自動化儀表常見故障與維護方法

［摘 要］自動化儀表在現(xiàn)代工業(yè)生產中扮演著至關重要的角色，負責監(jiān)測和控制各種工藝參數(shù)，確保生產過程的穩(wěn)定和安全。然而，由于各種原因，自動化儀表在使用過程中會出現(xiàn)各種故障。文章探討了自動化儀表常見的故障類型、原因及相應的維護方法，旨在為相關技術人員提供參考。

［關鍵詞］自動化儀表；常見故障；維修方法

［中圖分類號］TH86 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）09–0080–03

1 自動化儀表的種類

自動化儀表作為現(xiàn)代工業(yè)生產中不可或缺的工具，其種類繁多，功能各異。按照其在工業(yè)生產過程中的功能，主要可以分為以下幾類。

（1）檢測儀表。檢測儀表主要用于檢測工業(yè)生產過程中的各種物理量，如溫度、壓力、流量、物位等。這些儀表能夠實時準確地反映生產過程中的狀態(tài)，為控制提供依據(jù)。常見的檢測儀表包括溫度儀表（如熱電偶、熱電阻等）、壓力儀表（如彈性式壓力計、傳感式壓力計等）、流量儀表（如孔板流量計、電磁流量計等）和物位儀表（如玻璃管液位計、超聲波物位計等）。

（2）顯示儀表。顯示儀表將檢測儀表的輸出信號顯示出來以供觀察。其與檢測儀表、變送器和傳感器配套使用，可以直觀地展示生產過程中的各項參數(shù)。常見的顯示儀表有模擬式顯示儀表、數(shù)字式顯示儀表和字符圖像顯示儀表等。

（3）控制儀表。控制儀表又稱調節(jié)儀表，其作用是將生產過程中的被測參數(shù)與設定參數(shù)進行比較，然后發(fā)出調節(jié)信號給執(zhí)行器以調節(jié)生產過程[1]。控制儀表按調節(jié)方式不同可分為斷續(xù)調節(jié)器和連續(xù)調節(jié)器，按結構形式可分為基地式、單元組合式和組裝式，按工作能源和介質可分為自力式、電動式等。

（4）執(zhí)行器。執(zhí)行器接收來自控制儀表發(fā)出的調節(jié)信號，并將其轉換為機械動作以調節(jié)生產過程。常見的執(zhí)行器有氣動執(zhí)行器、電動執(zhí)行器和液動執(zhí)行器等。

（5）集中監(jiān)測與控制裝置。集中監(jiān)測與控制裝置能夠實現(xiàn)對整個生產過程的集中監(jiān)測和控制。這類裝置通常包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等，能夠實現(xiàn)對生產過程的實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、報警提示等功能。

2 自動化儀表維護工作的作用

2.1 保障生產過程的穩(wěn)定性和安全性

自動化儀表作為生產過程中的重要工具，負責實時監(jiān)控生產過程中的各項參數(shù)，如溫度、壓力、流量等。一旦儀表出現(xiàn)故障，將直接影響生產過程的穩(wěn)定性和安全性。因此，加強自動化儀表的維護工作，可以及時發(fā)現(xiàn)并解決儀表故障，確保生產過程的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

2.2 提高生產效率和產品質量

一方面，通過自動化儀表的精確控制，可以減少人為因素的干擾，提高生產效率。同時，維護工作的有效性可以確保儀表的準確性和穩(wěn)定性，從而進一步提高生產效率。另一方面，自動化儀表可以實時監(jiān)測生產過程中的各項參數(shù)，確保產品符合質量要求。通過維護工作，可以確保儀表的測量精度和穩(wěn)定性，從而提高產品的合格率。

2.3 降低生產成本和維修成本

（1）通過自動化儀表的精確控制，可以減少生產過程中的浪費和損耗，降低生產成本[2]。同時，維護工作的有效性可以確保儀表的穩(wěn)定運行，減少因故障導致的停機時間，從而降低生產成本。

（2）通過定期維護和預防性檢查，可以及時發(fā)現(xiàn)并處理潛在的故障隱患，避免故障對儀表造成更嚴重的損壞。這樣可減少維修次數(shù)和維修費用，降低維修成本。

2.4 提升企業(yè)的經濟效益和競爭力

隨著市場競爭的日益激烈，企業(yè)要想在市場中立于不敗之地，就必須不斷提高自身的競爭力。加強自動化儀表的維護工作，可以提高企業(yè)在生產效率、產品質量和經濟效益等方面的競爭力，從而幫助企業(yè)更好地應對市場競爭。同時，通過保障生產過程的穩(wěn)定性和安全性、提高生產效率和產品質量及降低生產成本和維修成本等措施，可以提升企業(yè)的經濟效益。

3 自動化儀表常見故障分析及原因

3.1 自動化儀表常見故障類型

3.1.1 壓力傳感器故障

具體而言：①當壓力傳感器接口發(fā)生漏氣時，可能出現(xiàn)實際壓力很高但變送器顯示數(shù)據(jù)變化較小的現(xiàn)象。這可能是由于接口松動、密封件老化或損壞等原因所致。②輸出不穩(wěn)定。變送器加壓后輸出沒有變化或加壓后變化但泄壓后不能回到零位。這可能是由于傳感器密封圈問題（如擰得過緊導致密封圈進入引壓口堵塞傳感器或傳感器本身故障如抗干擾能力較弱）所致。③偏差大。變送器和指針式壓力表出現(xiàn)較大偏差，這可能是由于安裝位置不當所致。

3.1.2 流量計故障

自動化儀表的主要功能之一是采集生產過程中的各種數(shù)據(jù)。然而，有時儀表采集的數(shù)據(jù)并不準確，無法真實反映生產情況。這種故障可能是由于傳感器損壞、校準不準確、儀表內部元件老化等原因所致[3] ：①流量顯示異常。流量儀表值達到最高或最低時，可能是工藝問題或儀表系統(tǒng)故障。若流量指數(shù)異常波動，可能是工藝原因或PID 參數(shù)問題。②管道堵塞。若現(xiàn)場檢測儀表顯示最低流量且調節(jié)閥開度正常，則可能是物料結晶、管道阻塞或壓力過低所致。

3.1.3 軟件故障

軟件故障是指自動化儀表的軟件系統(tǒng)出現(xiàn)問題，導致儀表無法正常運行。這種故障可能是由于程序錯誤、操作系統(tǒng)出錯、存儲器損壞等原因所致。儀表指示值變動較大，一直顯示最小或最大值，多為系統(tǒng)故障。這可能是由于變送器的放大器失靈、熱電阻或補償導線斷線等原因所致，如顯示異常，具體表現(xiàn)為儀表顯示的數(shù)據(jù)與實際測量值不符，或者顯示屏出現(xiàn)亂碼、黑屏等現(xiàn)象。這種故障可能是由于儀表內部的元件損壞、連接線路松動或接觸不良、顯示屏老化等原因所致。

3.1.4 通用故障

具體而言：①泄漏。儀表設備管路振動、熱脹冷縮、外力、應力及設備缺陷都可能導致泄漏。②堵塞。檢測元件取壓管路中的雜質、易結晶介質或冬季儀表管路凍堵都可能導致堵塞。此故障在冬季或介質污垢嚴重的工況下較常見。③電氣回路、電源、信號線斷路或短路是常見的電氣故障。這些故障可能是由于外力、應力或施工人員不規(guī)范操作等原因所致。④元器件燒毀。元器件會因受外熱燒毀或設備短路燒毀。⑤儀表設備運動機構卡澀可能是由于潤滑不良、機械部件損壞或異物進入等原因所致。⑥接觸不良。儀表設備線路虛接可能導致設備運轉不正常或指示不正常。這可能是由于接線端子松動、線路老化或環(huán)境因素（如潮濕、腐蝕）等原因所致。

3.2 自動化儀表常見故障原因

3.2.1 元件損壞、連接線路問題

隨著使用時間的增長，自動化儀表的元器件和部件會逐漸老化，導致性能下降，甚至出現(xiàn)故障[4]。自動化儀表內部的元件在長期使用過程中可能會出現(xiàn)損壞，如傳感器、電路板、顯示屏等。這些元件的損壞會直接影響儀表的正常運行。自動化儀表的連接線路可能會因為松動、老化或接觸不良等原因導致數(shù)據(jù)傳輸不暢或無法傳輸。此外，通信線路斷開也會導致通信故障。

3.2.2 環(huán)境因素、人為因素

環(huán)境因素對自動化儀表的正常運行有很大影響。例如，高溫、高濕、振動等惡劣環(huán)境會加速儀表內部元件的老化，導致故障發(fā)生。人為因素也是導致自動化儀表故障的重要原因之一。操作人員在使用過程中，若沒有按照規(guī)定的操作程序進行，或者對儀表的性能特點不夠了解，就可能導致儀表出現(xiàn)故障。例如，操作不當、維護不及時、誤操作等都可能導致儀表出現(xiàn)故障。

3.2.3 軟件問題

自動化儀表的軟件系統(tǒng)會出現(xiàn)問題，如程序錯誤、操作系統(tǒng)出錯、存儲器損壞等。這些問題會導致儀表無法正常運行或數(shù)據(jù)采集不準確。另外，自動化儀表的維護工作是保證其正常運行的關鍵，若維護不及時、不徹底，就可能導致儀表出現(xiàn)故障。

4 自動化儀表維護方法

4.1 定期檢查和維護

定期對自動化儀表進行檢查和維護是預防故障的重要手段。所有自動化儀表應定期進行檢查和校驗，確保其指示靈敏、運轉良好。對于關鍵儀表設備，應增加檢查頻率以確保其可靠性。通過檢查可以及時發(fā)現(xiàn)潛在的故障隱患并進行處理，避免故障的發(fā)生。例如，定期對自動化儀表進行清潔、檢查、緊固等保養(yǎng)工作，保持其良好的工作狀態(tài)。同時，根據(jù)儀表的使用情況和環(huán)境特點，制訂合理的保養(yǎng)周期。

4.2 預防性維護

通過對自動化儀表的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控和分析，預測可能出現(xiàn)的故障問題，并提前采取相應的預防措施，這樣可以有效避免故障的發(fā)生，提高儀表的可靠性：①更換損壞元件。對于損壞的元件應及時進行更換，以保證儀表的正常運行。在更換元件時應注意選擇與原件相匹配的元件，避免因元件不匹配導致新的故障發(fā)生。②修復連接線路。對于連接線路問題應及時進行修復，包括重新連接線路、更換老化或損壞的線路等。在修復過程中應注意保持線路的完整性和穩(wěn)定性。③積極引入先進的自動化儀表技術和設備，提高儀表的性能和可靠性。④加強對新技術和新設備的學習與應用，不斷提高維護策略的針對性和有效性。

4.3 改善環(huán)境條件

改善環(huán)境條件可以延長自動化儀表的使用壽命并減少故障的發(fā)生[5]。例如，在惡劣環(huán)境下安裝儀表時應采取相應的防護措施，如安裝防護罩、降低溫度等。具體而言：①加強儀表設備管路的檢查和維護，及時發(fā)現(xiàn)并處理泄漏問題。對于易泄漏的部件，應使用高質量的材料和密封件。②定期清理檢測元件取壓管路中的雜質和污垢，防止堵塞發(fā)生。在冬季要注意防凍措施，避免管路凍堵。③確保電氣回路、電源和信號線的安全性。對于易受損的線路和接頭，應使用防護措施和備用品。④保持儀表設備周圍環(huán)境的清潔和干燥，避免潮濕和腐蝕對設備的影響。

4.4 加強培訓和管理

加強培訓和管理可以減少人為因素導致的故障。通過培訓可以提高操作人員的技能水平和安全意識，減少誤操作和不當操作的發(fā)生。同時，加強設備管理和維護可以確保設備的正常運行和延長使用壽命。建立完善的維修管理制度，對自動化儀表的維修工作進行規(guī)范化、標準化管理。同時，加強維修人員的技能培訓和考核，提高其維修水平和效率。例如，根據(jù)故障現(xiàn)象和原因進行診斷，確定故障類型和位置。根據(jù)診斷結果采取相應的修復措施，如更換損壞的部件、調整參數(shù)或重新接線等。對故障處理過程進行記錄并及時反饋給相關部門，以便改進設備性能和預防類似故障再次發(fā)生。

5 結束語

自動化儀表在現(xiàn)代工業(yè)生產中發(fā)揮著重要作用，但其故障問題不容忽視。通過了解常見的故障類型、原因及相應的維護方法，可以更好地保障自動化儀表的可靠性和穩(wěn)定性，提高生產效率和質量。而通過定期檢查和維護、更換損壞元件、修復連接線路、改善環(huán)境條件和加強培訓和管理等措施，可以有效降低自動化儀表的故障率，提高生產效率和安全性。

參考文獻

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