大型化工装置仪表自控系统的故障应对措施

彭晓阳(中石化第四建设有限公司电气仪表工程公司，天津 300270)

0 引言

信息技术的发展为化工企业自控仪表生产技术奠定了技术基础，化工产品生产时在装置上安放仪表自控系统，对化工装置的各项数值进行精确的监测，并且自控系统可以将监测的数据反馈到总控制系统。当数值存在异常时，总控制系统会下达指令，关闭有问题的装置，但仪表自控系统容易出现故障问题，是化工产品安全生产的重要隐患。所以要对自控系统出现的故障分析，并且提出故障处理措施。

1 大型化工装置仪表自控系统的现状

随着科技的创新与时代的进步，现如今仪表自控系统技术也得到了应用，已在企业的装置中大规模使用。控制系统在化工业中有严格的制度，传统的控制系统已经做到了将仪表自控系统相结合起来，使自控系统得到自动化的发展。仪表自控系统的应用促使化工企业制造更有效率，自控系统也在日益普及，这使我国的科技水平又上升了一个层次，但仍有进步空间[1]。因此，要在原有技术上不断完善、不断改革、不断创新，大型化工装置仪表自控系统的市场还在不断扩大，可以看到相当不错的发展前景，这也为我国自控系统的发展指明了明确的发展方向。研究大型化工装置仪表自控系统的故障处理具有深远意义。

2 仪表自控系统设备良性运转的重要意义

国家安全监管总局于2014年11月印发了《关于加强化工安全仪表系统管理的指导意见》(简称《意见》)。《意见》中详细论述了化工安全仪表系统管理的相关工作内容，将化工安全仪表系统管理工作放在核心位置上，不断地加强对安全仪表系统全生命周期的高效监管，建立健全仪表保护机制，使仪表自控系统设备实现了稳定、安全运行。《意见》印发以后，推动化工企业实现了快速的发展，大幅度提升了化工企业的生产实力，为企业创造了经济效益。化工企业为了实现迅猛发展，对仪表自控系统的平稳、连续运转起到了积极的影响。

因为只有装置能够进行合理的动作与测量，才能够促进整个仪表自控系统进行良性的运行，并积极采取相应措施以防止仪表自控系统的故障出现，使企业的故障参数都限制在很小的范围以内，使企业的安全效益、经济效益与产品价值实现了高速的发展。这就需要仪表自控系统运行管理人员必须要熟练掌握装置的有关信息，如果发生了故障，就能够在第一时间发现故障，并找出故障处理的有效措施，从而使得企业全部的仪表自控系统都能够进行正常的运行。仪表自控系统设备使用管理人员不但要具备高超的专业技能，同时也要具有社会责任心和使命感，认真搞好对仪表自控系统设备的日常维修管理，通过积极采取相应的保护措施，能够使设备故障零出现，使企业的正常生产活动得到更有效的维持。通过积极采取相应的预防措施保养仪表自控系统设备，不仅能够减少故障的出现概率，同时也能够使仪器设备的寿命得到不断地增长，为企业发展提供更高的经济效益[2]。

3 化工装置仪表自控系统出现的故障

3.1 变送器故障问题

变送器的故障问题主要是差压变送器传感器的膜片变形，差压变送器的监测原理是通过内部膜片的变形程度对装置内部的压力变化进行监测，膜片的变形状态会转变为电信号，信号会通过仪表自控系统反馈到总控平台内，实现化工装置的仪表自控系统控制。当差压变送器内的膜片出现变形，无法有效监测装置工作时内部的压力差，电信号产生的数值也会产生错误，进而影响到装置运行的安全性。差压变送器内的导管堵塞会造成敏感元件出现波动，电信号出现错误，总平台内部监测的数据信息也存在错误，影响最终的指令[3]。

3.2 温度控制表故障

温度是化工生产中的重要因素，温度仪表可以对化工产品生产时温度监测，确保产品质量与生产过程的安全。温度控制仪表出现的主要故障有内部短路、接线被化学气体腐、液面淹没热偶等故障问题，针对热电偶的故障问题，将热电偶的故障位置断开，补接导线，确定故障发生的位置，并且判断是否因导线问题造成的故障。

3.3 液位仪表故障

在化工产品制作的过程中会使用大量的化学液体，在化学液体反应时避免液体泄漏是化工生产的关键。液位仪表的种类繁多，不同类型的仪表出现故障时的状态不同，主要表现为液位数值出现较大的波动，数值显示模糊等问题。仪表自控系统液位仪表出现故障可能由于系统反应迟缓，数据更新较慢，指令下达延迟的原因，故障的处理措施需要结合不同类型的液位仪表给出不同的故障处理方案[4]。

3.4 流量仪表故障问题

化工生产时需要对化学气体、液体等物质的流量进行实时监测，从而控制化学反应的速度，确保化工生产的安全性。流量仪表自控系统在运行时容易出现变送器无法正常的显示数值等问题，出现故障的主要原因可能是气体的温度过高或者过低、化学物质的密度以及化工装置内的压力值异常都会造成仪表故障，出现不正常的流速。异常的化学物质流速如果没有及时处理，会造成设备腐蚀严重出现泄漏，导压管道受到腐蚀出现压力值降低等问题，造成仪表自控系统出现更严重的故障。

3.5 压力仪表自控系统出现的故障

在使用的各种自动仪表装置当中，一旦在设备当中的作业过程产生非正常情况，或者自控系统的具体数字信息和设定值之间出现偏差，就可能导致自控系统当中的仪器设备出现数字信息检测不正确或者不准确的故障。举例说明，在各种气压仪表自控系统当中，一旦在具体的技术动作方面，或者气体调节器参数设置等操作条件当中发生了问题，将会导致指示的不正确或者快速震荡变化等重大现象，而同时，由于管道阻塞或者人为操作失误等的现象，同时还会导致压力指示的存在最大和最小两端误差，或者导致指示震荡变化速率过大的现象，那么在发生这些情形时，就一定要及时做好技术动作检测工作，并更改所使用的技术动作方法，不然很容易就会给气压仪表自控系统造成不良影响[5]。

4 化工仪表系统故障处理基本步骤

化工仪表测量和控制系统的故障处理复杂多变，因此要有正确的分析方法和思路。

首先，处理故障过程中，要对相关仪表系统的生产过程、生产工艺情况和条件了解清楚、熟记于心，了解仪表系统设计方案、设计意图以及仪表系统结构、特点、性能和参数的要求等。这些都必须在平时注意积累。

其次，当故障发生时，要向技术人员具体了解故障现象，以及发生故障前后的具体状况。检查仪器相关信息如报警、趋势，结合故障前后是否突变或缓慢变化。观察及其相关的仪表指示、报警和趋势。根据这些信息来确定问题的根源，确定过程波动引起的操作的结果。

最后，结合故障仪器或控制的特点，判断可能引起故障的原因。故障检测主要包括直接接触测量介质的物理传输电路、仪器本身、模拟传输信号电路等几个方面。对监管机构控制系统，重要的是要特别注意测试和改变控制阀控制对象的特点，考虑PID控制参数的影响等。这些都是现场仪表系统故障的引发原因[6]。

5 处理化工装置仪表自控系统故障的措施

5.1 结合仪表类型制定故障处理措施

大型化工装置在运行时需要种类不同的仪表对内部的温度、压力、流量等进行单独控制，所以化工仪表自控系统的种类较多，而且安装较为复杂，出现故障的类型也各不相同，不同仪表的自控系统安装特点都不尽相同。所以在处理自控系统的故障时，要结合化工产品生产的特点、化学物质的特性、化工产品的生产流程确定仪表类型，明确仪表自控系统的原理、性能、系统的结构、相关参数，并且对故障逐一排查。在仪表故障检查时要确保足够的安全，停止设备运行，避免进一步的化学反应。故障检查时重点检查与化学物质直接接触的位置，检查是否出现腐蚀现象，对系统的测量回路和传输回路进行故障排查，确定故障位置再进行故障的处理[7]。

5.2 选择合适的自控设备

仪表设备的选择要与化工生产时的化学物质温和，如果化工生产时的化学物质腐蚀性较强、温度较高，仪表设备在选择时要选择耐高温、耐腐蚀的设备。例如，电容液位计在尿素生产时，在设备使用时寿命较短，经常出现故障问题，通过技术人员检测后发现，测量电机温度的材料在温度超过100 ℃时会变形，甲铵液体出现渗漏的情况，当液体渗透到内部会形成电介层，从而出现了电极电容不稳定的情况，导致仪表出现故障问题。在故障解决时，更换了更耐高温的电机绝缘材料，解决了故障问题。

5.3 DCS控制系统的维护

DCS控制系统要定期维护与检修，对报警系统的提示灯、电源以及设备定期检查，了解设备是否完好，在维护与检修时要注意部分系统大修之后不能使用OAT程序，避免程序出现混乱。如果系统内多个CL出现故障，需要对HM的源代码进行故障检测，分析故障出现的原因，并且使用备份好的源代码修补出现故障的代码，确保系统能够正确运行。及时更新系统数据，对系统内的数据库内容、算法以及网络通讯等模块及时检查与更新，确保数据共享顺利进行，提高系统内数据的采集能力，尤其是故障信号的采集。DCS自控系统通过数据库工具软件生成数据库文件，在故障处理后将处理后的数据信息录入到数据库内，不断完善数据库资料，为下一次的故障处理提供科学的解决方案[8]。

5.4 制定完善的维护制度

为了减少仪表自控系统出现故障的频率，需要制定完善的维护制度。定期对设备进行保养，检查自控系统的运行状态能够减少故障的产生，设备与系统的运行与天气、环境、季节有着密切关系，当外界温度过低、过高时也需要检查设备是否按照正常的程序运行。然后，制定仪表校检的时间，定期检测仪表的准确度，及时发现故障问题，并且及时解决。做好仪表的排污工作，避免杂质影响仪表运行时的精确性。最后，定期检查自控系统是否出现漏洞，并且更新系统内的代码数据，提高自控系统的先进性，避免经常出现自控系统故障。

5.5 加大自动诊断技术在仪表设备中的应用力度

在当前自动化技术高速发展并且全面广泛应用的大背景下，在化工企业当中的电气仪表装置更需要将智能检测仪表等现代化技术设备运用到自动化体系之中。而在各种自动仪表的使用流程当中，自动检测技术就是其较为关键的部分，通过利用自动仪表所拥有的自动检测技术，它能够通过多种多样的检测方法以及测试方案，来对系统中所形成的信号故障加以感应，进而提高了维修工作的质量和工作效率。尤其是在现代信息技术的提升改造之下，通过自动检测技术更加可以在第一时间查寻出自动仪表设备中出现的重大信息故障，并做出相应的报警处置，从中能够发现，通过自检测技术的有效应用，不但可以促使自动仪表技术与设备进行更为全面的发展，对仪器设备维修保养等管理工作的进行，也具有非常积极的意义[9]。

6 结语

综上所述，化工企业在生产时会使用仪表自控系统对生产过程进行控制，提高化工产品生产的质量，并且保障化学反应时的安全性，但不同的仪表自控系统各有不同，出现的故障问题也具备复杂性的特征，因此在处理故障时要了解化工产品的生产过程、化工原料，结合原料与化工生产过程分析仪表自控系统特点，并且给出科学的故障处理措施。