現(xiàn)場儀表系統(tǒng)常見故障分析與處理

趙秀英

摘 要：本文探討石油化工生產(chǎn)裝置中現(xiàn)場常見的測量參數(shù)溫度、流量、壓力與液位等儀表系統(tǒng)，在生產(chǎn)運行測量過程中出現(xiàn)故障問題時所進行的故障分析和處理措施。

關鍵詞：測量、儀表、流量、故障

一、引言

隨著儀表日益智能化、儀表技術日益先進，先進的自動化儀表對現(xiàn)場儀表維護人員的技術水平和操作水平提出了更高要求。在自動化儀表發(fā)生故障時，為縮短處理儀表的故障時間，保證石油化工企業(yè)安全生產(chǎn)，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，本文探討了石油化工生產(chǎn)裝置中的一些自動化儀表現(xiàn)場維護的經(jīng)驗，以供儀表維護人員參考解決儀表故障問題。

二、生產(chǎn)裝置中現(xiàn)場自動化儀表系統(tǒng)故障的基本分析步驟

在石油化工生產(chǎn)裝置中現(xiàn)場儀表測量參數(shù)一般分為四大類：液位、壓力、溫度、流量。在自動控制系統(tǒng)投運一個時期之后，可能會出現(xiàn)各種各樣的儀表故障問題，除了儀表自身原因引起的故障外，還有些來自工藝方面的原因，比如：換熱器管壁污垢的增多、反應器所用催化劑的老化、測量元件被黏性物料或結晶體堵塞、儀表被周圍強電磁干擾、調(diào)節(jié)閥的閥芯和閥座被腐蝕、儀表受機械設備振動源影響失效等問題。這時需要從操作工藝流程和儀表自身兩方面進行查找原因。如果工藝操作人員發(fā)現(xiàn)工藝參數(shù)的記錄曲線出現(xiàn)異常情況時，儀表維護人員應當從以下幾個方面查找儀表故障原因：

1）首先，在對現(xiàn)場儀表故障進行分析前，儀表維護人員要比較透徹地了解相關儀表系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)過程情況及工作環(huán)境條件，了解儀表系統(tǒng)最初的設計意圖與設計方案，以及故障儀表的性能、結構、參數(shù)及特點要求等。

2）其次，在現(xiàn)場儀表系統(tǒng)故障進行檢查之前，要向現(xiàn)場操作人員了解生產(chǎn)的負荷及原料的參數(shù)變化情況，并查看故障儀表測量參數(shù)的歷史趨勢曲線，根據(jù)記錄曲線情況如：記錄曲線突變、記錄曲線突然大幅度變化、記錄曲線出現(xiàn)不規(guī)則的變化、記錄曲線發(fā)生等幅振蕩、記錄曲線不變化，呈直線狀等，針對不同情況進行分析，以確定儀表故障原因所在。

3）與同現(xiàn)場的就地指示儀表進行比較。如果現(xiàn)場有就地指示儀表，則可以同檢測儀表進行比較，看兩者指示值是否接近，如果顯示數(shù)值差別很大，則可以認為檢測儀表有很大的可能性出現(xiàn)故障。

4）同其它儀表比較。對于一些應用在比較重要場所的儀表，往往設計兩臺儀表同時進行監(jiān)測顯示，以確保測量的準確。（如液位指示儀對同一儲罐有翻板液位指示和超聲波測量變送器；流量有轉(zhuǎn)子流量計和質(zhì)量流量計；溫度有雙金屬溫度計和由熱電阻組成的溫度測量系統(tǒng)；壓力有壓力表和壓力變送器等）當兩臺儀表指示相差較大時，操作人員能憑經(jīng)驗判斷出是哪臺儀表出現(xiàn)了故障，及時通知儀表人員進行處理。

5）DCS顯示儀表不正?？梢缘浆F(xiàn)場檢查變送器的輸出電流，根據(jù)輸出計算DCS的指示值，如偏差很大，則很可能是儀表系統(tǒng)出現(xiàn)故障，DCS出現(xiàn)故障概率很低。

二、四大測量參數(shù)儀表控制系統(tǒng)故障分析及處理

我們以一個化工自動化中使用最廣泛的單回路為例介紹這四大測量參數(shù)儀表的故障分析步驟。簡單調(diào)節(jié)系統(tǒng)就是指由一個被控對象、一個檢測元件及傳感器（或變送器）、一個調(diào)節(jié)器和一個執(zhí)行器所構成的單閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)方塊圖如下：

其中變送器相當于人的眼睛，觀察被控對象的變化，控制器相當于人的大腦，對觀測的參數(shù)進行思考，決定怎樣去做，執(zhí)行器就像人的手，大腦發(fā)出指令后，它去執(zhí)行，確保被控對象在可控范圍內(nèi)。

（1）溫度控制儀表系統(tǒng)故障分析步驟

1）溫度儀表系統(tǒng)的指示值突然變到最大或最小，一般為儀表系統(tǒng)故障。因為溫度儀表系統(tǒng)測量滯后較大，不會發(fā)生突然變化。此時的故障原因多是熱電偶、熱電阻、補償導線斷線或變送器放大器失靈造成。

2）溫度控制儀表系統(tǒng)指示出現(xiàn)快速振蕩現(xiàn)象，多為控制參數(shù)PID調(diào)整不當造成。

3）溫度控制儀表系統(tǒng)指示出現(xiàn)大幅緩慢的波動，很可能是由于工藝操作變化引起的，如當時工藝操作沒有變化，則很可能是儀表控制系統(tǒng)本身的故障。

（2）壓力控制儀表系統(tǒng)故障分析步驟

1）壓力控制系統(tǒng)儀表指示出現(xiàn)快速振蕩波動時，首先檢查工藝操作有無變化，這種變化多半是工藝操作和調(diào)節(jié)器PID參數(shù)整定不好造成。

2）壓力控制系統(tǒng)儀表指示出現(xiàn)死線，工藝操作變化了壓力指示還是不變化，一般故障出現(xiàn)在壓力測量系統(tǒng)中，首先檢查測量引壓導管系統(tǒng)是否有堵的現(xiàn)象，不堵，檢查壓力變送器輸出系統(tǒng)有無變化，有變化，故障出在控制器測量指示系統(tǒng)。

（3）流量控制儀表系統(tǒng)故障分析步驟

1）流量控制儀表系統(tǒng)指示值達到最小時，首先檢查現(xiàn)場檢測儀表，如果正常，則故障在顯示儀表。當現(xiàn)場檢測儀表指示也最小，則檢查調(diào)節(jié)閥開度，若調(diào)節(jié)閥開度為零，則常為調(diào)節(jié)閥到調(diào)節(jié)器之間故障。當現(xiàn)場檢測儀表指示最小，調(diào)節(jié)閥開度正常，故障原因很可能是系統(tǒng)壓力不夠、系統(tǒng)管路堵塞、泵不上量、介質(zhì)結晶、操作不當?shù)仍蛟斐?。若是儀表方面的故障，原因有：孔板差壓流量計可能是正壓引壓導管堵；差壓變送器正壓室漏；機械式流量計是齒輪卡死或過濾網(wǎng)堵等。

2）流量控制儀表系統(tǒng)指示值達到最大時，則檢測儀表也常常會指示最大。此時可手動調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥的開度，如果流量能降下來則一般為工藝操作原因造成。若流量值仍降不下來，則是儀表系統(tǒng)的原因造成，檢查流量控制儀表系統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥是否動作；檢查儀表測量引壓系統(tǒng)是否正常；檢查儀表信號傳送系統(tǒng)是否正常。

3）流量控制儀表系統(tǒng)指示值波動較頻繁，可將自動控制改到手動，如果波動減小，則是儀表方面的原因或是儀表PID控制參數(shù)設置不合適，如果波動仍頻繁，則是工藝操作方面原因造成。

（4）液位控制儀表系統(tǒng)故障分析步驟

1）液位控制儀表系統(tǒng)指示值變化到最大或最小時，可以先檢查檢測儀表是否正常，如指示正常，將液位自動控制改為手動遙控液位，看液位變化情況。如液位可以穩(wěn)定在一定的范圍，則故障在液位控制系統(tǒng)；如穩(wěn)不住液位，一般為工藝系統(tǒng)造成的故障，要從工藝方面查找原因。

2）差壓式液位控制儀表指示和現(xiàn)場直讀式指示儀表指示對不上時，首先檢查現(xiàn)場直讀式指示儀表是否正常，如指示正常，檢查差壓式液位儀表的負壓導壓管封液是否有滲漏；若有滲漏，重新灌封液，調(diào)零點；無滲漏，可能是儀表的負遷移量不對了，重新調(diào)整遷移量使儀表指示正常。

3）液位控制儀表系統(tǒng)指示值變化波動頻繁時，首先要根據(jù)液面控制對象的容量大小，來分析故障產(chǎn)生的原因，容量大的一般是儀表故障造成的。容量小的首先要分析工藝操作情況是否有變化，如果有變化很可能是工藝操作造成的波動頻繁，如果沒有變化可能是儀表故障造成的。

結束語

本文只是對現(xiàn)場四大參數(shù)單回路自動化儀表控制系統(tǒng)的故障進行了簡單的分析，在實際生產(chǎn)現(xiàn)場還有一些復雜的控制回路，如串級控制回路、比值控制回路、分程控制路、均勻控制回路等等，復雜的控制回路在石油化工實際生產(chǎn)應用中相對較少，本文就不再敘述。