化工仪表自控系统的故障诊断分析

马长东 刘天星

摘要：化工自动化应用应用提高了生产效率，对设备维修人员提出了更高的要求。由于自动化生产设备在一定程度上已经取代了人工操作，当自动化设备出现故障时，整个装置都会受到很大的影响，甚至造成火灾、爆炸和伤亡等严重的安全生产事故。因此，为了保证企业的安全生产和经济效益，有必要加强对自动化设备的维护和保养，以保证更好的服务生产。

关键词：化工仪表;自控系统;故障诊断

1 化工仪表自控系统的常见故障类型

1.1 流量测量与控制仪表故障

流量检测也是一个复杂的过程，对于流量检测设备的选择要求也很高，具体需要参考不同的检测方法来选择。也有各种各样的原则应用于流检测过程，包括体积法、质量法、速度法，流体振动原理、液体电阻原理。根据不同的测量原理和方法，需要采用不同的测量仪表。已常用的测量仪表有差压式流量计为例。由于温度和压力与设计的温度和压力不一致，这些流量计会出现不同的仪表故障。温度和压力的原因也非常复杂。温度和压力是由密度、粘度和雷诺数的不同引起的。仪表的故障类型包括显示异常波动和漂移，仪表本身的位置变化和其他附件的因素。

1.2 压力测量仪表出现的故障

压力检测常见故障是仪表导压管堵塞和内膜片变形。压力检测仪主要以标准电信号的形式传递压力变化时仪表中敏感元件的不同变形。压力测量仪表的常见故障是压力测量仪表的压力、差压检测部件与A/D转换电路、电流输出的关系并不对等，只有对输入和输出（输入变送器的压力、A/D转换电路、环路电流输出电路）一并进行检测;还要考虑机械部件和集成运算运放的因素;也有集成IC对输入、输出数据的算法的因素。同时有松动的接线部件和机械传动部件腐蚀、变形、锈蚀失效的原因。

1.3 液位测量与控制仪表的故障

与流量测控仪类似，液位的检测也是一个复杂的过程，液位检测设备的选择也非常的高，所以有必要参考不同的检测方法来进行选择。液位检测过程中应用的原理也不尽相同，根据不同液位测量原理选择的液位测量仪表也不尽相同。

1.4 温度测量与控制仪表故障

在大型化工厂仪表自动控制系统中，温度参数的测量与控制是一项重要的工作内容。同时，还需要特殊的工作仪表来测量和控制温度参数。常用的热电阻、热电偶，双金属温度计、容积式温度计等等。这些仪表设备在运行过程中难免会出现故障。故障位置主要集中在仪表设备线路上，线路故障类型包括线路腐蚀和线路短路。对于热电偶故障的排查有其自身有效的方法。简单的检测方法是检测故障的一些电路通过使用补偿导线的线。热电偶本身的检测也是故障检测的重要组成部分，包括热电偶本身电阻值的检测，热电偶两端电动势的检测。

2 化工仪表自控系统故障的应对措施

2.1 从细节出发，对故障进行分析

首先，结合化工仪表的生产工艺和生产过程，分析了产生故障的原因。在化工生产过程中，面对化工仪表，有必要对系统故障部件的专用仪器及工具进行明确。熟悉仪表在生产加工过程中，仪表结构设计的特点、性能及重要参数。线路故障检测仪器的控制系统的仔细检查和测量应直接与介质、传输电路、仪表、信号传输电路等接触。

其次，化工仪表故障后，从细节判断故障的主要原因是必要的。通过对仪表控制系统和显示信息的分析，分析仪表测量不准的形式，分析前后的变化。例如，当调节阀自动控制系统的化工厂仪表不能正常操作，有必要做出具体的分析;在正常操作的情况下，因为阀位微小变化将导致工艺参数的影响。根据现场情况分析、判断系统调节阀的流量控制范围能否满足对正常流量的控制，如果阀门不能满足阀门流量，需要更换新调节阀。但是，对自动控制系统的仔细分析表明，前后的变化可能在很小程度上是开放的。因此，原因分析不足以解释该故障的真实情况。通过进一步详细的判断和分析，故障的原因是发现的指示部分阀位反馈和阀芯的磨损导致的差距太大，使阀门定位器的反馈信号受到影响，因此，在信号很小情况下调节阀开度相对较大。

2.2 做好仪表自控系统的日常维护

做好化工自动控制系统的日常维护工作，确保其正确运行，降低故障概率，保证装置平稳运行。仪表控制系统的日常维护主要包括定期检查和维护。根据季节变化对仪表进行测试并准备相应的防护措施。此外，各化工装置都做好仪表在线校准工作、定期进行校准和部分部件排污、排凝工作。在工艺设备的检查和维护过程中，要对仪表的安装是否规范进行重点检查，全面检查易发生故障的部位，从源头上避免故障的发生。仪表的部件在使用时也要仔细检查，避免出现故障。

2.3 从不同测量仪表出发，对故障进行控制

为了更有效地处理仪表的故障，有必要根据不同仪表的工作特点进行故障修复。例如，在分析流量检测控制装置的故障时，需要明确控制系统的工作状态。不仅要检查仪表设备本身完好性、控制线路状况以及DCS系统的运行状况;还要检查仪表的安装位置、环境温度的变化，检查导压管（含冷凝器）系统的状态，检查仪表伴热系统的影响;同时要考虑仪表控制系统的温度、压力补偿装置的工作状态。

2.4 定期檢查仪表的运行状况

只有科学合理地使用仪表的校验工具，才能保证仪表检测和控制的准确性。因此，当仪表控制系统出现故障时，有必要检查仪表控制系统各设备、管道及辅助设备是否正常运行。例如，对于温度检测仪表，应根据介质的需要和具体环境，特别是对介质本身是否有温度不均（物料凝结凝聚、设备内结垢）和良好的接触温度检测部件，温度检测部件的本体的故障;同时还要检查温度测量线路是否锈蚀、积尘、接触不良、短路、断路的情况，另外还要考虑是否会受到环境的湿度、化学性质对线路的影响，从而导致仪表测量失准。

2.5 利用DCS等控制系统

采用DCS系统提高仪表自动控制系统故障原因判断的准确性。特别是对于现场仪表自动控制系统，DCS等控制系统提供的有效信息可以在较短的时间内检测出故障的原因和问题。此外，DCS等系统的报警和历史运行记录也为故障检测、分析、判断和故障处理提供了详细的数据和技术支持。另外，对于DCS系统来说，应注意电源冗余，并检查报警提示，防止出现故障时不能及时运行。软件和数据也应及时备份。

3 结语

总之，随着技术水平的不断提高，化工企业的自动化水平越来越高，各种仪表自动控制系统的应用也越来越广泛。化工厂仪表自动控制系统与生产过程紧密结合，其稳定性和可靠性将直接影响到化工企业生产的安全稳定。

参考文献：

[1]康军，李红安.大型化工装置仪表自控系统的故障处理要点[J].科学中国人，2017，0（8Z）.

[2]张永健.分析大型化工装置仪表自控系统的故障处理[J].科技风，2017，（15）：161.

（作者单位：吉林石化公司有机合成厂1

吉林吉化建修有限公司2）