自動(dòng)化儀表的原理及故障維護(hù)

馬英武

身份證號(hào)碼：15292119710226＊＊＊＊0434 寧夏 銀川 750001

引言

當(dāng)前我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，使得我國(guó)的各個(gè)行業(yè)中的技術(shù)設(shè)備也逐漸趨于自動(dòng)化。自動(dòng)化儀表是工業(yè)生產(chǎn)中重要的組成部分，其主要是通過自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)可以對(duì)生產(chǎn)工藝過程進(jìn)行自動(dòng)檢查、控制等，但其在自動(dòng)化儀表應(yīng)用的過程中還存在了一些問題，為此文章對(duì)如何有效解決到其中存在的問題展開了研究和探討。

1 自動(dòng)化儀表的原理

自動(dòng)化儀表是一種自動(dòng)化技術(shù)工具，包括許多自動(dòng)化組件，其中諸如傳感器，傳輸和顯示器等組件可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量記錄，顯示控制，方便安裝，簡(jiǎn)單的操作和準(zhǔn)確性，有著很大的優(yōu)勢(shì)，所以它受到工業(yè)領(lǐng)域許多公司的青睞，可以有效提高工作效率，以及在工業(yè)領(lǐng)域的自動(dòng)化儀器的使用主要是溫度儀器、壓力儀器、物體儀器、流量計(jì)等工藝分析儀器。自動(dòng)化儀表中使用過程中的自動(dòng)化元件不可避免地會(huì)出現(xiàn)故障問題，由于自動(dòng)化儀表中的各個(gè)元件和控制電路都比較復(fù)雜，維護(hù)起來也比較困難，因此在工業(yè)領(lǐng)域，對(duì)自動(dòng)化儀表的原理進(jìn)行了研究，并對(duì)失效原因進(jìn)行了分析。因此，實(shí)施故障排除和日常維護(hù)對(duì)于降低自動(dòng)化儀表的故障，保證工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)過程中的正常運(yùn)行有著十分重要的意義。

2 自動(dòng)化儀表的常見故障

2.1 溫度儀表

常見儀器故障主要原因是電阻或補(bǔ)償線的問題，系統(tǒng)故障反映在溫度控制儀器的數(shù)據(jù)偏差中。因此，如果想知道溫度儀器是否存在故障，它可以確定指示值的變化。有兩種情況的溫度控制器的指示值，第一，由于不合理的PID參數(shù)，調(diào)整儀器的指示值不穩(wěn)定。第二，儀器本身問題，或由于操作期間的非標(biāo)準(zhǔn)操作，儀器的指令值波動(dòng)巨大和緩慢。若儀表指示值變動(dòng)較大，一直顯示最小或最大值，多為系統(tǒng)故障。原因可能是變送器的放大器失靈，或熱電阻、補(bǔ)償導(dǎo)線斷線。若儀表指示值快速振蕩，極有可能是控制參數(shù)PID調(diào)整不當(dāng)。 工業(yè)自動(dòng)化儀表溫度指示系統(tǒng)多由熱電阻、熱電偶等測(cè)溫元件組成，采集完信號(hào)之后，借助變送器將其轉(zhuǎn)為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，然后發(fā)送至DCS系統(tǒng)顯示出來。當(dāng)DCS系統(tǒng)出現(xiàn)故障，溫度顯示為零時(shí)，首先應(yīng)對(duì)輸入DCS模塊信號(hào)進(jìn)行檢查，輸入信號(hào)為4mA則變送器發(fā)出的信號(hào)與其一致。然后應(yīng)分析儀表故障，測(cè)量熱電偶的信號(hào)，信號(hào)正常說明變送器極有可能是故障的發(fā)生處，由于變送器故障造成變送器輸出信號(hào)一直為4mA，導(dǎo)致DCS系統(tǒng)中溫度指示值在零位置處。遇此故障，應(yīng)及時(shí)對(duì)變送器進(jìn)行檢修處理，若依舊不能恢復(fù)，則應(yīng)考慮更換變送器。

2.2 壓力儀表

壓力儀器包括指針，表示指針不會(huì)移動(dòng)，主要原因可能是旋塞未打開，或者純水管被阻擋到壓力表。指針抖動(dòng)的原因可能指針被損壞，或中央柱的兩端彎曲，軸的兩部分的旋轉(zhuǎn)是不同的，主要反映在允許的誤差范圍內(nèi)，并且主要原因是由于高溫或過載，旋塞泄漏引起的彈簧管變形器。因此，當(dāng)確定壓力儀器中是否存在故障時(shí)，按照儀器上的指針確定故障范圍，然后排除故障和維護(hù)。①當(dāng)壓力傳感器接口發(fā)生漏氣時(shí)，很可能就會(huì)出現(xiàn)實(shí)際壓力很高，但變送器顯示數(shù)據(jù)卻變化不大的現(xiàn)象。引發(fā)此故障的原因也有可能是接線錯(cuò)誤或電源沒有插接好，以及傳感器的損壞。②對(duì)變送器加壓，輸出沒有變化，再次加壓則有變化，泄壓后，變送器回不到零位。造成此故障極有可能是傳感器的密封圈出現(xiàn)問題，如傳感器擰得過緊，致使密封圈進(jìn)入引壓口，導(dǎo)致傳感器堵塞，此時(shí)若加壓的壓力不足，則輸出不會(huì)變化；當(dāng)壓力超過時(shí)，密封圈被沖開，傳感器受到壓力，則會(huì)出現(xiàn)變化。③發(fā)生此故障時(shí)，可拆下傳感器，觀察零位是否正常，若不正常加以調(diào)整，若正常應(yīng)更換密封圈。出現(xiàn)不穩(wěn)定，原因可能是傳感器本身出現(xiàn)故障或抗干擾能力較弱。④變送器和指針式壓力表出現(xiàn)較大偏差，此現(xiàn)象較為正常，只要將偏差范圍控制在規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)即可。

2.3 流量?jī)x表

在流量計(jì)進(jìn)行故障排除時(shí)，判斷與上述兩種方法相同，兩者都被指示值判斷，但故障判斷比上述兩種方法更復(fù)雜。在排除流量計(jì)時(shí)，如果指示值是最小的，首先判斷它是由異常顯示儀器引起的。如果顯示儀器上的所有數(shù)據(jù)是正常的，則下一步是檢查控制閥的開口。如果兩者都正常，那么工作人員需要檢查系統(tǒng)的壓力和逐個(gè)管道的平滑度。如果流量計(jì)本身存在故障，則主要原因可以是差壓發(fā)射器或過濾器堵塞的正壓泄漏。如果流量計(jì)顯示指示值，則主要原因可能是由錯(cuò)誤操作或調(diào)節(jié)閥的不合理開關(guān)引起的故障。

2.4 液位儀表

因?yàn)閮x器本身引起的液位計(jì)的指示值不正常，在故障排除過程中，如果儀器本身沒有故障，則操作員可以判斷其出現(xiàn)故障的情況，如果由控制系統(tǒng)問題確定儀器表示該值異常。確定是否存在液位控制系統(tǒng)問題，是否會(huì)在操作員的遙控器中更改。如果液位不穩(wěn)定，則可能是過程故障。①液位儀表值達(dá)最高或最低時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表進(jìn)行判斷，若現(xiàn)場(chǎng)儀表正常，則將系統(tǒng)改為手動(dòng)調(diào)控，查看液位是否變動(dòng)，若液位能夠在某一范圍內(nèi)保持穩(wěn)定，說明是液位控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題，反之則是工藝方面的原因。②對(duì)于差壓式液位儀表，當(dāng)控制儀表與現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表的顯示數(shù)據(jù)不符，且現(xiàn)場(chǎng)儀表不存在明顯異常時(shí)，檢查導(dǎo)壓管液封是否正常，若存在泄漏現(xiàn)象，補(bǔ)充密封液，儀表歸零；若不存在泄漏情況，初步推斷是儀表負(fù)遷移量出錯(cuò)，需進(jìn)行校正。③液位控制儀表的數(shù)據(jù)異常波動(dòng)時(shí)，要根據(jù)設(shè)備容量分情況進(jìn)行判斷，設(shè)備容量大的，通常是儀表出現(xiàn)問題；設(shè)備容量小的，要先檢查工藝操作，若工藝操作有所變動(dòng)，極有可能是工藝原因?qū)е碌牟▌?dòng)，反之就是儀表方面的問題。

2.5 數(shù)字溫度（K型）儀顯示隨室溫變化

補(bǔ)償回路故障是導(dǎo)致數(shù)字儀表隨控制室溫度變化而變化的主要原因，當(dāng)出現(xiàn)這一現(xiàn)象時(shí)，首先要將儀表通入標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)判斷是否時(shí)數(shù)顯儀出現(xiàn)故障，如數(shù)顯儀顯示與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)存在較大誤差，可以判定數(shù)顯儀存在故障。對(duì)數(shù)顯儀進(jìn)行維修排除故障后，如數(shù)顯儀顯示依舊隨室內(nèi)溫度發(fā)生變化，則此時(shí)需要檢測(cè)補(bǔ)償導(dǎo)線是否存在故障。如通過測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)冷端和控制室溫差發(fā)現(xiàn)與儀表顯示誤差相當(dāng)，則可初步判斷補(bǔ)償導(dǎo)線沒有補(bǔ)償作用，此時(shí)需要更換補(bǔ)償進(jìn)行故障排除。

3 自動(dòng)化儀表故障診斷方法

3.1 定義

自動(dòng)化儀表是指由傳感元件組成、具有測(cè)量及顯示等功能的器具設(shè)備，通常由傳感器、變送器和顯示器構(gòu)成。因操作簡(jiǎn)單、精確度和清晰度高，在眾多行業(yè)被廣泛應(yīng)用。按照用途可分為流量?jī)x表、壓力儀表、溫度儀表、物料儀表等。

3.2 故障診斷方法

在使用過程中，自動(dòng)化儀表可能會(huì)出現(xiàn)各種故障，為盡快恢復(fù)正常，降低損失，需掌握幾種基本的故障判斷方法。

3.2.1 外觀檢查。對(duì)儀表的表盤、外殼、指針、旋鈕等進(jìn)行檢查，然后檢查各種插件和連線，另外還有保險(xiǎn)絲、繼電器、元件焊點(diǎn)、零部件排列等，觀察這些部位是否處于正常狀態(tài)。

3.2.2 開機(jī)檢查。觀察機(jī)內(nèi)的各發(fā)光元件是否正常發(fā)光；是否發(fā)出異常聲音，是否出現(xiàn)冒煙、放電等異常現(xiàn)象，或有焦糊等異味散發(fā)；電機(jī)等發(fā)熱元件的溫度是否在規(guī)定范圍內(nèi)；機(jī)械傳動(dòng)部分、齒輪是否整齊嚙合，有無變形、磨損或卡死的情況。

3.3.3 電壓法。借助萬用表測(cè)量可能出現(xiàn)故障部分的電壓，包括：直流電壓測(cè)量，如電子管、直流供電電壓、集成塊各引出角對(duì)地電壓；交流電壓測(cè)量，如交流穩(wěn)壓器輸出電壓。

3.3.4 斷路法。在初步判定后，將可能出現(xiàn)故障的部分與整個(gè)電路切斷，觀察故障是否會(huì)消失。

4 自動(dòng)化儀表的日常維護(hù)

4.1 科學(xué)化管理制度

對(duì)自動(dòng)儀器的日常維護(hù)，首先，應(yīng)當(dāng)開發(fā)出一套維護(hù)管理系統(tǒng)，以便公司的儀器維護(hù)工作可以正常進(jìn)行。企業(yè)可以按照自己的方式制定巡邏檢驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)際情況，檢查儀器，制定檢查周期和負(fù)責(zé)人，并在特定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行有針對(duì)性的檢查和記錄，以便通過檢查儀器，找到潛在的問題，采用相應(yīng)的解決方案，使儀器維護(hù)工作能夠起到實(shí)際效果，在檢查系統(tǒng)中，我們還應(yīng)制定相關(guān)要求，以提高維護(hù)工作的效率和質(zhì)量[1]。企業(yè)可以制定儀器和設(shè)備的分層管理的工作內(nèi)容，在日常檢查的基礎(chǔ)上實(shí)施儀器和設(shè)備的分層管理，提高儀器維護(hù)的焦點(diǎn)，減少維護(hù)的工作量，有效提高儀器維護(hù)效率。為維護(hù)好儀器，有必要在每個(gè)負(fù)責(zé)領(lǐng)域重要儀器和設(shè)備故障排除做好管理。如果發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)該科學(xué)有效地處理。如果發(fā)生故障，相關(guān)管理員應(yīng)該能夠承擔(dān)維護(hù)的責(zé)任，并采取及時(shí)的補(bǔ)救措施，才可以有效減少故障造成的損失。

4.2 提高儀表使用年限

科學(xué)合理的管理系統(tǒng)可以有效提高儀器的年度利用率，降低企業(yè)的維護(hù)成本，然后在進(jìn)行日常維護(hù)儀器的過程中，應(yīng)采取科學(xué)合理的措施提高儀器的利用率[2]。在此期間，從環(huán)境、材料、壓力等方面分析了儀器的環(huán)境，與儀器的材料相結(jié)合。在維護(hù)儀器期間，儀表檢驗(yàn)法規(guī)應(yīng)按照不同儀器的使用程度進(jìn)行維護(hù)，提高儀器的使用效率，在對(duì)故障的根本原因進(jìn)行科學(xué)合理的判斷后，并充分發(fā)揮出了維護(hù)工作的實(shí)際作用。

5 自動(dòng)化儀表維護(hù)策略

在自動(dòng)化儀表的維修中，首先維修人員必須以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度做好儀表的維修工作，使維修工作更有成效。然后，公司首先需要對(duì)員工進(jìn)行相關(guān)的培訓(xùn)，提高儀器檢測(cè)技術(shù)和員工的業(yè)務(wù)素質(zhì)，對(duì)儀器的故障做出科學(xué)的判斷，對(duì)故障進(jìn)行分析的能力，沒有遺漏任何細(xì)節(jié)，故障也沒有藏身之處，當(dāng)儀器崩潰時(shí)，員工還可以通過自己的專業(yè)技能來采取科學(xué)合理的故障排除措施或解決方案，以減少企業(yè)的財(cái)產(chǎn)損失。

5.1 溫度低時(shí)的維護(hù)工作

外部因素的溫度對(duì)儀器的維護(hù)產(chǎn)生了很大影響，特別是在寒冷的天氣。為防止溫度升起，儀表是日常維護(hù)人員需要專注于檢測(cè)保溫的儀器，自動(dòng)儀表的溫度和熱量跟蹤功能通常取決于其絕緣材料的狀況，在日常維護(hù)中，應(yīng)定期檢查儀表絕緣的完整性和儀表的適用性，檢查儀表的絕緣功能，判斷后，應(yīng)采取合理的措施對(duì)儀器進(jìn)行維護(hù)，以減少低溫對(duì)儀器的損壞，使儀器失去正常的絕緣功能。

5.2 儀表的防雷維護(hù)

儀器的防雷維護(hù)主要是為防止閃電在自然環(huán)境中所造成的損害，這導(dǎo)致儀器失效。為可以防止避風(fēng)造成的損壞，應(yīng)在儀器維護(hù)期間采取防雷措施。例如，屏蔽可用于保護(hù)儀器[3]。屏蔽本身可以防止閃電造成的損壞，有效地防止電磁脈沖能量的傳輸情況，才可以有效保護(hù)到儀器。接下來，將儀器連接到金屬。當(dāng)儀器連接了避雷裝置后，它可以有效地避免閃電引起的儀器的損壞，或者它們都可以應(yīng)用于儀器的防雷維護(hù)，可以大大降低到了閃電對(duì)儀器所造成的影響。

6 結(jié)束語

由上可知，自動(dòng)化儀表已被廣泛應(yīng)用在工業(yè)企業(yè)中，其儀表的故障維護(hù)對(duì)企業(yè)的發(fā)展有著十分重要的意義，為此有關(guān)人員應(yīng)當(dāng)制定出相關(guān)的措施，確保到儀表的使用壽命，且在一定程度上降低到發(fā)生故障的概率，才能夠?yàn)槠髽I(yè)的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。