儀表設備故障及排除

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

儀表設備故障的因素很多，從故障產(chǎn)生的原因來看，可以將故障分為硬故障和軟故障。硬故障主要是指導致故障的元器件、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備內(nèi)部邏輯狀態(tài)變化及有關系統(tǒng)軟件和應用軟件的設計等。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)故障和動態(tài)故障。靜態(tài)故障是那些對于給定的輸入，具有穩(wěn)定的錯誤輸出，故障癥狀有良好重復性的永久性故障。動態(tài)故障是那些在信號發(fā)生變化時才出現(xiàn)的隨機性或者間歇性的故障。前者相對后者來講更易于觀察、檢測、研究和排除。

2 故障原因

2.1 開路或斷路

從邏輯狀態(tài)特性來講，此類故障是固定故障。如儀表設備的輸出和反饋信號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、接線錯誤或者接觸不良造成，也可能是由于儀表設備或者電路板的自身電源組件組件的輸入電壓超過允許偏差，以及電源組件自身電路故障造成的輸出電壓超過允許偏差（如電壓的異常升高或者降低）。

2.3 無源器件故障

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機等設備不能起動等故障。

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）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抑制這種干擾。

2.5 干擾

這種故障是因為一條線上的信號因感應而耦合到另一條線上形成的，串音信號的大小與線間距和信號頻率均成正比。如強電和弱電混置于同一電纜中，使弱電信號不良甚至燒毀信號通道。

2.6 應用軟件設計故障

一般為固定故障。如數(shù)據(jù)庫的設計不合理或者修改不當，邏輯的設計思想沒有滿足工藝要求等。這種故障或缺陷在工程實際中出現(xiàn)的頻率較高。

2.7 儀表設備的設計故障

因為設計人員考慮不周，或者儀表設備對環(huán)境條件、工藝質量、元器件質量要求苛刻等原因。這種故障或缺陷在工程實際中出現(xiàn)的頻率也較高。

2.8 輔助設備或裝置不可靠

設備或裝置因為各種原因而造成其可靠性差，如節(jié)點或接觸器性能不可靠、機械故障等。

2.9 儀表設備的使用環(huán)境不符合要求

此類故障為儀表設備的使用環(huán)境不符合儀表設備及其元器件對使用環(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、跳線地址錯誤，尤其是高集成度的IC芯片因制造缺陷、過熱等原因產(chǎn)生交互作用而造成瞬態(tài)故障，或永久損壞。

2.11 人為錯誤使用芯片或者電路板

PCB或IC被錯誤安裝、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

這是一種常見而又極使維護人員頭痛的故障。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原因有：插件松動，焊接不良 ，接點表面氧化，端子接線不牢固（有時為環(huán)境振動大造成），接觸簧片彈性退化等。最重要的是首次安裝時要確保牢固可靠。

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，將會導致信號串線和泄漏，使電路板工作不穩(wěn)定甚至無法正常工作。

2.14 屏蔽不良

可能產(chǎn)生信號畸變或者失真等相關故障。

2.15 元器件老化和質量不良

任何設備都有正常的使用壽命，超過這個期限，各元器件等都會進入衰耗期，這時故障率會大大地增加。元器件質量不良同樣會引起故障率高。

2.16 計算機通信故障

計算機通信故障實際上是數(shù)據(jù)傳輸過程中發(fā)生的故障。

2.16.1 數(shù)據(jù)傳輸失靈

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

2.16.2 誤碼

表現(xiàn)為個別代碼出錯。主要原因有：外界干擾和信道質量不高。

2.16.3 信號畸變

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等其它原因而松動等。

3 故障查尋的基本策略和方法

故障查尋的過程是確定故障原因和故障點的一個測試分析、邏輯推理和驗證確認的過程，其依據(jù)是建立在以往經(jīng)驗和知識基礎上的，對現(xiàn)象進行觀察和分析，并進行測試 、驗證和確認。

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-深入測試驗證-再分析和整理-再測試驗證……直至故障被最終確診。

3.2 故障查尋的基本方法

為了快速地確認故障的性質和部位，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)在對故障觀察的同時，作諸如外觀檢查（如是否有脫落、燒毀、異常氣味、機械損傷和電源保險等）等工作。b）功能檢查。在通電狀態(tài)或在線檢查儀表設備的功能，這可以更好地掌握故障的總體表現(xiàn)。這對進一步的檢查和確診有很好的指導意義。

3.2.1.2 靜態(tài)檢查

通電后，觀察和檢測儀表設備的基本狀態(tài)（如指示燈、供電電壓等），依次對儀表設備的各關鍵點作進一步的檢查。大部分的故障都會在靜態(tài)檢查的過程中暴露出來。

3.2.2 故障確診

為簡化儀表設備的故障確診，首先需要將其分成若干個子系統(tǒng)，再對各子系統(tǒng)依次進行分隔檢查。對儀表設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。當因故障或者子系統(tǒng)分隔使前一級不能產(chǎn)生正常輸出時，就需要外加信號實現(xiàn)對子系統(tǒng)進行動態(tài)特性檢查。若需多路信號同時加入時，要盡可能地減少信號間的影響，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?shù)碾娖交蛐盘枴）向前或向后搜索以縮小懷疑區(qū)。當需要信號注入時，應采取從信號注入端往信號輸出方向查尋的策略，直至不正常處；當已知信號不正常時，可采用從輸出端向輸入端方向查尋的策略，直至信號正常處。d）中間分隔。為加快故障搜尋速度，可對子系統(tǒng)進行對半分隔的辦法。e）比較法。為識別和確診故障，可與一正常工作的子系統(tǒng)或回路的情況相對比，或者參照維修手冊進行檢查。f）替換法。當懷疑電路插件板、元器件有故障時，將確認好的電路插件板、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，只要不是設計上的根本缺陷，修復和排除故障就不太難。在進行多處故障修復時，要注意必要的隔離措施。修復工作完成后，要進行仔細的檢查。然后進行修復后的驗證。儀表設備發(fā)生故障時，無論是系統(tǒng)級的故障，還是元件級的故障，首先都需要對故障作基本的判斷分析，也就是故障預覽。先進行目力檢查，如果目檢不過關，就要根據(jù)目檢的情況，分析能否通過更換局部元器件，或者對不過關的部分進行檢修更換，達到檢修故障的目的；如果目檢過關后，接著進行電源檢查，對供電回路或者電源組件進行檢查，保證電源的正常工作，使得能進行下一步的檢修。然后，再決定故障排除的策略和方法。

結束語

只要我們掌握儀表設備的原理和結構，認真總結和強化交流實踐經(jīng)驗，同時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備發(fā)生的任何故障。