化工領域中儀表特點及故障的分析

章志輝

摘 要：簡述了化工領域主要使用的各種檢測儀表，詳細介紹了檢測儀表的檢測原理及容易出現的故障，對故障進行了深入的分析。

關鍵詞：化工領域；儀表；特點

工業化學生產是連續的過程，通常是在封閉的容器和設備內，在高溫、高壓、低溫真空的方式下進行。此外，由于許多化學工業中的過程介質為有毒、有害、易爆、腐蝕性、易燃的物質，如果在生產過程中有意外發生，勢必造成巨大的經濟損失和人員傷亡。因此，為了確保化學生產過程穩定而有效運行在正常狀態下，就有必要提高化學生產過程的現代化、自動化，以確保過程參數運行在最佳狀態，減少操作者的工作壓力和勞動強度。為了實現化工過程的自動化，就必須使用高性能儀表對化工生產過程進行有效地調節和控制，合理的測量、顯示化工生產過程。

1 化工儀表特點

在化工領域中，采集各種信號的儀表主要有：在線過程分析儀、物料儀表、溫度儀表、壓力儀表、流量儀表等。按照信息傳遞過程中的作用不同，又可以分為控制儀表、執行器、集中控制裝置、檢測儀表、顯示儀表五大類。

1.1 在線過程分析儀

在線過程分析儀主要是用于自動化控制和測量化工生產過程中的工藝參數，同時也是實現分析自動化和控制自動化的必要條件。值得注意的是，在線過程分析儀一般來說都是配合使用多套儀器，而不是單單一套儀器，我國化工生產中大量采用液相色譜、原子吸收、核磁等儀表。

1.2 物料儀表

物料儀表主要是用于對成品、半成品、原料的液位進行測量。隨著化工行業的不斷快速發展，物料儀表的種類越來越多，但是值得注意的是，絕大多數的物料儀表都是不可以通用的，只有浮力式儀表除外，主要原因還是在于被測物料的特性不同。應用較為廣泛、精度較高的物料儀表有雷達式（0.3%）液位計、矩陣渦流式（±1mm）液位計、磁致伸縮式（0.05%）液位計。按測量方式的不同，物位儀表可以分為雷達式、矩陣渦流式、直讀式、浮力式、輻射式、磁致伸縮式、電容式、重垂式、靜壓式（壓力、差壓）等。

1.3 流量儀表

流量儀表是化工生產過程中應用最廣泛的儀表，所以一直以來，化工儀表自動化中最為重要的就是研究流量儀表。流量測量原理上可分為推導法、速度法、直接法、容積法，細分為速度式（質量流量計、電磁流量計、渦街流量計、超聲波流量計、水表流量計、靶式流量計、渦輪流量計等）、壓差式（文丘里管、噴嘴、孔板等）、節流式。

1.4 壓力儀表

壓力儀表在化工生產過程中具有極為重要的作用。壓力儀表廣泛應用于易結晶介質、腐蝕介質、高溫介質等，應用范圍較為廣泛，測量精度也較高，甚至可以達到0.1級，常用的壓力儀表有液柱式、壓力校驗儀（活塞式）、彈性式三大類。

1.5 溫度儀表

溫度儀表對于化工生產過程而言，是極為重要，不可或缺的，主要分為熱電偶和熱電阻兩種。在化工自動化中，采用溫度控制是一種必然的發展趨勢，基本采用的測量方式都是接觸式的，最高指示范圍是1800攝氏度，最低是-200攝氏度。

2 化工儀表系統常見的故障

化工生產中，儀表如果指示出現了如不變化、不穩定、偏高、偏低等異常現象，一般來說，主要存在兩方面原因，分別是工藝因素和儀表因素。工藝因素是指儀表指示沒有問題，只是他指示的是異常的工藝參數，也不是實際的工藝參數。儀表因素是指儀表的測量系統出現了某些故障，從而導致其所顯示的指示與實際的工藝參數嚴重不相符合。在對儀表故障分析原因的時候，一定要仔細觀察控制閥和控制對象的特性變化，綜合考慮工藝操作系統和現場儀表系統兩個方面，這樣這些都極易造成儀表系統故障。以流量控制儀表系統故障為例，分別就其三個主要故障進行分析。

⑴如果流量儀表指示值出現了較為頻繁的波動，那么控制的方式就不再選用自動，而采用手動。手動后仍頻繁波動，那么說明是化工生產工藝操作存在問題；若手動后波動頻率明顯降低，那么就說明是儀表控制參數PID不合適，或者儀表自身存在著問題。

⑵如果流量控制儀表系統指示值達到最小時，那么就應該對檢測儀表進行仔細的檢查，若檢測儀表不存在任何問題，那么就可以判斷是顯示儀表出現了問題。然后應該結合檢測儀表指示的情況來決定是否需要對調節閥的開度進行檢查。當調節閥開度正常，檢測儀表指示最小，那么故障的原因基本就可以斷定是由于操作不當、介質結晶、系統管路堵塞、泵不上量、系統壓力不夠等。當調節閥開度為零的時候，那么故障的原因基本就可以斷定是由于調節器和調節閥之間出現了問題。若是單純的儀表故障，原因主要有：機械式流量計過濾網堵住、齒輪卡死；差壓變送器出現了正壓室漏；孔板差壓流量計出現了堵住正壓引壓導管的問題等。

⑶如果流量儀表指示值達到了最大值，那么此時就應該將調節閥進行手動遙控，結合現場情況來關小或者開大，若流量值沒有什么變化，還是依舊如此，那么就要仔細檢查信號傳送系統、儀表測量引壓系統、流量儀表調節閥是否正常工作。若流量值得以下降，那么說明主要是由于化工生產工藝操作存在著問題，可以基本判斷是儀表系統的原因。

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