾器中的棉花更換等方式進行處理。2）對于儀表指示值逐漸變大這一故障，其可能是由于樣氣中含有的水蒸氣或粉塵過高導致的。總之，針對不同的自動化儀表常見故障，均應對其進行正確的判斷，并及時采取有效的處理措施。

圖4 組成框圖

3 結論

在科技和經濟迅猛發展的今天，其一方面為我國各行業，尤其是化工行業的健康持續發展創造了有利的條件，另一方面也對其自動化儀表運行與維護管理提出了更高的要求。對各類自動化儀表常見故障判斷與處理措施進行總結，其是自動化儀表正常運行與維護管理的需求，同時也是企業生產安全的要求。與此同時，對于未來準確快速地判斷自動化儀表常見故障，以及及時采取有效的措施也有重要的參考與借鑒價值。