化工儀表自控系統(tǒng)的故障診斷分析

馬長東 劉天星

摘要：化工自動化應用應用提高了生產(chǎn)效率，對設備維修人員提出了更高的要求。由于自動化生產(chǎn)設備在一定程度上已經(jīng)取代了人工操作，當自動化設備出現(xiàn)故障時，整個裝置都會受到很大的影響，甚至造成火災、爆炸和傷亡等嚴重的安全生產(chǎn)事故。因此，為了保證企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟效益，有必要加強對自動化設備的維護和保養(yǎng)，以保證更好的服務生產(chǎn)。

關鍵詞：化工儀表;自控系統(tǒng);故障診斷

1 化工儀表自控系統(tǒng)的常見故障類型

1.1 流量測量與控制儀表故障

流量檢測也是一個復雜的過程，對于流量檢測設備的選擇要求也很高，具體需要參考不同的檢測方法來選擇。也有各種各樣的原則應用于流檢測過程，包括體積法、質(zhì)量法、速度法，流體振動原理、液體電阻原理。根據(jù)不同的測量原理和方法，需要采用不同的測量儀表。已常用的測量儀表有差壓式流量計為例。由于溫度和壓力與設計的溫度和壓力不一致，這些流量計會出現(xiàn)不同的儀表故障。溫度和壓力的原因也非常復雜。溫度和壓力是由密度、粘度和雷諾數(shù)的不同引起的。儀表的故障類型包括顯示異常波動和漂移，儀表本身的位置變化和其他附件的因素。

1.2 壓力測量儀表出現(xiàn)的故障

壓力檢測常見故障是儀表導壓管堵塞和內(nèi)膜片變形。壓力檢測儀主要以標準電信號的形式傳遞壓力變化時儀表中敏感元件的不同變形。壓力測量儀表的常見故障是壓力測量儀表的壓力、差壓檢測部件與A/D轉(zhuǎn)換電路、電流輸出的關系并不對等，只有對輸入和輸出（輸入變送器的壓力、A/D轉(zhuǎn)換電路、環(huán)路電流輸出電路）一并進行檢測;還要考慮機械部件和集成運算運放的因素;也有集成IC對輸入、輸出數(shù)據(jù)的算法的因素。同時有松動的接線部件和機械傳動部件腐蝕、變形、銹蝕失效的原因。

1.3 液位測量與控制儀表的故障

與流量測控儀類似，液位的檢測也是一個復雜的過程，液位檢測設備的選擇也非常的高，所以有必要參考不同的檢測方法來進行選擇。液位檢測過程中應用的原理也不盡相同，根據(jù)不同液位測量原理選擇的液位測量儀表也不盡相同。

1.4 溫度測量與控制儀表故障

在大型化工廠儀表自動控制系統(tǒng)中，溫度參數(shù)的測量與控制是一項重要的工作內(nèi)容。同時，還需要特殊的工作儀表來測量和控制溫度參數(shù)。常用的熱電阻、熱電偶，雙金屬溫度計、容積式溫度計等等。這些儀表設備在運行過程中難免會出現(xiàn)故障。故障位置主要集中在儀表設備線路上，線路故障類型包括線路腐蝕和線路短路。對于熱電偶故障的排查有其自身有效的方法。簡單的檢測方法是檢測故障的一些電路通過使用補償導線的線。熱電偶本身的檢測也是故障檢測的重要組成部分，包括熱電偶本身電阻值的檢測，熱電偶兩端電動勢的檢測。

2 化工儀表自控系統(tǒng)故障的應對措施

2.1 從細節(jié)出發(fā)，對故障進行分析

首先，結合化工儀表的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)過程，分析了產(chǎn)生故障的原因。在化工生產(chǎn)過程中，面對化工儀表，有必要對系統(tǒng)故障部件的專用儀器及工具進行明確。熟悉儀表在生產(chǎn)加工過程中，儀表結構設計的特點、性能及重要參數(shù)。線路故障檢測儀器的控制系統(tǒng)的仔細檢查和測量應直接與介質(zhì)、傳輸電路、儀表、信號傳輸電路等接觸。

其次，化工儀表故障后，從細節(jié)判斷故障的主要原因是必要的。通過對儀表控制系統(tǒng)和顯示信息的分析，分析儀表測量不準的形式，分析前后的變化。例如，當調(diào)節(jié)閥自動控制系統(tǒng)的化工廠儀表不能正常操作，有必要做出具體的分析;在正常操作的情況下，因為閥位微小變化將導致工藝參數(shù)的影響。根據(jù)現(xiàn)場情況分析、判斷系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥的流量控制范圍能否滿足對正常流量的控制，如果閥門不能滿足閥門流量，需要更換新調(diào)節(jié)閥。但是，對自動控制系統(tǒng)的仔細分析表明，前后的變化可能在很小程度上是開放的。因此，原因分析不足以解釋該故障的真實情況。通過進一步詳細的判斷和分析，故障的原因是發(fā)現(xiàn)的指示部分閥位反饋和閥芯的磨損導致的差距太大，使閥門定位器的反饋信號受到影響，因此，在信號很小情況下調(diào)節(jié)閥開度相對較大。

2.2 做好儀表自控系統(tǒng)的日常維護

做好化工自動控制系統(tǒng)的日常維護工作，確保其正確運行，降低故障概率，保證裝置平穩(wěn)運行。儀表控制系統(tǒng)的日常維護主要包括定期檢查和維護。根據(jù)季節(jié)變化對儀表進行測試并準備相應的防護措施。此外，各化工裝置都做好儀表在線校準工作、定期進行校準和部分部件排污、排凝工作。在工藝設備的檢查和維護過程中，要對儀表的安裝是否規(guī)范進行重點檢查，全面檢查易發(fā)生故障的部位，從源頭上避免故障的發(fā)生。儀表的部件在使用時也要仔細檢查，避免出現(xiàn)故障。

2.3 從不同測量儀表出發(fā)，對故障進行控制

為了更有效地處理儀表的故障，有必要根據(jù)不同儀表的工作特點進行故障修復。例如，在分析流量檢測控制裝置的故障時，需要明確控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)。不僅要檢查儀表設備本身完好性、控制線路狀況以及DCS系統(tǒng)的運行狀況;還要檢查儀表的安裝位置、環(huán)境溫度的變化，檢查導壓管（含冷凝器）系統(tǒng)的狀態(tài)，檢查儀表伴熱系統(tǒng)的影響;同時要考慮儀表控制系統(tǒng)的溫度、壓力補償裝置的工作狀態(tài)。

2.4 定期檢查儀表的運行狀況

只有科學合理地使用儀表的校驗工具，才能保證儀表檢測和控制的準確性。因此，當儀表控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，有必要檢查儀表控制系統(tǒng)各設備、管道及輔助設備是否正常運行。例如，對于溫度檢測儀表，應根據(jù)介質(zhì)的需要和具體環(huán)境，特別是對介質(zhì)本身是否有溫度不均（物料凝結凝聚、設備內(nèi)結垢）和良好的接觸溫度檢測部件，溫度檢測部件的本體的故障;同時還要檢查溫度測量線路是否銹蝕、積塵、接觸不良、短路、斷路的情況，另外還要考慮是否會受到環(huán)境的濕度、化學性質(zhì)對線路的影響，從而導致儀表測量失準。

2.5 利用DCS等控制系統(tǒng)

采用DCS系統(tǒng)提高儀表自動控制系統(tǒng)故障原因判斷的準確性。特別是對于現(xiàn)場儀表自動控制系統(tǒng)，DCS等控制系統(tǒng)提供的有效信息可以在較短的時間內(nèi)檢測出故障的原因和問題。此外，DCS等系統(tǒng)的報警和歷史運行記錄也為故障檢測、分析、判斷和故障處理提供了詳細的數(shù)據(jù)和技術支持。另外，對于DCS系統(tǒng)來說，應注意電源冗余，并檢查報警提示，防止出現(xiàn)故障時不能及時運行。軟件和數(shù)據(jù)也應及時備份。

3 結語

總之，隨著技術水平的不斷提高，化工企業(yè)的自動化水平越來越高，各種儀表自動控制系統(tǒng)的應用也越來越廣泛。化工廠儀表自動控制系統(tǒng)與生產(chǎn)過程緊密結合，其穩(wěn)定性和可靠性將直接影響到化工企業(yè)生產(chǎn)的安全穩(wěn)定。

參考文獻：

[1]康軍，李紅安.大型化工裝置儀表自控系統(tǒng)的故障處理要點[J].科學中國人，2017，0（8Z）.

[2]張永健.分析大型化工裝置儀表自控系統(tǒng)的故障處理[J].科技風，2017，（15）：161.

（作者單位：吉林石化公司有機合成廠1

吉林吉化建修有限公司2）