自动化仪表常见故障的判断与处理

冯德龙

（中国石油集团西南管道有限公司贵阳输油气分公司，贵州 贵阳 550000）

0 前言

随着自动化仪表技术的快速发展，各类自动化仪表在工业等领域中获得了广泛的应用，如温度控制仪表、流量控制仪表等[1]。而自动化仪表的长期使用，会出现一定的故障，从而不仅会影响企业生产安全，而且会影响企业的经营效益。

1 自动化仪表

自动化仪表（DCS）是以微机为核心，并集计算机信息技术、现代化科技以及自动化控制技术的通信技术为一体系统[2]。目前，在DCS 中，应用最为广泛的是温度测量仪表、压力测量仪表及液位测量仪表等。

2 自动化仪表常见故障的判断及处理措施

2.1 温度控制仪表

对于温度控制仪表来说，其运行的原理如图1 所示。

图1 原理示意图

当该仪表常见故障为数值异常的快速波动、指示值突然变为最大或最小，或者指示值出现大幅度缓慢波动等，均可以作为该仪表发生故障的判断依据。对于仪表数值异常快速波动现象的发生，其可能是由于调节器PID 参数调整不当或线路原因等导致的。对于指示值突然变到最大或最小，其通常可判断为仪表系统故障。而导致系统故障发生的原因可能是由于热电阻、热电偶断线、短路或者变送器失灵等导致的。对于指示值出现大幅度缓慢波动这一故障的发生，在对其原因进行判断时，判断思路为是否是工艺操作不当导致，是否是调节器故障导致的，以及是否是仪表工艺上的问题引发的。另外，仪表温度指示值长时间保持不变，也可作为故障判断的依据。这一故障的发生，其可能是由于输出电流突然最大或最小，调节器输出漂移，又或者是调节放大器失灵或输出回路断线等导致的。针对上述故障，可以采取以下处理措施。1）定期检查温度控制仪表的热电阻、热电偶是否发生损坏。对于存在损坏的设备，可通过更新测温元件的方式予以处理。2）做好仪表接线柱腐蚀损坏情况，以及接线盒进水情况等的检查工作。3）对于由于外部环境因素导致的故障，应做好防雷、防冻以及保温工作，以促使仪表能够正常运行。

2.2 压力控制仪表

压力控制仪表的原理如图2 所示。该仪表的重点是蒸汽压力调节系统。这主要是由于在化工生产领域中，其热源主要是蒸汽，因而其压力数值会受到总蒸汽压力的影响。

图2 原理示意图

压力控制仪表常见故障主要包括以下3 种。1）压力指示值突然降到零且安全阀起跳。这一故障通常发生在仪表与导压管之间。而这一故障发生的原因可能是蒸汽压力猛增等导致的。在处理这一故障时，可手动遥控调节阀，然后再对故障进行具体的检查和处理。2）相比于设定值来说，指示值较低，并且安全阀起跳。在对此类故障进行判断时，应与其他相关仪表，如温度控制仪表等进行结合。当温度控制仪表的指示值处于正常状态时，则可判断这一故障发生的原因是由于安全阀没有调好。而当温度控制仪表的指示值均处于偏高的状态下，而压力指示值较真实压力低时，其可能与压力调节回路有关。对于上述常见故障，可采取的处理措施是调好安全阀，并对压力调节回路的参数值进行重新整定。3）压力指示值快速震荡波动，其可能是由于PID 控制参数不合理、压力操作不当等导致的。对此，应通过规范压力操作以及合理设置PID 参数的方式予以处理。

2.3 液位仪表系统

液位仪表系统，其原理如图3 所示。

图3 原理示意图

液位仪表系统的常见故障如下。1）液位指示值异常，如波动频繁。其中，指示值波动频繁这一故障原因判断时，应以液面控制对象的容量作为基础。通常情况下，容量大通常是由于参数设置整定不当导致的。而容量小时，应该先对工艺操作进行分析，在工艺操作发生变化的等情况下，故障可能是由于工艺操作不当导致的。如果工艺操作未发生变化，则可以判断为仪表系统故障导致的。对此，应对仪表系统进行详细的检查。2）指示值突然变到最大或最小。对于这一故障，其处理措施基本同流量控制仪表，即先对一次表进行检查，然后依据检查结果，进行故障判断。对于一次表正常，则可判断为是二次表发生故障。当一次表与二次表一致时，则应手动控制液位，通过观察液位变化，以进行故障判断。当液位在一定范围内保持稳定时，可判断为仪表系统原因。反之，则判断为工艺原因。对此，可采取的处理措施为定期检查与维修，并依据故障判断结果进行针对性处理。

2.4 成分分析仪表

成分分析仪表，又称在线成分分析控制仪表，其组成框图如图4 所示。

对于该仪表来说，其故障通常是发生在样品预处理系统中，而导致故障发生的主要原因则与温度、压力及样品流量不稳定有密切的关系。同时，还与样品中的油雾、含水情况等有关。以二氧化硫分析控制仪表为例，其故障有如下两点。1）仪表指示值逐渐变小。当排除工艺操作原因后，其通常是由于仪表本身原因导致的。为此，可以先进行现场分析，如样气流量情况，当其过小乃至不存在时，可能是由于针型调节阀堵塞或干燥过滤器堵塞等导致的，因此可以通过疏通管路或者将干燥过滤器中的棉花更换等方式进行处理。2）对于仪表指示值逐渐变大这一故障，其可能是由于样气中含有的水蒸气或粉尘过高导致的。总之，针对不同的自动化仪表常见故障，均应对其进行正确的判断，并及时采取有效的处理措施。

图4 组成框图

3 结论

在科技和经济迅猛发展的今天，其一方面为我国各行业，尤其是化工行业的健康持续发展创造了有利的条件，另一方面也对其自动化仪表运行与维护管理提出了更高的要求。对各类自动化仪表常见故障判断与处理措施进行总结，其是自动化仪表正常运行与维护管理的需求，同时也是企业生产安全的要求。与此同时，对于未来准确快速地判断自动化仪表常见故障，以及及时采取有效的措施也有重要的参考与借鉴价值。