冶金自動化儀表故障分析與處理對策

李志杰

摘 要：隨著我國科技水平的不斷提高，自動化逐漸滲透到了各行各業中，冶金工業也是與自動化技術融合較充分的一個行業，其燒結、煉鐵、煉鋼、軋鋼等主體生產過程和供水、電、風、氣等輔助生產過程都離不開自動化儀表的控制。因此，我們冶金工業加大對于自動化儀表建設的投入，不斷對技術進行創新和優化，為企業的長久健康發展提供技術支持。本文將冶金工業中自動化儀表作為研究的對象，分析自動化儀表在冶金工業生產過程中可能會出現的故障，并就故障的診斷以及處理問題方式方法提出合理化建議，以保證整個生產過程的安全性和穩定性。

關鍵詞：冶金自動化；儀表；故障分析；處理對策

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.031

在冶金行業中，自動化儀表應用非常廣泛，發揮著十分重要的作用，保障整個生產過程的安全性以及產品的質量。由于我國的工業自動化發展的時間較短，各項技術還不夠成熟，這使得生產過程中常常出現自動化儀表故障等問題，若不能及時解決，不僅影響生產的工藝和產品的總體質量，更會給生產的安全性造成嚴重的威脅，因此，相關管理人員要從生產的安全性入手，制定一系列完整的儀表故障處理體系，一旦出現問題，及時派專業人員進行檢修，對工業自動化儀表的故障分析和處理流程進行規范化處理。

1 冶金自動化儀表的基本分類

1.1 壓力儀表

冶金自動化壓力儀表是較常見的儀表，比如氮氣、壓縮空氣的儲氣罐出口進口處，高爐使用的富氧管道，煤氣管道等等隨處可見，其主要作用是對生產過程中各個環節的壓力進行實時監控，一旦發現超出常規壓力值的情況將由專門的報警裝置進行提示，保證整個生產過程都在一個相對穩定的壓力環境中進行。當前我國工業生產中使用的壓力儀表的種類與作用多種多樣，如壓力傳感器、壓力變送器、特種壓力表等。壓力儀表可以用于高溫、腐蝕等極端環境下的壓力測量，也可用于易結晶及粉粒狀介質的壓力測量，通常情況下壓力調節系統會借助壓力變送器將采集到的信號輸送到集散控制系統，對生產流程進行控制與調節。

1.2 溫度儀表

溫度是影響生產工藝以及產品質量的重要因素之一，如燒結、煉鐵、煉鋼、軋鋼等生產過程的工藝要求都明確規定其溫度控制范圍，因此，在生產過程中要對溫度進行嚴格把控，實時監測溫度變化、精密掌控溫度范圍，盡可能減小溫度的波動程度，防止溫度的突然升高或降低給產品生產帶來的不良影響。在當前的冶金生產體系中，最常見的自動化溫度檢測方法就是非接觸式的測量方法，一般會使用熱電阻或熱電偶作為測溫元件，并將其收集到的與溫度變化相關的信號交由專門的溫度處理器進行處理，保證工業生產過程中溫度的自動化調節。

1.3 流量與液位儀表

在冶金生產過程中，監測煤氣流量、氮氣流量、蒸汽流量、水流量等等都離不開流量和液位儀表。各生產工藝技術人員對不同流量和液位下的產品生產效率進行統計，并篩選出其中的最佳方案。對流量和液位進行有效控制可以提高工業產品的生產效率，減少不必要的原材料的浪費，其中自動化流量儀表可以通過質量或者體積對流量進行監控，而液位儀表則可以通過雷達、浮力或者渦流對液位進行實時監測，進而保證生產的總體效率，同時達到節能減排的目的。

2 自動化儀表常見故障分析

通常情況下，自動化儀表主要由傳感器、變送器、顯示器三部分組成，其中傳感器負責被測對象模擬信號的檢測；變送器負責將傳感器輸出信號轉化為標準的4～20mA電流信號，同時將信號輸送至PLC控制器；顯示器負責測量數據的直觀顯示。儀表故障通常表現為指示異常，如示數偏低、偏高、不動、異常波動等，導致儀表異常的原因有兩種：一是工藝參數本身出現異常；二是測量系統的某一環節發生故障，導致數據顯示不準確。要查明原因，一是對儀表的測量原理、物理結構、使用特性等具有一定的了解；二是要弄清楚測量系統的整個工作流程；三是對冶金工業生產的工藝流程、物料特性、設備性質等具有比較深入的了解，下面就冶金工業儀表常見故障進行具體分析：

2.1 壓力控制儀表的常見故障

當壓力儀表數據異常時，應當根據被測介質的物理形態（固態、液態、氣態）進行針對性的檢測和診斷。

（1）異常波動時，要首先確認工藝操作的變動情況，因為變化多是由工藝操作及PID參數異常所致。

（2）控制儀表停滯不動，即工藝操作變化的情況下，儀表顯示數據保持恒定，此時通常是壓力系統出現故障所致，主要確認引壓管是否變形、堵塞，變送輸出線路是否完好，輸出信號是否正常，顯示系統是否正常。

2.2 溫度檢測儀表的常見故障

在溫度檢測儀表工作運行的過程中，故障是不可避免的，常見的故障現象有：

（1）溫度檢測儀表所顯示的溫度與實際溫度存在一定的偏差。也許是作為溫度測量工具的熱電阻出現了故障，直接導致溫度的測量出現了問題，也有可能是信號傳輸系統出現了問題，導致溫度信號的傳輸受阻，最終顯示的結果與實際情況存在一定的偏差。

（2）自動化溫度儀表出現控制室溫度指示比現場溫度指示要低。問題的根源在于熱電偶測溫元件，由于在工業生產過程中水的作用是不可或缺的，因此，管道和保護套中出現積水是不可避免的，積水一旦出現就極易發生熱電偶測溫元件的短路問題，熱電偶測溫元件的測溫點發生變化，造成控制室溫度指示與現場溫度指示之間的偏差。

（3）溫度的檢測與指示存在延遲也是工業生產過程中自動化溫度儀表容易發生的問題。在工業生產的爐溫測試過程中，通常會使用三點法來對爐頭、爐中以及爐尾的溫度進行實時監測，保證鍋爐內的溫度維持在一個相對穩定的狀態，但在對鍋爐溫度檢測儀表顯示的溫度進行記錄時，常常會發現有一個或者多個溫度儀表的指示出現了延遲或者根本不發生變化的問題，此時，問題通常與模塊輸入通道的信息傳輸不通暢有關，由于操作的失誤，組態模塊輸出參數可能一直處在手動狀態，這就導致了鍋爐溫度檢測儀表的指示數據無法進行自動變化或者出現延遲。

2.3 流量控制儀表的常見故障

一般情況下，自動化流量控制儀表出現故障，原因可以分為兩大類：

（1）操作不當而導致的故障，當自動化流量控制儀表和流量檢測儀表所顯示的數值均達到最大化時，對閥門進行一定的調節后流量開始呈現出下降的趨勢，則可以判斷該故障是由于生產過程中對流量控制儀表的使用操作不當引起的。

（2）流量控制儀表自身出現質量問題，若流量控制儀表所顯示的數值雖然降到了最低，但是檢測儀表不存在問題，則可以判斷是顯示儀表出現了故障。

在對故障出現的具體位置進行準確判斷之后再由專業人員制定合理有效的處理和解決方案，保障工業自動化流量控制儀表使用的安全性。

2.4 物位控制儀表的常見故障

（1）液位儀表值達到最高或最低時，根據現場檢測儀表進行判斷，若現場儀表正常，則將系統改為手動調控，查看液位是否變動，若液位能夠在某一范圍內保持穩定，說明是液位控制系統出現問題，反之則是工藝方面的原因。

（2）對于差壓式液位儀表，當控制儀表與現場檢測儀表顯示數據不符，且現場儀表不存在明顯異常時，檢查導壓管液封是否正常，若存在泄露現象，補充密封液，儀表歸零；若不存在泄露情況，初步判斷是儀表負遷移量出錯，需進行校正。

（3）液位控制儀表的數據異常波動時，要根據設備容量分情況進行判斷，設備容量大的，通常是儀表出現問題；設備容量小的，要先檢查工藝操作，若操作有所變動，極有可能是工藝原因導致的波動，反之是儀表方面的問題。

3 自動化故障處理對策與預防

3.1 完善自動化儀表的檢修制度

設備管理部門要將制度的建立放在首位，根據不同儀表的特性選擇合適的檢修辦法，并安排專業的管理人員對儀表進行定期點檢，一旦發現問題，及時向調度申請維修時間。除了對檢修的方法進行明確的規定，該制度還要對檢修人員合理安排，確保每條巡查線路上的每一個人都能夠得到明確的分工，以應對隨時可能出現的儀表故障。檢修人員在完成日常檢查和維修工作的同時還要對每天的工作進行詳細的記錄，這樣不僅能夠幫助管理人員更好地掌握各類儀表的實時狀況，還可以實現所有檢修人員之間經驗和知識的共享，為接下來儀表檢修工作的順利進行打下堅實基礎。

3.2 提高自動化儀表檢修人員的專業能力

自動化儀表檢修人員的專業能力直接關系著檢修工作開展的質量，因此，生產部門在進行技術創新的同時也要將更多的精力投入到人才的培養上來，首先嚴把人才招聘的質量，將應聘者的學歷作為重要考量標準的同時也要提高對于實踐能力的重視程度，在正式上崗前對員工進行專業培訓，保證檢修人員的工作效率和工作質量。在工作之余還要組織員工到專業的培訓機構進行培訓，幫助檢修人員了解更多最新的專業知識和創新技術，順應時代發展的趨勢，不斷提高工業自動化儀表故障的檢查和維修效率。

4 小結

隨著科技發展進程的不斷加快，自動化儀表控制系統的應用給冶金行業帶來了巨大的方便，重新定位了人與冶金之間的互動關系。在分析和處理冶金自動化儀表故障時，不僅要有扎實的理論知識，還要對工藝流程有詳細的了解，這樣才能對儀表故障對癥下藥，快速準確找到解決方法，節約處理故障時間，保障生產的安全性和穩定性。

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