儀表設(shè)備故障及排除

趙金英 劉紅艷 劉德祥 郭子佳

（內(nèi)蒙古烏海市海勃灣發(fā)電廠，內(nèi)蒙古 烏海 016034）

1 故障類型

儀表設(shè)備故障的因素很多，從故障產(chǎn)生的原因來(lái)看，可以將故障分為硬故障和軟故障。硬故障主要是指導(dǎo)致故障的元器件、集成電路內(nèi)部引線、線路、印刷電路板 (printed circuit board，PCB)跳線等。軟故障主要是指儀表設(shè)備內(nèi)部邏輯狀態(tài)變化及有關(guān)系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)等。有些故障既是硬故障，也可是軟故障，如通信故障等。故障還可以分為靜態(tài)故障和動(dòng)態(tài)故障。靜態(tài)故障是那些對(duì)于給定的輸入，具有穩(wěn)定的錯(cuò)誤輸出，故障癥狀有良好重復(fù)性的永久性故障。動(dòng)態(tài)故障是那些在信號(hào)發(fā)生變化時(shí)才出現(xiàn)的隨機(jī)性或者間歇性的故障。前者相對(duì)后者來(lái)講更易于觀察、檢測(cè)、研究和排除。

2 故障原因

2.1 開路或斷路

從邏輯狀態(tài)特性來(lái)講，此類故障是固定故障。如儀表設(shè)備的輸出和反饋信號(hào)的輸入回路斷開或者開路。

2.2 電源故障

此類故障屬于靜態(tài)故障。電源故障的原因多由電源線或地線開路、接線錯(cuò)誤或者接觸不良造成，也可能是由于儀表設(shè)備或者電路板的自身電源組件組件的輸入電壓超過(guò)允許偏差，以及電源組件自身電路故障造成的輸出電壓超過(guò)允許偏差（如電壓的異常升高或者降低）。

2.3 無(wú)源器件故障

此類故障如電阻器端帽松脫造成開路，電容器斷路或者開路，電容值或電阻值發(fā)生變化，電阻器燒毀等。電阻值的變化可能造成邏輯值模糊等故障，電容值的變化可能引起去耦不良、振蕩器頻率變化以及造成電動(dòng)機(jī)等設(shè)備不能起動(dòng)等故障。

2.4 電源去耦不良

這類故障主要是產(chǎn)生的干擾波形（或信號(hào)）被疊加到正常的波形上。可用大容量的濾波電容和高頻性能好的瓷片電容來(lái)抑制這種干擾。

2.5 干擾

這種故障是因?yàn)橐粭l線上的信號(hào)因感應(yīng)而耦合到另一條線上形成的，串音信號(hào)的大小與線間距和信號(hào)頻率均成正比。如強(qiáng)電和弱電混置于同一電纜中，使弱電信號(hào)不良甚至燒毀信號(hào)通道。

2.6 應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)故障

一般為固定故障。如數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)不合理或者修改不當(dāng)，邏輯的設(shè)計(jì)思想沒(méi)有滿足工藝要求等。這種故障或缺陷在工程實(shí)際中出現(xiàn)的頻率較高。

2.7 儀表設(shè)備的設(shè)計(jì)故障

因?yàn)樵O(shè)計(jì)人員考慮不周，或者儀表設(shè)備對(duì)環(huán)境條件、工藝質(zhì)量、元器件質(zhì)量要求苛刻等原因。這種故障或缺陷在工程實(shí)際中出現(xiàn)的頻率也較高。

2.8 輔助設(shè)備或裝置不可靠

設(shè)備或裝置因?yàn)楦鞣N原因而造成其可靠性差，如節(jié)點(diǎn)或接觸器性能不可靠、機(jī)械故障等。

2.9 儀表設(shè)備的使用環(huán)境不符合要求

此類故障為儀表設(shè)備的使用環(huán)境不符合儀表設(shè)備及其元器件對(duì)使用環(huán)境的要求，如不滿足環(huán)境溫度和濕度要求等。

2.10 PCB故障

因PCB的供電電源短路或者開路、跳線地址錯(cuò)誤，尤其是高集成度的IC芯片因制造缺陷、過(guò)熱等原因產(chǎn)生交互作用而造成瞬態(tài)故障，或永久損壞。

2.11 人為錯(cuò)誤使用芯片或者電路板

PCB或IC被錯(cuò)誤安裝、使用而造成PCB或IC損壞。尤其是IC，更要特別小心。

2.12 接觸不良

這是一種常見(jiàn)而又極使維護(hù)人員頭痛的故障。故障癥狀類似于開路，但卻具有一定的偶然性，故障的初期極難被發(fā)現(xiàn)。造成接觸不良的常見(jiàn)原因有：插件松動(dòng)，焊接不良 ，接點(diǎn)表面氧化，端子接線不牢固（有時(shí)為環(huán)境振動(dòng)大造成），接觸簧片彈性退化等。最重要的是首次安裝時(shí)要確保牢固可靠。

2.13 絕緣不良

此類故障極易被人忽視。電路板上若因表面處理不良等而造成的絕緣不良，將會(huì)導(dǎo)致信號(hào)串線和泄漏，使電路板工作不穩(wěn)定甚至無(wú)法正常工作。

2.14 屏蔽不良

可能產(chǎn)生信號(hào)畸變或者失真等相關(guān)故障。

2.15 元器件老化和質(zhì)量不良

任何設(shè)備都有正常的使用壽命，超過(guò)這個(gè)期限，各元器件等都會(huì)進(jìn)入衰耗期，這時(shí)故障率會(huì)大大地增加。元器件質(zhì)量不良同樣會(huì)引起故障率高。

2.16 計(jì)算機(jī)通信故障

計(jì)算機(jī)通信故障實(shí)際上是數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中發(fā)生的故障。

2.16.1 數(shù)據(jù)傳輸失靈

表現(xiàn)為無(wú)數(shù)據(jù)傳輸或者數(shù)據(jù)傳輸雜亂無(wú)章而不能辨認(rèn)。主要原因有：發(fā)送或接收裝置電路故障、調(diào)制解調(diào)器失效、信號(hào)通道自身故障等。

2.16.2 誤碼

表現(xiàn)為個(gè)別代碼出錯(cuò)。主要原因有：外界干擾和信道質(zhì)量不高。

2.16.3 信號(hào)畸變

主要原因有：發(fā)送端輸出、線路及接收端輸入阻抗不匹配，接、收或傳送受到干擾等。

2.16.4 偶發(fā)故障

主要原因有：接觸不良如虛焊、接口的連接插件因振動(dòng)等其它原因而松動(dòng)等。

3 故障查尋的基本策略和方法

故障查尋的過(guò)程是確定故障原因和故障點(diǎn)的一個(gè)測(cè)試分析、邏輯推理和驗(yàn)證確認(rèn)的過(guò)程，其依據(jù)是建立在以往經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)基礎(chǔ)上的，對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行觀察和分析，并進(jìn)行測(cè)試 、驗(yàn)證和確認(rèn)。

3.1 故障查尋的基本策略

故障查尋的基本策略可以表述為下面的流程：記錄觀察和測(cè)試的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)-分析現(xiàn)象和整理數(shù)據(jù)-邏輯推理-深入測(cè)試驗(yàn)證-再分析和整理-再測(cè)試驗(yàn)證……直至故障被最終確診。

3.2 故障查尋的基本方法

為了快速地確認(rèn)故障的性質(zhì)和部位，一般需要采取有效的方法和步驟。故障查尋一般分三個(gè)步驟：故障檢查、故障確診和故障排除。

3.2.1 故障檢查。故障檢查就是全面地了解儀表設(shè)備（或者元器件）的狀態(tài)及其故障表現(xiàn)，以便發(fā)現(xiàn)故障的線索。

3.2.1.1 例行檢查

這是一種常規(guī)性的檢查，但卻是非常必要。一般分兩步：a）總體檢查。這主要是根據(jù)在對(duì)故障觀察的同時(shí)，作諸如外觀檢查（如是否有脫落、燒毀、異常氣味、機(jī)械損傷和電源保險(xiǎn)等）等工作。b）功能檢查。在通電狀態(tài)或在線檢查儀表設(shè)備的功能，這可以更好地掌握故障的總體表現(xiàn)。這對(duì)進(jìn)一步的檢查和確診有很好的指導(dǎo)意義。

3.2.1.2 靜態(tài)檢查

通電后，觀察和檢測(cè)儀表設(shè)備的基本狀態(tài)（如指示燈、供電電壓等），依次對(duì)儀表設(shè)備的各關(guān)鍵點(diǎn)作進(jìn)一步的檢查。大部分的故障都會(huì)在靜態(tài)檢查的過(guò)程中暴露出來(lái)。

3.2.2 故障確診

為簡(jiǎn)化儀表設(shè)備的故障確診，首先需要將其分成若干個(gè)子系統(tǒng)，再對(duì)各子系統(tǒng)依次進(jìn)行分隔檢查。對(duì)儀表設(shè)備的故障查尋和確診，一般可采取如下方法或者策略：a）注入信號(hào)。當(dāng)因故障或者子系統(tǒng)分隔使前一級(jí)不能產(chǎn)生正常輸出時(shí)，就需要外加信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)子系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性檢查。若需多路信號(hào)同時(shí)加入時(shí)，要盡可能地減少信號(hào)間的影響，以便更好地分析故障原因。b）斷開環(huán)路。具有反饋環(huán)節(jié)的子系統(tǒng)，為了便于確定故障的部位，需斷開反饋回路。注意，有些情況下因子系統(tǒng)或者回路的需要必須在環(huán)節(jié)的斷開處加入適當(dāng)?shù)碾娖交蛐盘?hào)。c）向前或向后搜索以縮小懷疑區(qū)。當(dāng)需要信號(hào)注入時(shí)，應(yīng)采取從信號(hào)注入端往信號(hào)輸出方向查尋的策略，直至不正常處；當(dāng)已知信號(hào)不正常時(shí)，可采用從輸出端向輸入端方向查尋的策略，直至信號(hào)正常處。d）中間分隔。為加快故障搜尋速度，可對(duì)子系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)半分隔的辦法。e）比較法。為識(shí)別和確診故障，可與一正常工作的子系統(tǒng)或回路的情況相對(duì)比，或者參照維修手冊(cè)進(jìn)行檢查。f）替換法。當(dāng)懷疑電路插件板、元器件有故障時(shí)，將確認(rèn)好的電路插件板、元器件替換入子系統(tǒng)，以輔助診斷。

3.2.3 故障排除

故障一經(jīng)被確診，只要不是設(shè)計(jì)上的根本缺陷，修復(fù)和排除故障就不太難。在進(jìn)行多處故障修復(fù)時(shí)，要注意必要的隔離措施。修復(fù)工作完成后，要進(jìn)行仔細(xì)的檢查。然后進(jìn)行修復(fù)后的驗(yàn)證。儀表設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，無(wú)論是系統(tǒng)級(jí)的故障，還是元件級(jí)的故障，首先都需要對(duì)故障作基本的判斷分析，也就是故障預(yù)覽。先進(jìn)行目力檢查，如果目檢不過(guò)關(guān)，就要根據(jù)目檢的情況，分析能否通過(guò)更換局部元器件，或者對(duì)不過(guò)關(guān)的部分進(jìn)行檢修更換，達(dá)到檢修故障的目的；如果目檢過(guò)關(guān)后，接著進(jìn)行電源檢查，對(duì)供電回路或者電源組件進(jìn)行檢查，保證電源的正常工作，使得能進(jìn)行下一步的檢修。然后，再?zèng)Q定故障排除的策略和方法。

結(jié)束語(yǔ)

只要我們掌握儀表設(shè)備的原理和結(jié)構(gòu)，認(rèn)真總結(jié)和強(qiáng)化交流實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)掌握正確的故障查尋和故障檢修方法，我們一定能夠更好更快地分析和解決儀表設(shè)備發(fā)生的任何故障。