電氣自動化礦用儀器儀表的選型安裝及故障分析

張 松

（蘭州石化職業技術大學，甘肅 蘭州 730207）

我國是礦產大國，近年來，隨著我國產業的結構化調整以及企業安全意識的提高，礦產安全生產率逐年提高。以煤礦為例，1949年，全國煤礦事故死亡731人，百萬噸死亡率為歷史最高峰值22.54。1994年，全國煤礦事故死亡人數達歷史最高峰值7016人；1997年，煤礦重特大事故達歷史最高峰值95起。2019年，全國煤礦共發生重大事故3起、死亡316人，煤礦百萬噸死亡率為0.083，各項指標取得了極大的改善。盡管相較于我國的歷史數據，礦產安全生產已經取得了長足的進步，但相比于發達國家，我國還有很長的路要走[1]。2019年，美國煤礦死亡人數僅有11人，百萬噸死亡率為0.017，接近同期我國數據的五分之一。在礦產工作中，為保障安全生產，需要收集現場的各項環境數據以及生產過程中的工作數據，與之相關的礦用儀器儀表在礦產工作中發揮著至關重要的作用，因此，正確選擇礦用儀器儀表并使用是保障礦產工作安全進行的重要環節。

1 電氣自動化礦用儀器儀表的選型安裝

礦用儀表的種類繁多并且作用不同，即使是測量同一種數據的儀表，也有著不同的特點，因此礦用儀表的選擇非常重要。由于大多數礦用儀器的工作環境較為惡劣，面臨各類不同的外部環境因素的影響，因此，在選型安裝礦用儀表時，應當根據使用功能和工作環境選擇合適的儀表，并且按照正確的安裝方法進行安裝，從而確保電氣自動化儀器儀表的日常使用。以下是三種儀器的選型及安裝方法[2]。

（1）電磁流量計。電磁流量計是一種用來測量導電流體流量的儀器，它應用電磁感應原理，在管道直徑與磁場磁感應不變的基礎上，感應電動勢與流體體積之間呈現出非常明顯的線性關系。通過對電磁流量計產生的感應電動勢大小的測量，可以轉換為流體流量的數據。電磁流量計的測量精度受溫度以及壓力等因素的影響很小，在一些工作環境溫度、壓力等變化較大的行業有著廣泛的應用，如石油化工以及金屬冶煉等。在選用以及安裝電磁流量計時，應該注意以下幾點內容：首先，選用的電磁流量計的量程必須超過被測量的流體的最大流量，同時確保流量計的測量管口與管道的管口連接嚴密；其次，在安裝時，要保證被測量流體的流向與電磁流量計上規定的方向相同，否則會出現指針倒轉的情況，導致無法測量；另外，確保電磁流量計的接地裝置與地可靠連接，防止礦產工作過程中產生的靜電影響測量的精度。最后，在安裝流量計的過程中，需要測量的管道內應該充滿流動狀態穩定的液體或者用流體整流器調整液體的流動狀態至穩定，從而方便電磁流量計的精度校準，提高電磁流量計的測量精確度。

（2）超聲波液位計。超聲波液位計是微處理器控制的數字液位儀表，它是利用超聲波對液位進行測量的。傳感器發出超聲波，超聲波在接觸到液體表面時被反射回來，傳感器接收到反射信號，通過發出和接收信號的時間差，可以計算出傳感器與液體表面的距離，從而計算出被測液體的液位。超聲波液位計采用聲波測量，不與液體產生接觸，因此可以測量多種材料的高度，廣泛運用于各個行業。

超聲波液位儀在選用時，要綜合考慮測量范圍、溫度、壓力、腐蝕性、供電方式、輸出方式和安裝尺寸等因素。在常溫、常壓的條件下，超聲波液位儀具有非常大的優勢，它安裝程序簡單，并且使用年限較長，受其他因素影響較小，是很多場景的不二選擇。在安裝時，應注意探頭輻射面與導管端面直接的夾角不應過小，同時安裝時要盡量對測量位置全覆蓋，避免出現檢測盲區，影響后續的使用。

（3）金屬熱電阻。金屬熱電阻又稱熱電阻雙金屬溫度計，是基于材料電阻值隨著溫度的變化而變化的特性，對環境溫度進行測量的一種儀器。它的靈敏度較高、測量精確，同時受其他因素影響較小，是工業上測量環境溫度的主要儀表之一。對于熱電阻的選型，在安裝過程中必須充分了解安裝現場的實際情況。例如，當工作環境的室外條件較差時，可采用鎧裝熱電阻；如果工作環境存在一定的爆炸風險，可以使用隔爆熱電阻；在測量機件截面時，端面熱電阻具有不錯的應用效果。傳統的電路安裝方式，僅用兩條導線連接熱電阻。這種方式會導致附加電阻的產生，對測量的精度造成較大的影響。所以，為了避免測量誤差的出現，目前通常采用三線制或四線制接線方式，降低外部電阻的影響，保證其測量精度。

2 電氣自動化礦用儀器儀表的常見故障

礦用儀表的工作環境較為惡劣，在使用過程中常常會因為各種因素而出現故障，影響儀器的正常使用，為保證儀器的測量精度，延長儀器的使用期限，日常維護人員應當對礦用儀器儀表的常見故障有一定的了解。以下是電氣自動化儀器儀表的幾種常見故障。

（1）腐蝕故障。在惡劣的工作環境下，礦用儀表容易受環境影響，導致外殼等部件嚴重腐蝕。這會導致儀器儀表的出現表蓋銹蝕無法打開等問題出現，使儀表測量的準確度下降，并且會降低儀表的使用年限。

（2）密封故障。儀表在安裝過程中，如果對設備的密封要求沒有達到，會導致在使用的過程中，電纜線受到腐蝕性液體以及氣體等環境因素的腐蝕，產生接觸不良、短路、斷路等問題。此外，儀器安裝密封不好還可能造成儀表部分連接部位，產生鐵銹，影響儀表的測量精度和使用壽命。

（3）意外破壞。儀器在使用過程中，難免會受到外界異物的影響。這可能造成儀器各部分損壞，影響儀器的正常工作。舉個簡單的例子，有時在運送物料的過程中，一些硬度較高的塊狀物料會導致進料口的儀表遭到損壞。意外破壞由于本身發生的概率低，因此在之前的防范程度也不高，只能通過后續的應急處理來解決。這種問題一旦出現，很容易給工作的開展帶來較大的麻煩。

（4）震動引起故障。在采礦作業中，一些大型設備會引起周圍環境的劇烈震動，強烈的震動可能會損壞附近的電氣自動化儀器，固定儀器的螺釘等部件可能會在長期震動中出現松動的情況，導致儀器出現移位或者因固定不穩而掉落損壞等。另外，震動還會導致儀器開裂等情況出現。這些都會嚴重影響礦用儀器的使用。

3 故障原因及解決措施

儀器儀表受各類因素影響，出現故障的情況難以避免。因此在日常使用過程中，應當正確分析故障產生的原因，對故障采取相應的應急處理，并及時安排檢修人員對故障進行排除，防止小問題變成大問題。同時，對故障進行事后分析，對引起故障的因素進行處理，盡可能防止相似的故障再次產生。另外，制定科學可靠的管理方案，對儀器儀表進行日常維護，延長儀器儀表的使用壽命，并且確保儀器儀表的測量精度，從而保障礦產工作的順利進行。

（1）人為因素及解決方案。有時候，儀器儀表使用人員會因為操作不當或者工作疏忽等情況導致儀表損壞。另外，檢修人員有時會因為缺乏責任心以及工作疏忽等情況，出現違規操作導致儀表出現故障。因為維護人員在工作中的疏忽可能會損壞電纜和儀表。對于以上情況，應當注意操作人員和檢修人員的日常訓練以及道德培訓，提高他們的專業水平和道德素養，使他們嚴格按照相關規定進行操作。此外，還應當建立明確的責任機制，搭建暢通的溝通橋梁，在儀器發生故障時能夠第一時間找到負責人，并且明確故障的原因，從而保障電氣自動化儀表能夠高效地運行。

（2）環境因素及解決方案。由于礦用儀器儀表的使用環境較為惡劣，因此環境因素也是儀表故障的主要原因之一。前文所提到的腐蝕、震動等都是惡劣工作環境所帶來的影響。由于礦用儀器的工作性質，使用環境難以改善，只能在安裝時采用一些相應的措施來減輕環境對儀器的損害，從而保障礦用儀器儀表的測量精度，延長其使用壽命。

（3）常見故障解決辦法。針對密封不嚴的問題，首先應該保證在儀器儀表的安裝過程中安裝人員的專業性和責任心，確保安裝過程完全按照正確的方法進行，并且沒有偷工減料的情況出現。然后盡量選擇密封效果優秀的材料對其進行密封，保障密封的有效性。最后，定期安排檢修人員對設備進行檢查維護，防止出現因老化磨損等因素導致的密封不嚴的情況出現。

針對腐蝕故障，除了嚴格密封之外，還可以采用防腐蝕的涂料對儀器進行表面處理，減少儀器本身與外部環境的接觸，進而降低其腐蝕程度。針對意外破壞的問題，要針對物料、工作環境等具體情況制定相應的規章制度，建立合理的操作守則，減少因操作不當或物料問題而出現的意外破壞情況。在震動環境中，可以在安裝過程中增加減震裝置，防止震動對測量精度產生較大的影響。同時固定儀器時，也應該考量震動因素，增加橡膠墊片等零件，減少因震動產生的磨損等問題。

（4）儀器儀表的日常管理與維護。電氣自動化礦用儀表在使用過程中難免受環境影響而縮減使用壽命，根據礦用儀表的日常使用環境、使用頻率以及儀表本身的特點，制定科學合理的方案對儀器儀表進行日常維護，能夠延長其使用壽命。由于礦用儀表工作環境的特殊性，其日常維護更需要從各方面去考慮，一旦儀表發生故障，要第一時間通知檢修人員，立即采取有效的措施對故障進行處理，防止產生更大的危害。另外，針對部分重要儀器儀表，應當安排人員進行重點管理，制定一份獨立的管理檔案，從而方便其日常的管理以及出現故障之后的檢修等。

4 結語

電氣自動化礦用儀表是礦產工作中必不可少的一部分，在儀表選型安裝的過程中，必須綜合考慮工作環境、數據要求等各類因素，確保儀器儀表能夠最大化發揮作用。針對故障的出現，要保證及時發現，明晰故障原因，及時排查，并且針對故障原因提出合理的解決方案并加強日常維護。只有在儀器儀表長期保持有效工作時，礦產工作的安全生產才能夠得到相應的保障，從而提高生產的效率和產品質量等。