仪表DCS系统维护及测量仪表常见故障处理

张猛

[摘    要 ]DCS控制操作系统具备操作便捷、维护简单、调试方便、功能完善、可靠性强等特性，在煤炭、石油、化工等生产领域具有极为普遍广泛的应用。DCS控制系统是实现制造业数字化、网络化、智能化的关键设备。主要控制系统是现代电力、石油、化工等行业的指挥大脑、控制中心和安全中心，也是工业经济、国家社会安全的重要基础。因此对于机组和设备的安全稳定运行，DCS系统的安全可靠性至关重要。

[关键词]DCS控制系统;日常维护;故障分析排查处理

[中图分类号]TM76 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2020）07–00–03

[Abstract]DCS control operating system has the characteristics of convenient operation， simple maintenance， convenient debugging， perfect function and strong reliability， and is widely used in coal， petroleum， chemical industry and other production fields. DCS control system is the key equipment to realize digitalization， network and intelligence of manufacturing industry. The main control system is the command brain， control center and safety center of modern electric power， petroleum， chemical industry and so on. It is also the important foundation of industrial economy and national social security. For the safe and stable operation of the unit and equipment， it is very important to DCS the safety and reliability of the system.

[Keywords]DCS control system; daily maintenance; troubleshooting

DCS系統在电力、石油、化工行业得到了普遍应用，对生产系统的正常稳定运转发挥着很大作用，严谨细致的维护是保证设备正常运行的基础，DCS控制系统日渐成熟完善，愈来愈广泛地应用到各工业生产行业，强劲的基本功能，为工业生产带来强大的经济收益。

随着石油、化工企业工艺自动化水平的不断提高，对仪表检维修人员的技能维护水平提出了更高要求。为了缩短处理现场仪表故障时间，保证安全生产、提高经济效益，本文结合目前使用的DCS控制系统的日常巡检、维护，现场仪表的故障判断维护、排查处理等方面，进行了探讨和总结，提出了一系列的防护措施，做了简单的介绍。

1 DCS的维护

DCS系统维护分为日常维护和系统停车时检修两种。

1.1 日常维护（巡检）

（1）每天定时巡检：做好日常排查隐患工作，是保证系统正常运行的关键。

（2）做好除尘工作：定期做好控制柜和操作台的外表、散热风扇、机柜过滤网等的表面卫生清洁打扫工作，有损坏的元器件需要及时更换，保持控制柜散热良好。

（3）巡检内容：①环境检查：对DCS室内中央空调的运行情况定期检查，室内要保持恒温，发现异常情况要及时汇报并处理。②仪表卡件的日常检查和维护：通过眼观（CPU卡件、I/O卡件的状态指示灯是否正常指示，有无报警异常），耳听（元器件风扇运行有无异声），手摸（触摸电源表层温度是否正常），发现故障隐患并及时处理，提前做好预防措施。③DCS画面检查：巡检时和工艺人员及时有效地沟通，查看是否有故障诊断画面，是否有故障提示等设备运行异常的现象。④做好DCS维护检修记录：如果在维护过程中有DCS信号强制、历史数据调用管理、重要仪表联锁的投入/切除等操作措施，操作人员应该如实、认真、详细做好记录，以备日后查询。

对巡检过程发现的紧急情况问题，应该及时汇报，并根据当时实际情况采取应急措施。

1.2 系统停机时检修

1.2.1 系统的备份

包括系统软件备份、硬件备份、服务资料的收集整理等。

1.2.2 预防维护

有计划地开展主动性维护，及时监测更换不良元器件，消除隐患缺陷，是确保DCS可靠稳定运行的有效方法。每次利用装置系统停车检修的机会，展开一次预防性的维护，对有隐患的零部件进行及时检修、更换消缺，以精确掌握系统运行状态，克服故障隐患，杜绝意外故障事故的发生。

①卡件的吹扫和清扫。利用系统停车检修机会，断电后对计算机内部、控制站机柜机笼、电源等元件内部的污物进行彻底清理，对机柜滤网及冷却风扇进行吹扫检查，对有问题的风扇及时修复或更换。

②接地系统检修。只要有系统停车机会，对机柜内的接地系统进行详细检查，因柜内接地线故障，导致的系统停车也有发生过，做到提前预防，发现隐患缺陷及时消除，既能减轻员工的劳动量，也能对系统的长周期运转提供保证。

系统中任何环节出现问题，均会导致系统部分功能失效，甚至造成生产装置系统停车。制定科学、合理的维护方法，做到预防性定期检修，增强小细节管控，则可以避免DCS故障带来的损失。做到预防第一，提前预判设备故障并及时更换相关备件，确保设备系统在良好的安全环境状态下稳定运行。

2 现场仪表的故障判断处理

现场测量控制仪表，大体分为压力、温度、流量、液位仪表。

2.1 压力仪表系统常见故障及分析

（1）压力忽大忽小或不变化。此时应先检查变送器的取压根部阀是否畅通、引压管内部是否有异常介质、排污阀是否有泄漏等。尤其是测量易凝、易结晶介质的仪表导压管，在寒冷冬季时，测量介质的冻和堵是常见现象，所以此类仪表，必须做好防冻保温工作，以减少劳动强度和降低排查故障的可能性，而压力变送器本身故障的可能性不大。

（2）压力波动大。首先联系工艺操作人员，了解实际工况，判断是否由于工艺操作系统不稳定造成的系统压力指示波动;另一种情况是仪表后盖内进水，导致回路电流忽高忽低，也可能造成压力指示波动。

2.2 温度仪表系统常见故障分析

（1）温度突然减小。检查热电阻或热电偶元器件、导线是否有短路。首先从接线端子处、导线连接处等易出故障的薄弱点出发，一一展开排查。若现场实际温度升高，而DCS数值不变，可以检查温度元件的套管里是否有金属屑、灰尘脏物或沸点较低的液体，导致指示值不变，此时应清理套管内的脏物、积液，并保持套管内干净。

（2）温度突然增大。由于热电阻或热电偶一次元器件坏、接线端子松动或接触不良、中间接线断等回路断线或温度变送器坏等原因引起，此时用万用表的电阻档或毫伏档先测量一次元件的电阻值或电压值是否正常，判断是一次元器件还是温度变送器所引起的故障，从而很快找出故障原因。

（3）温度波动变化大。现场接线箱密封不严，端子进水锈蚀，可能造成指示波动，此时应和工艺人员沟通，询问、检查工艺操作情况是否稳定，有条件的话，打开接线箱检查清理接线端子，消除故障。

2.3 液位仪表系统常见故障及分析

（1）液位突然变小。差压式液位计主要检查正压室引压管线是否堵、漏、集气、缺液、平衡阀是否关闭等。双法兰变送器主要是检查设置的差压参数值与实际有无偏差，必要时可打开检查法兰膜盒是否完好。雷达液位计主要检查探杆、缆绳是否有损伤，导致指示变小。超声波液位计主要检查仪表传感器能否检测到液位界面，判断仪表是否故障。

（2）液位突然变大。差压式液位计主要检查变送器负压侧引压系统是否堵、泄漏、集气、缺液等现象。负向隔离罐缺液将导致其指示变大，此时应联系工艺确认，对隔离罐补液处理。双法兰变送器的检查方法同上。吹气式液位计导压管内带液，指示会变大，应定期检查排液处理。雷达液位计主要检查探杆、缆绳上端是否有其它物体附着，导致指示变大。超声波液位计主要检查探头下方是否有蒸汽或泡沫等其它非测量物遮挡。

（3）DCS液位指示与现场实际液位不一致。此时可以先到现场检查同一直观仪表的指示值，如果它们差别很大，则很可能是液位远传仪表系统出现故障。差压式液位计检查根部阀、导压管、接头是否有堵或漏的现象。浮筒式液位计检查浮子动作是否灵活良好、筒体内壁有无脏物附着，应定期清洗浮筒。如果检查判断后，液位指示依然不正常，可联系通知工艺人员，确认能否拆除仪表进行调校或更换仪表。冬季气温较低，尤其是在监测凝点较低、易结晶液体介质的液位时，必须做好仪表的防冻保温措施。

（4）液位波动频繁。首先和工艺人员联系沟通，检查确认工艺工况，确定是否正常。可通过修改调节器PID参数来稳定液位指示。投入式液位计出现指示波动时，可以将探头向上提起或向下降落，查看液位指示有无降低或升高的变化趋势，若无变化，再检查探头内膜盒是否损伤，必要时更换液位计。超声波液位计应避免安装在有搅拌器的上方，必须保证液面上方空间尽量没有蒸汽或雾气，以免影响测量效果，液体表面如果产生泡沫也会影响测量效果。

2.4 流量仪表系统常见故障及分析

（1）流量指示值偏小。如果是孔板流量计，流量指示偏低，也有可能是孔板装反造成。差压式流量计在测量易凝、易结晶介质，尤其是在寒冷冬季时，正压侧导压管内介质的冻或堵，也会造成流量指示偏低。超声波流量计的测量介质中有大量气泡或颗粒，会造成指示偏低。电磁流量计的测量介质中有少许气泡，也会造成指示偏低。

（2）流量指示值偏大。差压流量计主要检查负压室导压管路是否有堵或漏的现象。同上所述，差压式流量计在测量易凝、易结晶介质，尤其是在寒冷冬季时，负压侧导压管内介质的冻或堵，也会造成流量指示偏高。

（3）流量波动大。先检查是否因系统压力波动引起的，或管道内介质有气泡，再检查调节器中PID参数的设置，带隔离罐的差压式流量计，需要保证隔离罐和导压管内无气泡，保持正、负压侧导压管内液柱高度一致。

3 结语

总而言之，化工企业离不开各种自动化仪表，仪表在化工生产过程中，被人们称作化工生产的“眼睛”，现场仪表的准确检测显示和DCS数据系统的正常传输，能在无人监控的情况下，对工艺参数进行完成数据的自动测量、记录、检测和控制等一系列重要操作，实现数据信息的远距离传输和处理。如果我们在作业过程中，发现仪表测量数据有异常，在分析检查仪表系统故障之前，要向当班操作人员了解工艺工况，从工艺系统和仪表系统两方面入手，进行综合分析，在检查判断现场远传仪表故障的同时，要兼顾检查DCS操作系统是否有故障，以确定仪表故障原因所在。因工艺操作人员技术水平的参差不齐，会误判断仪表故障，需要掌握一定的判别方法，及时发现故障问题，认真检查分析、判断故障原因，将故障问题分步判断，做到具体问题具体分析，就能很容易找出问题所在，对症下药解决故障，可以避免或减少对工艺控制的影响，进而保证装置系统的安全生产平稳运行。

参考文献

[1] 李金保.浅谈DCS系统维护与管理[J].大科技，2018（30）：82-83.

[2] 商晓嵩.检测仪表常见故障的分析与处理[J].中国化工贸易，2018（6）：174.

[3] 张伟刚，王环环.基于DCS系统的差异报警原理的变送器类仪表早期故障诊断[J].中国仪器仪表，2020（2）：55-58.

[4] 袁子陵.自动化仪表（DCS）常见故障以及预防性维护分析[J].化工设计通讯，2018，44（11）：123.

[5] 杨中国，刘志韬，孙连生，等.简介DCS系统的常见故障诊断和日常维护[J].大科技，2008（4）：40-43.

[6] 陈志银.基于HoneywellDCS控制系统实现氧化铝焙烧炉生产中仪表检测斜率保护、坏点判断、比较控制的开发与应用[J].中国化工贸易，2017（2）：176.

[7] 张衷维，徐丽，赵吉峰，等.DCS系统常见故障处理与运行维护[J].中国石油和化工标准与质量，2014（2）：95-95.

[8] 張伟刚，王环环.基于DCS系统的差异报警原理的变送器类仪表早期故障诊断[J].中国仪器仪表，2020（2）：55-58.

[9] 朱明飘，席亚宾.DCS系统常见故障分析及处理措施探讨[J].自动化与仪器仪表，2008（5）：65-68.