大型化工装置仪表自控系统中的故障及处理策略

张晓花（中国石油工程项目管理公司天津设计院，天津300457）

0 引言

仪表自控系统是一个比较复杂的高科技产品，由DCS集散控制系统、机组控制系统等各类系统组成[1]。在化工生产领域中大型化工装置仪表自控系统负责监控与数据采集，虽然该系统可对化工企业生产效率起到一定作用，但在实际生产运行中会受到各因素的影响而不能正常工作，从而给化工企业造成不必要的损失。因此，如何有效处理大型化工装置仪表自控系统运行故障，从根本上解决系统运行故障的问题，这已成为化工企业首要任务。

1 大型化工装置仪表自控系统中的故障

1.1 各类检测仪表故障

在大型化工装置仪表自控系统中主要在测量与控制过程中发生故障。检测仪表是自动控制系统的重要组成部分，而仪表自动系统的操作与控制现场需要温度、流量等参数为基础，若测量仪表无法正常采集数据，整个自控系统功能无法发挥。目前，化工装置仪表自控系统故障主要表现为温度控制仪、流量控制仪及压力测量仪等。由于化工生产介质种类较多，所使用的的温度控制仪有不同的使用方法与效果，常见的种类有热电偶测量仪、热电阻测量仪及双金属温度控制仪，主要故障有短路与线路腐蚀，需要根据实际情况进行分析判断[2]。而流量测量仪在大型化工装置中配备较多，且故障比较复杂，主要表现为读取波动较大、仪表显示数值误差较大等问题，这些问题与工艺介质密度差、压管存在泄漏等有关。对于压力测量仪，其工作原理是内部的敏感元件在随着压力的变化而产生不同的形变，并将此转化成标准的电信号传送出去。在系统工作中若仪表发生外部变形、内部元件可感应到变化，并以电信号形式将变化传递出去。若仪表内膜片发生膜片破损、压管存在、锈迹及泄漏等问题，则会无法保证数据的准确测量。

1.2 系统控制故障

仪表自控系统通过各种控制器、I/O 卡件及硬件设备实现运行监测与控制而达到生产现场的自动化管理。对于仪表自控系统运行故障，主要在测量过程与控制过程中发生，具体表现为硬件故障与软件故障。其中，当硬件系统发生故障时则出现故障警告。例如，当热电装置脱硫控制器发生故障，对应的系统设备指示灯将会发亮，现实出现故障要及时关掉装置。若不能及时处理则会影响系统控制功能的实现。对于软件故障的发生，比如当操作系统发生死机问题，主备服务器会自动切换，现场工艺人员无法实施生产操作，系统在服务器恢复期间会发生CDA报警，最终对系统流程性能造成影响。当系统控制控制网络与过程检测网络发生故障，比如I/O 卡件与Link 发生故障，系统无法正常进行通讯，工作人员无法利用西戎实现现场监控管理。

2 大型化工装置仪表自控系统运行故障处理策略

2.1 分析与判断故障原因

在大型化工装置仪表自控系统中，由于配备了多种现场控制装置，相应的各类故障就层出不穷。若保证故障可以及时得到妥善解决，需要根据故障原因对故障点进行排查。由此，在生产过程中需要从细节之处对故障原因进行分析，根据故障原因处理故障点问题。例如，当脱硫控制器发生故障，系统会发出警报，当系统显示系统与控制器连接出现问题，需对控制器线路及状态进行检查。而当软件发生故障时需自行通过命令实现故障复位。若底板或线路发生故障，需要将系统控制网路与监控网络与控制器进行连接，这样才能使系统控制装置复位。若系统显示复位失败需排查网络故障。

若系统发生故障，可根据仪表数值进行故障原因的排查，这时由于系统运行根据仪表显示数据情况执行工作，从分析到处理故障可及时进行记录。或者利用DCS等控制系统信息，准确判断仪表自控系统故障原因，尤其是现场仪表自控系统，需要DCS等控制系统提供出有效的利用信息，这样可以在较短的时间之内判断出故障的问题与导致的原因。并且，该系统可以提供详细的数据资源与技术支持。当控制系统正常时，需要检查仪表状态，及时确定仪表发生的故障。例如，当加热系统熔岩炉温差超过波动区5℃时，可确定管理系统运行正常，需对温度仪表检查，看是否存在故障。

2.2 逐一排查系统故障

在系统控制器发生故障构，需要结合故障原因对内部元件及线路一一排查，根据风险评估采取应急预案，由仪表人员对故障控制器实施断电处理，对控制器进一步展开检查。当控制器由于失活产生同步丢失，需要重启激活控制器。当系统发生软件故障时则可以自动复位，但需要相关人员根据CDA报警看系统是否可以恢复。若无法恢复则需要重启，保证数据可以恢复[3]。这时需要对控制网络与监控网络故障进行针对性的排查，通过I/O 卡件与Link Status 确定故障位置，完成相关的内容检查，对通讯失败率复位，必要情况可以采用这针对性的技术进行处理，从事保证系统运行正常。若仪表发生故障，看需要根据其特点处理。例如，温度控制仪，需要根据内部结构做好接线检查，以短接的导线判断仪表盘上的数值是否处于正常状态，从而确定其会否有存在故障；对流量测量仪，需要看管线是否松动、发生泄漏等情况，最好接线端保护，避免发生破损；对压力测量仪，需要做好仪表与相关部件清洁，保证连接线路完好，线路与内部元件无磨损、腐蚀等问题的存在。

2.3 系统定期检修维护

为了避免各类故障的发生，保证仪表自控系统运行正常，需定期对系统进行检修维护。在检修过程中运用分布式控制系统综合检测，若发现元件、系统操作流程等有问题，需根据检测结果进行备份，保证检测结果有较高的正确率，为维修提供有力的数据支撑。在系统维护过程中，需要对卡件、电源及指示灯进行定期检查，保证系统可正常运行。在此过程中需结合季节气温因素对线路进行故障排查，对各类仪表定期清理，对仪表内外情况进行综合分析与科学评估，及时更换老旧部件，保证不利因素及时解决，降低故障发生率。另外，定期巡检维护工艺设备，对仪表的安装是否规范进行重点巡检，全面排查可能发生故障的地方，从源头上避免事故的发生。在检修维护中对仪表备品进行认真检查，避免在使用时出现问题影响企业生产经营的正常运行。此外，要注意对常用的或重要性的软件与资料进行备份，避免装置仪表自控系统发生故障，造成相关数据资源的丢失。

3 结语

综上所述，本文通过对大型化工装置仪表自控系统中的故障及处理策略的浅析，分析与总结了大型化工装置仪表自控系统中的故障，主要有检测仪表故障与仪表自控系统故障。为了大型化工装置在化工生产中安全、稳定运行，保证大型化工装置仪表自控系统可以正常使用，提出了分析与判断故障原因、逐一排查检测仪表故障及系统定期检修维护的处理策略，从而满足大型化工装置管理方面的需求。