大型化工裝置儀表自控系統的故障應對措施

彭曉陽(中石化第四建設有限公司電氣儀表工程公司，天津 300270)

0 引言

信息技術的發展為化工企業自控儀表生產技術奠定了技術基礎，化工產品生產時在裝置上安放儀表自控系統，對化工裝置的各項數值進行精確的監測，并且自控系統可以將監測的數據反饋到總控制系統。當數值存在異常時，總控制系統會下達指令，關閉有問題的裝置，但儀表自控系統容易出現故障問題，是化工產品安全生產的重要隱患。所以要對自控系統出現的故障分析，并且提出故障處理措施。

1 大型化工裝置儀表自控系統的現狀

隨著科技的創新與時代的進步，現如今儀表自控系統技術也得到了應用，已在企業的裝置中大規模使用。控制系統在化工業中有嚴格的制度，傳統的控制系統已經做到了將儀表自控系統相結合起來，使自控系統得到自動化的發展。儀表自控系統的應用促使化工企業制造更有效率，自控系統也在日益普及，這使我國的科技水平又上升了一個層次，但仍有進步空間[1]。因此，要在原有技術上不斷完善、不斷改革、不斷創新，大型化工裝置儀表自控系統的市場還在不斷擴大，可以看到相當不錯的發展前景，這也為我國自控系統的發展指明了明確的發展方向。研究大型化工裝置儀表自控系統的故障處理具有深遠意義。

2 儀表自控系統設備良性運轉的重要意義

國家安全監管總局于2014年11月印發了《關于加強化工安全儀表系統管理的指導意見》(簡稱《意見》)。《意見》中詳細論述了化工安全儀表系統管理的相關工作內容，將化工安全儀表系統管理工作放在核心位置上，不斷地加強對安全儀表系統全生命周期的高效監管，建立健全儀表保護機制，使儀表自控系統設備實現了穩定、安全運行。《意見》印發以后，推動化工企業實現了快速的發展，大幅度提升了化工企業的生產實力，為企業創造了經濟效益。化工企業為了實現迅猛發展，對儀表自控系統的平穩、連續運轉起到了積極的影響。

因為只有裝置能夠進行合理的動作與測量，才能夠促進整個儀表自控系統進行良性的運行，并積極采取相應措施以防止儀表自控系統的故障出現，使企業的故障參數都限制在很小的范圍以內，使企業的安全效益、經濟效益與產品價值實現了高速的發展。這就需要儀表自控系統運行管理人員必須要熟練掌握裝置的有關信息，如果發生了故障，就能夠在第一時間發現故障，并找出故障處理的有效措施，從而使得企業全部的儀表自控系統都能夠進行正常的運行。儀表自控系統設備使用管理人員不但要具備高超的專業技能，同時也要具有社會責任心和使命感，認真搞好對儀表自控系統設備的日常維修管理，通過積極采取相應的保護措施，能夠使設備故障零出現，使企業的正常生產活動得到更有效的維持。通過積極采取相應的預防措施保養儀表自控系統設備，不僅能夠減少故障的出現概率，同時也能夠使儀器設備的壽命得到不斷地增長，為企業發展提供更高的經濟效益[2]。

3 化工裝置儀表自控系統出現的故障

3.1 變送器故障問題

變送器的故障問題主要是差壓變送器傳感器的膜片變形，差壓變送器的監測原理是通過內部膜片的變形程度對裝置內部的壓力變化進行監測，膜片的變形狀態會轉變為電信號，信號會通過儀表自控系統反饋到總控平臺內，實現化工裝置的儀表自控系統控制。當差壓變送器內的膜片出現變形，無法有效監測裝置工作時內部的壓力差，電信號產生的數值也會產生錯誤，進而影響到裝置運行的安全性。差壓變送器內的導管堵塞會造成敏感元件出現波動，電信號出現錯誤，總平臺內部監測的數據信息也存在錯誤，影響最終的指令[3]。

3.2 溫度控制表故障

溫度是化工生產中的重要因素，溫度儀表可以對化工產品生產時溫度監測，確保產品質量與生產過程的安全。溫度控制儀表出現的主要故障有內部短路、接線被化學氣體腐、液面淹沒熱偶等故障問題，針對熱電偶的故障問題，將熱電偶的故障位置斷開，補接導線，確定故障發生的位置，并且判斷是否因導線問題造成的故障。

3.3 液位儀表故障

在化工產品制作的過程中會使用大量的化學液體，在化學液體反應時避免液體泄漏是化工生產的關鍵。液位儀表的種類繁多，不同類型的儀表出現故障時的狀態不同，主要表現為液位數值出現較大的波動，數值顯示模糊等問題。儀表自控系統液位儀表出現故障可能由于系統反應遲緩，數據更新較慢，指令下達延遲的原因，故障的處理措施需要結合不同類型的液位儀表給出不同的故障處理方案[4]。

3.4 流量儀表故障問題

化工生產時需要對化學氣體、液體等物質的流量進行實時監測，從而控制化學反應的速度，確保化工生產的安全性。流量儀表自控系統在運行時容易出現變送器無法正常的顯示數值等問題，出現故障的主要原因可能是氣體的溫度過高或者過低、化學物質的密度以及化工裝置內的壓力值異常都會造成儀表故障，出現不正常的流速。異常的化學物質流速如果沒有及時處理，會造成設備腐蝕嚴重出現泄漏，導壓管道受到腐蝕出現壓力值降低等問題，造成儀表自控系統出現更嚴重的故障。

3.5 壓力儀表自控系統出現的故障

在使用的各種自動儀表裝置當中，一旦在設備當中的作業過程產生非正常情況，或者自控系統的具體數字信息和設定值之間出現偏差，就可能導致自控系統當中的儀器設備出現數字信息檢測不正確或者不準確的故障。舉例說明，在各種氣壓儀表自控系統當中，一旦在具體的技術動作方面，或者氣體調節器參數設置等操作條件當中發生了問題，將會導致指示的不正確或者快速震蕩變化等重大現象，而同時，由于管道阻塞或者人為操作失誤等的現象，同時還會導致壓力指示的存在最大和最小兩端誤差，或者導致指示震蕩變化速率過大的現象，那么在發生這些情形時，就一定要及時做好技術動作檢測工作，并更改所使用的技術動作方法，不然很容易就會給氣壓儀表自控系統造成不良影響[5]。

4 化工儀表系統故障處理基本步驟

化工儀表測量和控制系統的故障處理復雜多變，因此要有正確的分析方法和思路。

首先，處理故障過程中，要對相關儀表系統的生產過程、生產工藝情況和條件了解清楚、熟記于心，了解儀表系統設計方案、設計意圖以及儀表系統結構、特點、性能和參數的要求等。這些都必須在平時注意積累。

其次，當故障發生時，要向技術人員具體了解故障現象，以及發生故障前后的具體狀況。檢查儀器相關信息如報警、趨勢，結合故障前后是否突變或緩慢變化。觀察及其相關的儀表指示、報警和趨勢。根據這些信息來確定問題的根源，確定過程波動引起的操作的結果。

最后，結合故障儀器或控制的特點，判斷可能引起故障的原因。故障檢測主要包括直接接觸測量介質的物理傳輸電路、儀器本身、模擬傳輸信號電路等幾個方面。對監管機構控制系統，重要的是要特別注意測試和改變控制閥控制對象的特點，考慮PID控制參數的影響等。這些都是現場儀表系統故障的引發原因[6]。

5 處理化工裝置儀表自控系統故障的措施

5.1 結合儀表類型制定故障處理措施

大型化工裝置在運行時需要種類不同的儀表對內部的溫度、壓力、流量等進行單獨控制，所以化工儀表自控系統的種類較多，而且安裝較為復雜，出現故障的類型也各不相同，不同儀表的自控系統安裝特點都不盡相同。所以在處理自控系統的故障時，要結合化工產品生產的特點、化學物質的特性、化工產品的生產流程確定儀表類型，明確儀表自控系統的原理、性能、系統的結構、相關參數，并且對故障逐一排查。在儀表故障檢查時要確保足夠的安全，停止設備運行，避免進一步的化學反應。故障檢查時重點檢查與化學物質直接接觸的位置，檢查是否出現腐蝕現象，對系統的測量回路和傳輸回路進行故障排查，確定故障位置再進行故障的處理[7]。

5.2 選擇合適的自控設備

儀表設備的選擇要與化工生產時的化學物質溫和，如果化工生產時的化學物質腐蝕性較強、溫度較高，儀表設備在選擇時要選擇耐高溫、耐腐蝕的設備。例如，電容液位計在尿素生產時，在設備使用時壽命較短，經常出現故障問題，通過技術人員檢測后發現，測量電機溫度的材料在溫度超過100 ℃時會變形，甲銨液體出現滲漏的情況，當液體滲透到內部會形成電介層，從而出現了電極電容不穩定的情況，導致儀表出現故障問題。在故障解決時，更換了更耐高溫的電機絕緣材料，解決了故障問題。

5.3 DCS控制系統的維護

DCS控制系統要定期維護與檢修，對報警系統的提示燈、電源以及設備定期檢查，了解設備是否完好，在維護與檢修時要注意部分系統大修之后不能使用OAT程序，避免程序出現混亂。如果系統內多個CL出現故障，需要對HM的源代碼進行故障檢測，分析故障出現的原因，并且使用備份好的源代碼修補出現故障的代碼，確保系統能夠正確運行。及時更新系統數據，對系統內的數據庫內容、算法以及網絡通訊等模塊及時檢查與更新，確保數據共享順利進行，提高系統內數據的采集能力，尤其是故障信號的采集。DCS自控系統通過數據庫工具軟件生成數據庫文件，在故障處理后將處理后的數據信息錄入到數據庫內，不斷完善數據庫資料，為下一次的故障處理提供科學的解決方案[8]。

5.4 制定完善的維護制度

為了減少儀表自控系統出現故障的頻率，需要制定完善的維護制度。定期對設備進行保養，檢查自控系統的運行狀態能夠減少故障的產生，設備與系統的運行與天氣、環境、季節有著密切關系，當外界溫度過低、過高時也需要檢查設備是否按照正常的程序運行。然后，制定儀表校檢的時間，定期檢測儀表的準確度，及時發現故障問題，并且及時解決。做好儀表的排污工作，避免雜質影響儀表運行時的精確性。最后，定期檢查自控系統是否出現漏洞，并且更新系統內的代碼數據，提高自控系統的先進性，避免經常出現自控系統故障。

5.5 加大自動診斷技術在儀表設備中的應用力度

在當前自動化技術高速發展并且全面廣泛應用的大背景下，在化工企業當中的電氣儀表裝置更需要將智能檢測儀表等現代化技術設備運用到自動化體系之中。而在各種自動儀表的使用流程當中，自動檢測技術就是其較為關鍵的部分，通過利用自動儀表所擁有的自動檢測技術，它能夠通過多種多樣的檢測方法以及測試方案，來對系統中所形成的信號故障加以感應，進而提高了維修工作的質量和工作效率。尤其是在現代信息技術的提升改造之下，通過自動檢測技術更加可以在第一時間查尋出自動儀表設備中出現的重大信息故障，并做出相應的報警處置，從中能夠發現，通過自檢測技術的有效應用，不但可以促使自動儀表技術與設備進行更為全面的發展，對儀器設備維修保養等管理工作的進行，也具有非常積極的意義[9]。

6 結語

綜上所述，化工企業在生產時會使用儀表自控系統對生產過程進行控制，提高化工產品生產的質量，并且保障化學反應時的安全性，但不同的儀表自控系統各有不同，出現的故障問題也具備復雜性的特征，因此在處理故障時要了解化工產品的生產過程、化工原料，結合原料與化工生產過程分析儀表自控系統特點，并且給出科學的故障處理措施。