自動化儀表常見故障分析

周 富

（陜西金泰氯堿化工有限公司，陜西 榆林718199）

自動化控制系統是化工生產系統的神經中樞、安全保障和運行中心，同時儀表也是現代化工廠不可或缺的部分。自動化儀表主要是指企業實際生產過程中的一系列儀表，如檢查、控制、執行和顯示等。自動化儀表可及時掌握企業生產動態，獲取相應數據，促進生產過程的有序運行。

1 儀表常見故障判斷思路

儀表經常出現的異?，F象如顯示偏高、顯示偏低、沒有顯示和顯示值不變化等，主要是兩種原因引起的：一是工藝原因，儀表正確的反應出了實際工藝異常情況；二是儀表自身原因，某一測量電路中出現故障，導致工藝參數顯示與實際不符。兩種因素容易混淆在一起，所以在現場檢查時要沉著冷靜地判斷問題，逐一排除。這就需要對儀表懂原理、懂結構、懂性能，同時要熟悉工藝流程及工藝介質物化性質。因此，在現場處理問題時，應該從自身系統和過程操作系統兩個方面進行綜合考慮，找出原因。

2 四大常規測量儀表故障分析

現場儀表出現故障時，儀表本身問題主要從以下3個方面進行分析，首先是檢查現場測量元器件是否損壞；其次是檢查中間變送模塊是否正常；最后檢查控制系統內設置是否正常。同時還要考慮環境因素，如測量儀表附近熱源未做隔熱處理或保冷工作不到位，冬天防凍工作未落實或不到位；工藝方面考慮主要表現在控制回路出現異常時，從自動切換到手動，檢查手動模式控制下調節開度是否正常，確認是否是過程系統的問題。無論哪種類型的儀器發生故障，首先要了解該儀器安裝位置的生產工藝條件，了解該儀器自身的結構特征、性能和參數。在維修前，通知對應裝置負責人，聯系對應工藝專工，分析判斷出儀表故障的真實原因；確定儀表是否涉及回路控制和聯鎖功能。綜合上述考慮，確保在維修過程中保證工藝系統穩定運行。

2.1 溫度儀表常見故障分析

（1）溫度顯示偏高或最大。檢查接線端子是否松動或者線纜是否斷路；檢查熱電阻阻值或熱電偶電勢是否正常；考慮插深是否太長；變送器接線端子是否有積灰。

（2）溫度顯示偏低或最小。檢查接線端子是否銹蝕或者不牢固；接線盒或套管破損導致套管內有液體；熱電偶補償導線松動；考慮插深是否不夠；轉換變送元器件是否故障。

（3）溫度顯示波動。檢查測量電路的接線端子，電路是否有接地點；補償導線有無破損；導管內的流入水（介質）；調查趨勢的變化，檢查分析過程的操作情況。

2.2 壓力儀表常見故障分析

（1）壓力顯示偏大、偏小或指示曲線無變化。檢查根部閥是否堵塞、正負引壓管是否暢通、引壓管內是否有異常介質、排污絲堵及排污閥是否泄漏、平衡閥是否內漏、考慮是否因堵塞導致單側受壓；冬季介質凍導致膜盒或者引壓管凍；變送器自身電路故障。

（2）壓力顯示波動。首先與工藝操作人員溝通，是否是工藝工況引起的波動，其次是調節系統不穩定，控制回路一直屬于偏差修正自我調整狀態。

2.3 流量儀表常見故障分析

（1）流量指示偏小或無顯示。零點漂移；顯示有問題；變送器接線短路或斷路；正壓室堵死、輕微堵塞或者漏，冬季正負引壓管是否凍管；系統壓力低；電磁流量計測量管是否滿管；涉及密度相關介質，檢查密度是否發生變化；轉子流量計選型不合適致浮子浮不起來；工藝工況問題。

（2）流量指示偏大或超量程。主要原因為負壓室引壓系統造成的堵塞、輕微阻塞或滲漏，冬季正負引壓管是否結冰；儀表量程選型或者設置太小；轉子流量計檢查浮子是否卡在最上端或者選型不合適；工藝工況問題。

（3）流量顯示數值的波動大。檢查控制回路的PID參數是否正常；檢查引流管內是否有氣泡，正負壓引流管內液體是否相同高；管道是否有氣液兩相；對應控制閥附件氣源泄漏導致的工作不穩定；渦街流量計測量接地是否良好；電磁流量計測量時附近是否有磁場干擾，接地是否正確；質量流量計測量時管線內介質是否滿管；安裝位置不合適存在虹吸現象；工藝工況問題。

2.4 液位儀表常見故障分析

（1）顯示液位偏大或最大。檢查液位變送器零點是否漂移；負壓室堵塞、集氣或缺液等，冬季正負引壓管凍；雷達液位計液位測量時喇叭口是否存在異物；超聲波液位計測量液位時發射源口是否有異物；浮筒液位計確認浮筒是否脫落；若是界面計判斷介質密度是否變?。慌c工藝人員確認是否是工藝工況問題。

（2）顯示液位偏小或最小。檢查液位變送器零點是否漂移，正壓室堵塞、泄漏、集氣或缺液，平衡閥是關閉是否檢查等，冬季的正負引壓管是否結冰。若是界面計判斷介質密度是否變大；與工藝人員確認是否是工藝工況問題。

（3）主控室指示與現場液位不符。判斷現場磁翻板液位計是否故障，與工藝操作人員溝通人為調整液位，根據現場和主控指示情況具體分析問題原因；檢查變送器量程和系統組態量程是否一致。

3 氣動調節閥

調節閥就是以壓縮氣體為動力源，以氣缸為執行器，通過閥門定位器、多路轉換器、氣動加速器、電磁閥、調速閥、儲氣罐、氣體過濾器等附件去驅動閥門，實現調節閥門開度，接收DCS系統的控制信號來完成管道介質的流量、壓力、溫度、液位等各種工藝過程參數調節。

3.1 故障關、故障開、正作用、反作用的區分

故障關：當無氣源的時候，閥門關閉（帶電磁閥的閥門電磁閥失電時，閥門關閉）；故障開：當無氣源的時候，閥門打開（帶電磁閥的閥門電磁閥失電時，閥門打開）；當信號壓力增大時，推桿向下移動稱為正作用執行機構；信號壓力增大時，推桿向上移動稱為反作用執行機構[1]。

3.2 氣動調節閥的日常維護

在調節閥中使用石墨作為填料時，大約每3個月在填料中添加一次潤滑油，保證控制閥的使用靈活方便。如發現填料處壓蓋螺帽輕微松動，適當力度調整壓緊螺帽，若壓蓋處螺帽松動嚴重，檢查判斷填料是否短缺，及時補充填料。若發現PTFE型填料干燥，應及時更換填料。巡檢時，注意調節閥的操作，檢查定位器和調節閥的輸出量，確定定位器與調節閥的輸出量是否一致。定期檢查定位器及閥門附件（過濾減壓閥、電磁閥、多路轉換器、氣動放大器、調速閥、氣控換向閥等）工作是否正常及漏氣，保持調節閥的干凈衛生。

3.3 常見故障及產生的原因

3.3.1 調節閥不動作的故障及原因

（1）無氣源、無信號：氣源未開，氣源不干凈導致氣源管阻塞或減壓過濾器阻塞（特別注意冬季氣源總管低點凝結），壓縮機故障造成的氣體壓力低，氣源總管泄漏，定位器輸出故障，控制室實際指令未發出。

（2）有氣源、無信號：調節器故障，氣源管泄漏，閥門定位器漏氣，膜片破損。

（3）定位器無氣源：過濾器堵塞，減壓閥故障，氣源管泄漏或堵塞。

（4）定位器有氣體無輸出：定位器的節氣門堵塞，放大器故障，噴嘴堵塞，電氣轉換器壞。

（5）定位器有氣源、有信號無動作：閥芯脫落，閥桿卡死，閥桿彎曲，執行機構彈簧斷，填料壓太緊[2]。

3.3.2 調節閥的工作不穩定的故障及原因

（1）氣源壓力不穩定：氣源總管泄漏，減壓閥故障，氣源總管波動。

（2）信號壓力不穩定：控制系統的時間常數不匹配，調節器輸出不穩定，PID參數調整不合適。

（3）氣源壓力穩定，信號穩定，但調節閥的動作仍波動：定位器中放大器球閥磨損，尤其是增加氣體消耗時，會導致輸出振蕩，定位器中放大器的噴咀擋板不平行，擋板蓋不能覆蓋噴咀，定位器中電氣轉換器故障，輸出管泄露。

3.3.3 調節閥振動的故障及原因

（1）全行程下均振動：附近有振動源，支撐不穩，閥芯與襯套磨損嚴重。

（2）接近全關位置時振動：調節閥選型CV值大，經常在小開度下運行，調節閥安裝反。

3.3.4 調節閥的動作遲鈍的故障及原因

（1）定位器工作不正常；（2）填料壓蓋過緊；（3）氣源不足或者不通暢；（4）填料老化缺少潤滑；（5）閥桿變形；（6）膜頭破損漏氣；（7）閥體內有粘性大的介質，有堵塞、結焦現象；（8）執行機構彈簧受力不均勻。

3.3.5 調節閥泄漏量大的故障及原因

閥芯磨損嚴重，閥座磨損嚴重，閥座密封圈破損，閥門初始化整定時未整定合適。介質壓差太大，閥門關不嚴，閥門內有卡異物，導致閥桿磨損，填料選型不合適，彈簧預緊力差，閥芯腐蝕變小，流量可調范圍變小。提升自身業務技能水平，及時掌握、了解和分析調節閥故障及產生原因，可以對癥采取措施予以解決，同時也可以做預防性保養檢修，為裝置安全穩定運行創造有利條件。

4 結語

自動化儀表由于自然損耗、設計誤差及運行環境的原因，在生產過程中會發生各種故障，嚴重影響了生產的穩定性。因此，在化工生產過程中，如何分析、解決和預處理儀器出現的故障對化工生產至關重要。