大型化工裝置儀表自控系統中的故障及處理策略

張曉花（中國石油工程項目管理公司天津設計院，天津300457）

0 引言

儀表自控系統是一個比較復雜的高科技產品，由DCS集散控制系統、機組控制系統等各類系統組成[1]。在化工生產領域中大型化工裝置儀表自控系統負責監控與數據采集，雖然該系統可對化工企業生產效率起到一定作用，但在實際生產運行中會受到各因素的影響而不能正常工作，從而給化工企業造成不必要的損失。因此，如何有效處理大型化工裝置儀表自控系統運行故障，從根本上解決系統運行故障的問題，這已成為化工企業首要任務。

1 大型化工裝置儀表自控系統中的故障

1.1 各類檢測儀表故障

在大型化工裝置儀表自控系統中主要在測量與控制過程中發生故障。檢測儀表是自動控制系統的重要組成部分，而儀表自動系統的操作與控制現場需要溫度、流量等參數為基礎，若測量儀表無法正常采集數據，整個自控系統功能無法發揮。目前，化工裝置儀表自控系統故障主要表現為溫度控制儀、流量控制儀及壓力測量儀等。由于化工生產介質種類較多，所使用的的溫度控制儀有不同的使用方法與效果，常見的種類有熱電偶測量儀、熱電阻測量儀及雙金屬溫度控制儀，主要故障有短路與線路腐蝕，需要根據實際情況進行分析判斷[2]。而流量測量儀在大型化工裝置中配備較多，且故障比較復雜，主要表現為讀取波動較大、儀表顯示數值誤差較大等問題，這些問題與工藝介質密度差、壓管存在泄漏等有關。對于壓力測量儀，其工作原理是內部的敏感元件在隨著壓力的變化而產生不同的形變，并將此轉化成標準的電信號傳送出去。在系統工作中若儀表發生外部變形、內部元件可感應到變化，并以電信號形式將變化傳遞出去。若儀表內膜片發生膜片破損、壓管存在、銹跡及泄漏等問題，則會無法保證數據的準確測量。

1.2 系統控制故障

儀表自控系統通過各種控制器、I/O 卡件及硬件設備實現運行監測與控制而達到生產現場的自動化管理。對于儀表自控系統運行故障，主要在測量過程與控制過程中發生，具體表現為硬件故障與軟件故障。其中，當硬件系統發生故障時則出現故障警告。例如，當熱電裝置脫硫控制器發生故障，對應的系統設備指示燈將會發亮，現實出現故障要及時關掉裝置。若不能及時處理則會影響系統控制功能的實現。對于軟件故障的發生，比如當操作系統發生死機問題，主備服務器會自動切換，現場工藝人員無法實施生產操作，系統在服務器恢復期間會發生CDA報警，最終對系統流程性能造成影響。當系統控制控制網絡與過程檢測網絡發生故障，比如I/O 卡件與Link 發生故障，系統無法正常進行通訊，工作人員無法利用西戎實現現場監控管理。

2 大型化工裝置儀表自控系統運行故障處理策略

2.1 分析與判斷故障原因

在大型化工裝置儀表自控系統中，由于配備了多種現場控制裝置，相應的各類故障就層出不窮。若保證故障可以及時得到妥善解決，需要根據故障原因對故障點進行排查。由此，在生產過程中需要從細節之處對故障原因進行分析，根據故障原因處理故障點問題。例如，當脫硫控制器發生故障，系統會發出警報，當系統顯示系統與控制器連接出現問題，需對控制器線路及狀態進行檢查。而當軟件發生故障時需自行通過命令實現故障復位。若底板或線路發生故障，需要將系統控制網路與監控網絡與控制器進行連接，這樣才能使系統控制裝置復位。若系統顯示復位失敗需排查網絡故障。

若系統發生故障，可根據儀表數值進行故障原因的排查，這時由于系統運行根據儀表顯示數據情況執行工作，從分析到處理故障可及時進行記錄。或者利用DCS等控制系統信息，準確判斷儀表自控系統故障原因，尤其是現場儀表自控系統，需要DCS等控制系統提供出有效的利用信息，這樣可以在較短的時間之內判斷出故障的問題與導致的原因。并且，該系統可以提供詳細的數據資源與技術支持。當控制系統正常時，需要檢查儀表狀態，及時確定儀表發生的故障。例如，當加熱系統熔巖爐溫差超過波動區5℃時，可確定管理系統運行正常，需對溫度儀表檢查，看是否存在故障。

2.2 逐一排查系統故障

在系統控制器發生故障構，需要結合故障原因對內部元件及線路一一排查，根據風險評估采取應急預案，由儀表人員對故障控制器實施斷電處理，對控制器進一步展開檢查。當控制器由于失活產生同步丟失，需要重啟激活控制器。當系統發生軟件故障時則可以自動復位，但需要相關人員根據CDA報警看系統是否可以恢復。若無法恢復則需要重啟，保證數據可以恢復[3]。這時需要對控制網絡與監控網絡故障進行針對性的排查，通過I/O 卡件與Link Status 確定故障位置，完成相關的內容檢查，對通訊失敗率復位，必要情況可以采用這針對性的技術進行處理，從事保證系統運行正常。若儀表發生故障，看需要根據其特點處理。例如，溫度控制儀，需要根據內部結構做好接線檢查，以短接的導線判斷儀表盤上的數值是否處于正常狀態，從而確定其會否有存在故障；對流量測量儀，需要看管線是否松動、發生泄漏等情況，最好接線端保護，避免發生破損；對壓力測量儀，需要做好儀表與相關部件清潔，保證連接線路完好，線路與內部元件無磨損、腐蝕等問題的存在。

2.3 系統定期檢修維護

為了避免各類故障的發生，保證儀表自控系統運行正常，需定期對系統進行檢修維護。在檢修過程中運用分布式控制系統綜合檢測，若發現元件、系統操作流程等有問題，需根據檢測結果進行備份，保證檢測結果有較高的正確率，為維修提供有力的數據支撐。在系統維護過程中，需要對卡件、電源及指示燈進行定期檢查，保證系統可正常運行。在此過程中需結合季節氣溫因素對線路進行故障排查，對各類儀表定期清理，對儀表內外情況進行綜合分析與科學評估，及時更換老舊部件，保證不利因素及時解決，降低故障發生率。另外，定期巡檢維護工藝設備，對儀表的安裝是否規范進行重點巡檢，全面排查可能發生故障的地方，從源頭上避免事故的發生。在檢修維護中對儀表備品進行認真檢查，避免在使用時出現問題影響企業生產經營的正常運行。此外，要注意對常用的或重要性的軟件與資料進行備份，避免裝置儀表自控系統發生故障，造成相關數據資源的丟失。

3 結語

綜上所述，本文通過對大型化工裝置儀表自控系統中的故障及處理策略的淺析，分析與總結了大型化工裝置儀表自控系統中的故障，主要有檢測儀表故障與儀表自控系統故障。為了大型化工裝置在化工生產中安全、穩定運行，保證大型化工裝置儀表自控系統可以正常使用，提出了分析與判斷故障原因、逐一排查檢測儀表故障及系統定期檢修維護的處理策略，從而滿足大型化工裝置管理方面的需求。