化工仪表自控系统的故障诊断分析

化工仪表自控系统的故障诊断分析

王武龙

(大唐内蒙古多伦煤化工有限责任公司内蒙古锡林郭勒027300)

摘要：首先简要介绍了化工仪表自控系统的主要组成部分，然后分析了能流在故障诊断中的应用方法，最后列举了具体的故障诊断实例，为化工生产企业仪表自控系统的故障诊断提供参考。

关键词：自控系统；故障处理；化工仪表；能流

引言

随着化工生产设备智能化自动化水平的不断提高，相应自动控制系统的安全性与可靠性也越来越引起化工生产企业以及相关工作人员的关注。为了保证化工企业的安全生产，在自动控制系统的使用中，应该注意大型设备以及化工仪表的有效检测、控制工作，严防出现系统故障，而且对于经常出现的问题应有预先的准备策略，广大生产企业的工作人员应当在极为丰富经验的基础上对可能出现的故障进行分析，并做出有效处理。

1化工装置仪表自动系统出现的故障

大型化工装置中，化工仪表自控系统常常要测量温度、流量、液位、压力、振动、转速等参数。以下对化工装置仪表自动系统中常见的温度测量仪表、流量测量仪表、液位测量仪表及压力测量仪表的一些常见故障进行分析。首先，对温度测量仪表来说，常出现的故障主要是线路短路、接线腐蚀等。温度测量仪表主要是有双金属温度计、热电偶、热电阻等。判断温度测量仪是否出现故障，最有效的一种方法就是把热电偶断开，通过补偿导线的材料与热电偶热电性相近的特性，进行短接补偿导线，若显示室温则表示回路是正常的。其次，对于流量测量仪表来说，常常出现的故障主要有指示出现异常波动，指示偏大或者偏小。因为不同的流量测量仪表的工作原理不一样，因此故障的现象和原因也各有差异。但主要原因还是在于工艺本身的密度、雷诺数、粘度及气体测量的温度压力等。另外，根据流量测量仪的测量原理即速度法、容积法、质量法，测量仪在测量传递的过程中也容易出现故障，比如:导压管泄漏、电磁流量计电极结垢、管线振动等。因此，要确保流量测量仪的准确度，就要注意防止电信号传递回路接线端出现腐蚀、干扰、松动等情况，避免测量仪表出现漂移、电路损坏及膜盒变形等状况。第三，而对于液位测量仪表来说，由于其种类比较多，按照设计原理液位测量仪表可以分为浮力液位计(采用浮力原理借用浮筒及浮子测量)、超声波液位计(采用波传递原理)等。另外，还有采用液柱差压进行测量的方法。因此，在液位测量仪表中常出现的故障主要分为三种:液位波动大、测量值过高和测量值过低。对液位测量仪的故障进行排查可以通过视镜进行观察。第四，压力测量仪表的测量原理是通过测量仪表内部的敏感元件在随压力的变化中产生不同的形变并通过这种应力形变转化成标准电信号传送出去。因此，化工装置中压力测量仪表出现故障的原因主要在于导压管是否堵塞，内部的膜片是否出现变形等。目前，在化工装置仪表自控系统中，主要通过压力开关来操作并控制压力测量仪的工作。所以，压力开关的触点是否接触良好，接线部分是否出现松动都是进行故障检测的重点。另外，机械传动部件是否出现腐蚀、变形、锈迹，并出现松动等现象，也要仔细进行检测，避免压力测量仪出现故障。

2故障处理实例

2.1某电动执行机构故障处理

某装置使用小型PLC控制系统进行简单的过程控制。PLC为ModiconM218可编程控制器，扩展两个模拟量模块和两个数字量模块。运行过程中，系统报警显示“电动阀开信号超时”，装置联锁跳车。根据能流流动方向判断法，DI模块未能在设置时间内接收到相应的数字量输入信号时报警，使用万用表测量位置开关的常开点没有闭合信号，打开现场相应电动阀接线盒，检查位置开关凸轮的动作情况，发现其未到达极限位置，因此无法发出使DI导通的电压信号。调整凸轮机构，使其达到极限位置后，装置能够正常开车，且运行正常。

2.2标准电流信号传输故障

某装置标准电流信号的传输采集出现故障。现场变送器指示在量程的一半左右，但中控显示其值为满量程。依次测量变送器输出电流，AI卡件输入电流和现场变送器的输出电流分别为22mA和12mA，与各自显示一致，断开控制回路，单独测量AI通道电压，DC24V正常。然后使用标准信号发生器进行卡件通道的单独测试，未见异常。将电缆两头悬空，测量其绝缘情况，发现电缆有短接现象。检查电缆敷设情况，发现电缆在一转弯处有破损，重新进行绝缘处理后，中控显示值与变送器显示值相一致。分析认为，电缆绝缘虽然被破坏，但未产生过大的短路电流，使得熔断器未发生动作。但绝缘破坏之后，回路中增加了并联支路，因此，输入卡件的电流应为变送器输出电流和绝缘破坏处短接电阻产生的电流之和，造成中控显示值大于现场变送器显示值的情况。

3化工装置仪表自控系统运行中相关的故障处理策略

在大型化工装置的运行使用中，仪表自控系统出现的故障类别不同，具体原因不同，那么相应的处理策略也不尽相同，所谓的“具体问题具体分析”，在分析故障产生的原因的基础上，采取相应策略进行处理。

3.1相关工作人员应在日常工作过程中主动积累不同仪器的各种信息，以求充分了解相关分系统的生产过程、生产工艺情况、运行条件，以及其工作原理、主要作用，还有具体的结构、性能和参数要求。

3.2面对已经出现的故障，维修人员须向操作人员调查故障出现前后以及出现时的具体情况，并结合对仪表预警信息的总结、与之有关联的仪器运行情况，判断出故障源是否为工艺操作失误，以找出引起故障发生的因素。

3.3定期检查仪表的安装运行状况。只有科学合理的安装仪表，才能保证各类仪表检测和控制的准确性。因此，在化工仪表自控系统出现故障时，要检查仪表自控系统中各个工艺设备、管线及附属设备是否按照设计，规范的安装。比如，对于流量仪表来说，其前后管段、导压管都要按照介质及具体环境的需要来进行安装，尤其对于和介质充分接触的导压管等部位，要对其材质进行检测，考虑其是否会因被测介质的物理及化学性质而产生故障。

3.4做好仪表自控系统的日常维护工作。对于仪表故障最好的预防就是在平时对各类测量仪表进行良好的维护。确保其正确运行并减少故障发生的几率，降低损失。仪表自控系统的日常维护主要包括巡检及定期保养。对仪表进行巡检，要按照季节的变化做好有关的防护准备工作。

3.5利用DCS等控制系统的信息，提高判断仪表自控系统故障原因的准确性。尤其对于现场仪表自控系统来说，采用DCS等控制系统提供的有效信息，能够短时间内检测出出现故障的原因及问题所在。并且，DCS等系统的报警、历史操作记录也给故障的检测、分析判断和故障处理提供了详细的资料和技术支持。

结语

随着我国经济结构性改革，作坊式生产模式终将被淘汰，现代化的智能工厂建设势在必行，化工行业作为高风险、高污染行业，自控系统的大规模应用是必然选择。但自控系统集成度高，结构复杂，涉及专业领域多，对系统的设计与安装有着很高的要求。化工企业只有不断克服困难，应用新技术、新工艺，才能在竞争激烈的市场环境下长久发展。

参考文献

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