石油化工行業(yè)自動化儀表故障處理探討

邱錦

新疆培訓(xùn)中心 新疆 克拉瑪依 834000

隨著石油化工企業(yè)快速發(fā)展，不僅對我國的國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了良好的推動作用，也讓人們的生活質(zhì)量水平有了十分顯著的提升。隨著石油化工企業(yè)競爭的不斷加劇，加之國內(nèi)不少石油化工企業(yè)不斷擴(kuò)大的發(fā)展規(guī)模以及不斷提升的科技水平，使得我國石油化工企業(yè)的自動化水平與國外發(fā)達(dá)國家之間的差距也越來越小[1]。其中，作為石油化工行業(yè)中新型煉油廠運(yùn)營過程必然要運(yùn)用到的技術(shù)裝備，自動化儀表對石油化工企業(yè)生產(chǎn)過程的幫助更是不可或缺。因此，為維護(hù)行業(yè)的發(fā)展和諧及穩(wěn)定，石油化工企業(yè)實有必要針對自動化儀表展開革新，以此在促進(jìn)石油化工企業(yè)自動化水平的再度提升同時推動石油化工行業(yè)更加穩(wěn)定健康地發(fā)展。

1 石油化工行業(yè)檢測執(zhí)行儀表概述

石油化工企業(yè)生產(chǎn)過程涉及到眾多自動化儀表的使用，如壓力、溫度、流量、物位儀表等。而上述儀表分別對應(yīng)著不同的工作，諸如流量儀表主要是在檢測橫截面與單位時間內(nèi)的流量；而壓力儀表監(jiān)測壓力情況，目的便是為了能更好的控制與監(jiān)督生產(chǎn)過程，且不同監(jiān)測對象所使用的壓力儀表類型也有所差異，而目前最常見的壓力監(jiān)測儀表主要有彈性式、液柱式以及活塞式三種；物位儀表的具體作用則是檢定被測物質(zhì)特性；溫度儀表除了監(jiān)測現(xiàn)場的設(shè)備及環(huán)境溫度外，也包含了管道的內(nèi)部介質(zhì)溫度[2]，這也是最為重要的監(jiān)測點(diǎn)之一。

1.1 溫度儀表

確保管道內(nèi)介質(zhì)及現(xiàn)場生產(chǎn)溫度在合理范圍是保障企業(yè)安全生產(chǎn)的首要任務(wù)，這是因為石油化工企業(yè)生產(chǎn)所運(yùn)用到的原材料本身具有一定的特殊性，倘若溫度不適宜便極易引發(fā)各種事故。通常情況下，對于石油化工企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備溫度的控制需保持在-200～1800℃之間。此溫度范圍自然不能以人力測試，這便需要運(yùn)用多種特殊的測溫儀器。當(dāng)前，最常見的溫度儀表主要有三種，分別是熱電阻、雙金屬溫度計以及熱點(diǎn)偶[3]。其中，因熱點(diǎn)偶與熱電阻不僅可直接與DCS相連，且在與溫度采集儀器內(nèi)便能完成環(huán)境溫度的監(jiān)測，故在運(yùn)用范圍上較之雙金屬也更為寬泛，加之如今的現(xiàn)場總線技術(shù)也愈發(fā)成熟，故對溫度變動器的發(fā)展而言也創(chuàng)造了更為廣闊的空間。

1.2 壓力儀表

在整個石油化工企業(yè)的生產(chǎn)過程中，壓力同樣與生產(chǎn)安全有著極為密切的關(guān)聯(lián)，做好壓力控制亦是保證石油化工企業(yè)生產(chǎn)安全所不容忽視的重點(diǎn)。通常情況下，石油化工企業(yè)的生產(chǎn)過程需要將壓力控制在300MPa左右，壓力過高或過低均可能導(dǎo)致安全問題的發(fā)生。所以為了有效保證測量的精確度，便需要在生產(chǎn)過程中根據(jù)這些儀器設(shè)備的工作原理，如變動器、壓力傳感器、特種壓力儀表的脈動介質(zhì)、粉狀、高溫介質(zhì)、黏稠狀、易結(jié)晶介質(zhì)等進(jìn)行測量[4]。其中，彈性式、液柱式和活塞式是石油化工生產(chǎn)過程中所使用的自動化儀表中較為常見的幾種類型。

1.3 物位儀表

液位測量方式是當(dāng)前石油化工企業(yè)生產(chǎn)過程中常用的一種方式，能夠有效保障測量的精確度，深入了解被測物質(zhì)的特性關(guān)系。其中，浮力式儀表就主要采取的是一種液位測量方式。因此，當(dāng)壓力與壓差呈現(xiàn)出不同的情況時，物位儀表所測量的方式也就不盡相同，具體包含了靜電、雷達(dá)、超聲波、矩陣渦流、直讀、點(diǎn)接觸、浮力、重錘磁致伸縮、電容等多種方法。而就以上測量方法而言，最能確保測量精準(zhǔn)度的當(dāng)屬磁致伸縮式，故該方式在石油化工生產(chǎn)中的應(yīng)用也最為廣泛[5]。

1.4 流量儀表

石油化工企業(yè)于日常生活中需要搜集大量的信息數(shù)據(jù)，而其中的絕大多數(shù)又與流量參數(shù)有關(guān)，諸如溫度、液位、壓力等。而確保以上參數(shù)測量的精準(zhǔn)度，方能為石油化工企業(yè)的安全生產(chǎn)提供最基礎(chǔ)的保障。以此，對于流量儀表的選用也必然要遵循穩(wěn)定、精確的原則，確保所獲得之?dāng)?shù)據(jù)皆為最準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)信息，如此方能最大限度保障石油化工企業(yè)的生產(chǎn)安全并維護(hù)企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

2 石油化工行業(yè)自動化儀表故障分析與處理措施

2.1 流量檢查儀表故障分析及處理

通常流量指示會出現(xiàn)結(jié)果不正常的情況，如指示的數(shù)值偏高或者是偏低的現(xiàn)象。當(dāng)流量控制儀表系統(tǒng)的指示值處于最小的情況時，便需要積極做好現(xiàn)場檢測儀表的檢查工作；如果當(dāng)流量控制儀表系統(tǒng)所指示值在正常情況下的時候，便可以確定顯示儀表發(fā)生了故障；當(dāng)現(xiàn)場檢測儀表的指示數(shù)值處于最小的情況時，便需要檢查調(diào)節(jié)閥的開度。這時當(dāng)調(diào)節(jié)閥的開度處于正常的狀態(tài)下的時候，此類故障可能由系統(tǒng)壓力不足、系統(tǒng)管道堵塞、泵故障、平均結(jié)晶和操作不當(dāng)引起；針對儀表方面所發(fā)生的故障就很可能是因為正壓引壓導(dǎo)管堵塞而導(dǎo)致孔板差壓流量計出現(xiàn)差異。同時，差壓變送器還會出現(xiàn)正壓室泄漏的情況；機(jī)械式的流量計則主要是因為齒輪卡死或者是過濾網(wǎng)堵塞等原因所造成的。

當(dāng)流量控制儀表系統(tǒng)的指示值處于最大標(biāo)準(zhǔn)的時候，檢測儀表的數(shù)值也會處于最大的狀態(tài)。這時便可以通過手動遙控的方式來將調(diào)節(jié)閥開大或者是關(guān)小。如果當(dāng)流量降下來的時候，便可以判定為是一般工藝操作不規(guī)范的原因而造成的；當(dāng)流量值降不下來的時候，便可以判定是儀表系統(tǒng)的原因所造成的，所以這時便需要檢查流量控制儀表系統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥是否存在動作；檢查儀表測量引壓系統(tǒng)是否處于正常狀態(tài)；檢查儀表信號傳送系統(tǒng)是否處于正常狀態(tài)。

流量控制儀表系統(tǒng)的指示值如果出現(xiàn)頻繁波動的情況時，便需要將自動控制的狀態(tài)改為手動控制；當(dāng)流量控制儀表系統(tǒng)惡毒指示值的波動處于減小的狀態(tài)時，便可以直接判定儀表方面與儀表控制參數(shù)的PID存在不合適的情況。這時如果依然出現(xiàn)頻繁波動的情況時，便可以直接判定是工藝操作的因素所造成的。例如，以用于分析的電動差壓傳感器為例，儀表維護(hù)人員必須首先向工藝人員了解設(shè)備發(fā)生故障時的情況，再分析這些故障發(fā)生時的原因。

2.2 物位檢查儀表故障分析及處理

當(dāng)液位控制系統(tǒng)的指示值變?yōu)樽畲笾祷蜃钚≈禃r，可以檢查檢測儀器的值是否正常。當(dāng)指示值處于正常狀態(tài)時，液位控制可直接更改為手動遠(yuǎn)程控制，再認(rèn)真觀察一些液位的變化情況；當(dāng)液位的數(shù)值穩(wěn)定在標(biāo)準(zhǔn)范圍的時候，便可以直接判定液位控制系統(tǒng)為故障發(fā)生的主要位置。如果穩(wěn)不住液位的時候，便可以直接從工藝方面來分析造成這種故障的主要原因。

差壓式液位控制儀表。如果差壓監(jiān)視器上顯示的值不匹配，便需要做好直接讀數(shù)儀表的檢查工作，認(rèn)真分析各項數(shù)值是否正常。當(dāng)儀表上所指示的數(shù)值處于正常的狀態(tài)下的時候，便可以檢查壓式液位儀表的負(fù)壓導(dǎo)壓管封液是否發(fā)生了滲漏的情況。一旦有滲漏的情況發(fā)生的時候，便需要重新進(jìn)行灌封液，再調(diào)零點(diǎn)；當(dāng)無滲漏的情況發(fā)生的時候，便可以判定是儀表的負(fù)遷移量不對，這時便需要重新調(diào)整遷移量，讓測量儀表的指示處于正常的范圍。

一旦液位控制儀表系統(tǒng)上面所顯示的數(shù)值頻繁波動的時候，則應(yīng)該全面做好液面控制對象的容量分析，全面判斷故障發(fā)生的原因。當(dāng)容量大的時候，便可以判定是儀表故障所造成的；當(dāng)容量小的時候，則需要對工藝操作情況是否發(fā)生了變化進(jìn)行分析，這時一旦發(fā)生了變化，其非常大的一個可能則是因為工藝問題所造成的。如果指示數(shù)值尚未發(fā)生任何變化，這種情況便很可能是因為儀表存在故障而引起的。例如，通過以電動浮筒液位變送器為例進(jìn)行分析，一旦有液位指示不正常的情況時，如出現(xiàn)偏高或者是偏低的情況，則需要先了解自動化控制儀表的工藝狀況和工藝介質(zhì)，清楚被測對象為精餾塔和反應(yīng)釜、儲罐、反應(yīng)器。然后，再通過合理應(yīng)用浮筒液位計來對液位進(jìn)行測量，需要同時配備玻璃液位計。因玻璃液位計的顯示非常直觀，這時工藝人員便可以使用現(xiàn)存的玻璃液位計來作為重要的參照標(biāo)準(zhǔn)，由此更加準(zhǔn)確地判斷出電動浮筒液位變送器的指示是出現(xiàn)偏高的狀態(tài)還是偏低的狀態(tài)。

2.3 壓力檢查儀表故障分析及處理

壓力檢查儀表故障通常會導(dǎo)致容器的壓力指示值出現(xiàn)以下三種狀況，分別是指示值偏低、指示值偏高以及指示值不變化。而要排除此方面故障，需首先確定被檢測物質(zhì)的具體狀態(tài)。在確認(rèn)被檢測物質(zhì)是氣體、液體或是蒸汽后，針對不同狀態(tài)的被檢測物質(zhì)，所采用的故障處理方法也有所差異。至于具體的排障過程則需遵循以下原則：①若壓力控制系統(tǒng)儀表始終處于不斷振蕩的狀態(tài)，而導(dǎo)致該現(xiàn)象出現(xiàn)的原因通常是因工藝操作不到位或是PID參數(shù)整定不合格所導(dǎo)致，故需檢查相關(guān)作業(yè)的各項操作是否出現(xiàn)變化；②在整個工藝操作中，壓力控制系統(tǒng)儀表的壓力值始終沒有發(fā)生變化，這時便需檢測壓力控制系統(tǒng)儀表所指示數(shù)值是否出現(xiàn)了死線。而在確認(rèn)了壓力控制系統(tǒng)儀表是因出現(xiàn)死線而不發(fā)生變化后，需要檢查引壓管導(dǎo)系統(tǒng)是否被堵塞。倘若并為發(fā)生堵塞現(xiàn)象，則需對壓力變送器的輸出系統(tǒng)進(jìn)行全方位檢測，以此判定故障是否是在控制器測量指示系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生。

2.4 溫度檢查儀表故障分析及處理

如果溫度指示值超出了正常的范圍，如出現(xiàn)偏高、偏低或者是不變化的情況時，則可以考慮到溫度方面的異常無法以人力完成監(jiān)測，故需借助溫度控制儀器來加以控制及測量。

當(dāng)整個溫度儀表系統(tǒng)的指示值的數(shù)值處于最小的狀態(tài)或者是達(dá)到高峰的時候，便可以直接判定為是儀表系統(tǒng)的故障。此故障通常是因溫度儀表系統(tǒng)測量的滯后性所引起，加之此番變化通常也不會在一瞬間產(chǎn)生。因此，導(dǎo)致故障發(fā)生的原因極有可能是某一截線路或某一設(shè)備失靈所導(dǎo)致，諸如熱電偶、熱電阻、導(dǎo)線斷線等；而若溫度控制儀表系統(tǒng)在指示數(shù)值時出現(xiàn)了快速振蕩的狀況，通常便是因參數(shù)PID調(diào)整不恰當(dāng)所致；通常因工藝操作過程中不規(guī)范，則會導(dǎo)致溫度控制儀表系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)值在波動時的幅度較大，或者是波動狀態(tài)較為緩慢。如果當(dāng)工藝操作并未發(fā)生變化的時候，則可以發(fā)現(xiàn)是因為儀表控制系統(tǒng)自身出現(xiàn)故障所引起的。

針對溫度控制系統(tǒng)的故障，排障過程需要遵循以下原則：①確定是否是因調(diào)節(jié)閥出入信號變化而引發(fā)故障。當(dāng)輸入信號尚未出現(xiàn)變化的情況時，通過調(diào)整調(diào)節(jié)閥動作調(diào)整，分析調(diào)節(jié)閥膜頭、膜片是否出現(xiàn)漏的情況；檢查故障是否是因調(diào)節(jié)閥定位器輸入信號變化所導(dǎo)致，而此時的輸入信號是不會發(fā)生變化的；一旦輸入信號發(fā)生變化，便可以判定為定位器發(fā)生了故障。這時便需要分析定位器的輸入信號是否出現(xiàn)了變化，再檢查調(diào)節(jié)器輸出是否存在變化，如調(diào)節(jié)器的輸入尚未發(fā)生變化，而輸出卻發(fā)生了變化的情況時，便可以直接判定為是調(diào)節(jié)器本身發(fā)生了故障。這時便可以熱電偶作為測量元件來進(jìn)行說明。

首先，應(yīng)該對工藝操作的情況、被測介質(zhì)的情況、儀表安裝的位置，以及到底是氣相還是液相，均可以通過向工藝人員詢問來了解。這樣整個石油化工企業(yè)在正常生產(chǎn)過程中發(fā)生故障，則可排除以下原因，包括新安裝的熱點(diǎn)偶、補(bǔ)償導(dǎo)線極性接反、補(bǔ)償導(dǎo)線不配套以及熱點(diǎn)偶不配套等。

2.5 簡單控制系統(tǒng)故障分析及處理

通過將自動化儀表合理的應(yīng)用到石油化工行業(yè)中，其控制系統(tǒng)常常會出現(xiàn)不穩(wěn)定和輸入信號波動大的現(xiàn)象。因此，為了有效避免整個石油化工企業(yè)的生產(chǎn)效率受到影響，便需要及時進(jìn)行判斷，并針對實際情況采取處理措施。通常在這類故障的處理過程中，則需要對整個控制系統(tǒng)的構(gòu)成成分有全方面的認(rèn)知和了解。例如，通過以流量控制系統(tǒng)為例來進(jìn)行分析，便要求保運(yùn)人員對流量控制系統(tǒng)中所涉及到的單回路調(diào)節(jié)器、帶電氣閥門定位器、氣動薄膜調(diào)節(jié)閥、電動變壓變送器等組成成分有一個全面的了解，有了清晰的認(rèn)知，才能夠在分析各部門故障時合理采取排障措施，以此保證工藝介質(zhì)的合理性，優(yōu)化工藝流程和流量類型，讓介質(zhì)始終保持在良好的狀態(tài)中。

3 結(jié)束語

通常石油化工企業(yè)在日常生產(chǎn)過程中會受到多種因素的影響，從而造成石油化工自動化儀表在應(yīng)用時出現(xiàn)各類故障，讓石油化工企業(yè)的生產(chǎn)效率受到嚴(yán)重的影響。 面對這種情況，需要加強(qiáng)對石油化工自動化儀表的故障進(jìn)行分析，并采取針對性的處理方法，才能夠有效減少因故障問題對石油化工企業(yè)所造成的經(jīng)濟(jì)損失，從而有效保護(hù)整個石油化工行業(yè)的運(yùn)行效益。