化工生產中儀表自動化控制常見故障分析與維護

趙曉蘭

中核四0四有限公司 甘肅嘉峪關 732850

在我國經濟產業結構中，化工行業占據著至關重要的地位，不僅有效推動了社會經濟的進步，還與人們的生活有著密不可分的聯系。當前，隨著科技水平的不斷提升，自動化技術得到了極大的發展，在化工生產中也得到了廣泛的應用，極大地促進了我國化工生產水平的提升，自動化儀表作為化工自動化生產中的重要設備，如何有效地對其進行檢修和維護，成了制約化工企業平穩進行生產活動的重要問題，在這樣的情況下，對化工企業自動化儀表的檢測和維修展開討論，具有非常重要的積極意義。

1 化工自動化儀表概述

化工自動化儀表指的是具備儀表功能的自動化設備，其本質上是一個具備信息輸出功能的工具，其主要工作原理在于通過信號轉化的方式，將化工生產過程中的相關參數進行輸出，以實現對化工生產過程準確地控制。化工自動化儀表根據其功能的不同有不同的分類，在化工生產過程中，主要有溫度儀表、流量儀表、壓力儀表等幾種，均發揮著非常重要的作用[1]。我國對化工儀表的應用比較早，在傳統的化工生產過程中，機械式、感應式的儀表應用較多，隨著信息技術的不斷進步，自動化儀表憑借可記憶性以及數據處理等功能逐漸替代了傳統的儀表，在現代化工生產中得到了廣泛的應用。

2 化工自動化儀表的特點

化工自動化儀表是具有較完善功能的自動化技術工具，一般具有數種功能，包括測量、顯示、記錄或測量、控制、報警等。同時，化工自動化儀表本身是一個系統，也是整個自動化系統中的一個子系統。

化工自動化儀表主要具備以下特點：①種類繁多。除溫度、壓力、流量和物位等熱工參數外，還有許多與產品質量有關的物性如濃度、酸度、濕度、密度、濁度、熱值以及各種混合氣體成分等參數[2]。②條件特殊。除常溫、常壓和一般性介質外，還有高溫、高壓、深冷、劇毒、易燃、易爆、易結焦、易結晶、高黏度及強腐蝕的介質。③要求較高。化工參數變化一般較緩慢，但也有不少劇烈、快速的反應過程，要求化工儀表具有快速動態響應性能。④功能強大。可以對化工工程的所有環節進行控制，且能夠快速實現復雜程度較高的計算。

3 化工儀表自動化控制的主要流程

3.1 儀表的選擇與控制技術

儀表選取的合理程度直接關系著化工儀表自動化控制的效率效果。例如在需要嚴格控制溫度的化工生產實踐中，必須引入溫度儀表進行生產溫度數據的測量，避免由于溫度過高/過低所導致生產安全事故、化學反應不完全等問題的發生。在這樣的情況下，應當選用精準程度更高的雙金屬溫度計，保證溫度數據采集的準確性。在進行物位測量時，要參考生產中的物料狀態完成測量機的選定，還要加設不同功能的物位儀表。例如當在化工生產中需要測定固體與液體交界面具體位置的情況下，必須要納入物位儀表，以此維護化工生產的安全性以及效率效果。

3.2 現場自動化線路布設

化工生產中應用的自動化控制系統需要現場自動化線路的支持，布設過程中不僅要敷設實體線路，還要完成信息化網絡線路的規劃。現場自動化線路布設的要點如下：著重確保自動化線路可以實現所有化工儀表運行數據信息的采集，且能夠與人機界面、計算機系統保持暢通連接狀態[3]；若引入FCS現場總線控制系統，則可以在現場總線控制系統以及控制回路中加入化工儀表以及化工生產儀器。通過這樣的方式，能夠促使化工儀表運行數據迅速、準確地傳遞至人機界面中，提升相應數據信息的利用率，并保證化工儀表自動化控制的科學性與實效性。

3.3 人機界面處理系統

利用人機界面處理系統，能夠更為全面地處理現場總線采集到的所有化工儀表運行數據，并結合編程系統所發出的指令完成數據反映。例如當現場總線中提供的溫度信號存在過高問題時，在人機界面中編寫程序的支持下，可以迅速完成溫度信號的接收與控制，向相關工作人員發出高溫報警。同時，依托系統中包含的降溫設備，自動完成高溫問題處理，使得溫度在較短時間內自動恢復至正常水平。

4 化工生產中儀表自動化控制常見故障

4.1 溫度儀表故障

溫度儀表常見的故障為示數不準確、達不到工作技術標準，導致該問題的主要原因有兩個方面。一方面是由于溫度的示數變化幅度較高，由于變化的幅度較大導致實際的溫度讀取的難度增加，進而出現了讀數故障，該故障可能是內部連接線路故障，也可能是溫度補償設計不足等因素，同樣也會受到熱電阻、熱電偶的影響而出現錯誤[4]。值得注意的是，設備老化往往會表現為這個類型的故障；另外一方面是出現指示針一定程度不穩定波動問題，該過程主要以工藝偏差為主，包括儀表自身的偏差和溫度檢查設備的故障等，都會對設備的運行效率產生影響。

4.2 壓力儀表故障

壓力儀表也是化工儀表自動化設備常見儀表之一，主要的故障包括有兩個方面，一個是在使用過程中出現指示針大范圍波動的情況，此時顯示的數值會發生變動，主要故障原因包括參數變動與內部的故障錯誤；另外一個常見故障為指示始終未定值，也就是說在工藝進行過程中整個指數不會隨著參數的波動發生變化，這個過程中壓力指示的問題一般是取壓點堵塞，或者是工藝實現過程中出現了局部的凍凝故障，都會最終導致這個問題發生。

4.3 其他類型故障

除了上述提到的故障外，一些其他類型的化工儀表自動化設備也會出現故障，例如設備長期使用且處于高負載狀態下，就可能出現設備部件磨損問題，進而導致設備故障。此外，電力系統的參數發生波動也會對儀表的自動化產生影響，如電力系統電壓波動等情況如果經常發生，就會導致電流參數異常，超過電氣設備的額定參數，進而導致各種類型的故障[5]。除此之外，設備的長期工作環境也會影響故障的類型，如果處于潮濕環境當中，則會出現零部件異常損壞或者老化加速的問題，最終出現元器件短路故障，對設備的正常使用產生影響。其他類型的參數設備測量要考慮到參數變化的范圍或者設備的采購問題，否則也可能成為故障發生的原因。

5 化工生產儀表自動化故障檢測

5.1 故障情況的初步了解

當化工企業自動化儀表出現異常需要進行檢修的時候，需要相關人員對故障進行初步的了解，繼而才能為后續的檢查和維修做好準備工作，其所了解的內容包括故障部位、故障情況等簡略內容，若是重點部位，還要進行及時的初步處理，比如，若實際壓力正常而壓力儀表參數變化異常，則要及時斷開電源并對其進行全面的檢查，避免其參數被應用到實際生產過程中。

5.2 故障的基礎檢查

當找到準確的故障儀表后，就要對儀表進行初步的故障檢查，檢查內容和其他機械故障檢查大同小異，主要包括以下幾個方面的要點：首先，觀察儀表外觀是否有破損、是否有元器件或者線路脫焊而出現接觸不良等情況，通過觀察法對故障進行初步的排除；其次，檢查儀表內部是否有元器件或者線路燒毀情況，其往往伴隨一定的塑料燒焦氣味，可以進行清楚的故障排除；再者，向操作人員了解儀表故障的具體情況，比如，儀表故障前后的狀態等內容，以對故障情況進行初步的判斷；需要注意的是，在檢查的過程中，應及時斷開儀表的電源，以確保檢查過程安全，通過初步的基礎檢查后，基本上能夠對儀表所發生的故障詳細內容有初步的了解。

5.3 信號測量

檢查信號測量檢測主要是利用測量工具對儀表的信號情況進行檢測，以確定其故障的準確部位，常用的信號測量儀表有示波器、萬用表等多種工具，在實際的測量過程中，應根據實際使用需要選擇合適的儀表和測量方式進行測量，以萬用表為例，在對儀表內部線路通斷的檢測方面有著非常好的效果，而邏輯筆則常被用來檢測集成電路的邏輯異常。當檢測到信號異常部位后，就可以推斷出故障所發生的準確部位原因，繼而采取措施對其進行修復或者是利用零部件進行替換，來完成對儀表的修復工作。

5.4 儀表程序故障及恢復

儀表機械結構或者電路方面的故障可以通過替換或者維修的方式進行修復，而程序方面的故障則需要從軟件結構方面進行修復。通常情況下，儀表程序故障多數是由于受到了電磁干擾而導致的，此時，可以通過復位或者重啟操作，觀察其是否能夠正常運行，若是故障依舊，則需要檢查儀表程序執行是否有錯誤、存儲結構是否發生損壞，并進行相應的排障和維修，使得儀表的數據顯示正常。

6 化工生產儀表自動化控制維護措施

化工企業的實際生產環境十分復雜，而化工自動化儀表在生產過程中難免涉及高壓、高溫以及腐蝕、污染等因素的影響，為確保儀表能夠正常運行，必須采取一定的維護策略。

6.1 定期維護策略

化工自動化儀表故障的出現具備一定的突發性和不可預見性，為避免突發狀況對化工生產造成不可挽回的損失，針對化工儀表應當實行定期的維護策略，維護的內容包括儀表外部的清潔、儀表顯示情況的檢查等內容，通過周期性的儀表狀況檢查分析，確保儀表處于一個穩定運行的狀態。定位維護能夠促使化工自動化儀表為化工生產提供可靠的保障[6]。

6.2 科學維護方案

化工自動化儀表是具備較高精密度的信息化設備，其維護作業要建立在科學維護方案的基礎上。首先，針對不同類型的儀表的特點，對其維護的內容進行詳細的規定；其次，加強儀表維護經驗的交流，確保儀表維護人員水平得到有效的提升；再者，積極利用自動化儀表的自檢功能對其狀態進行檢查，提高維護的效率。科學維護方案是確保儀表維護工作合理的重要基礎。

7 結語

綜上所述，實施科學合理的化工儀表自動化設備維護手段，不但可以有效降低設備的故障發生率，同時也可以有效減輕由于故障導致的維修時間，從而進一步改善經濟效益與生產效果。在化工儀表自動化設備實施維護過程中，需要積極推進化工儀表自動化設備的維修養護與管理，改善團隊整體水平，完善自動化設備的測試與分析，盡可能滿足化工儀表自動化設備的精度要求，為行業的穩定快速發展創造良好的條件。