過程控制儀表故障分析及處理

1、引言

化工生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)儀表故障現(xiàn)象,由于檢測與控制過程中出現(xiàn)的故障現(xiàn)象比較復(fù)雜，正確判斷、及時處理生產(chǎn)過程中儀表故障，不但直接關(guān)系到化工生產(chǎn)的安全與穩(wěn)定，同時，也涉及到化工產(chǎn)品的質(zhì)量和消耗，而且也最能反映出儀表維護(hù)人員的實際工作能力和業(yè)務(wù)水平，也是儀表維護(hù)人員能否獲得工藝操作人員信任，彼此配合密切的關(guān)鍵。

2、儀表故障判斷思路

由于化工生產(chǎn)操作管道化、流程化、全封閉等特點，尤其是現(xiàn)代化的化工企業(yè)自動化水平很高，工藝操作與檢測儀表密切相關(guān)，工藝人員通過檢測儀表顯示的各類工藝參數(shù)，諸如反應(yīng)溫度、物料流量、容器的壓力和液位、原料的成分等來判斷工藝生產(chǎn)是否正常，產(chǎn)品的質(zhì)量是否合格，根據(jù)儀表指示進(jìn)行加量或減產(chǎn)，甚至停車。

儀

表指示出現(xiàn)異常現(xiàn)象（指示偏高、偏低，不變化，不穩(wěn)定等），本身包含兩種因素：一是工藝因素，儀表正確的反映出工藝異常情況；二是儀表因素，由于儀表(測量系統(tǒng))某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障而導(dǎo)致工藝參數(shù)指示與實際不符。這兩種因素總是混淆在一起，很難馬上判斷出故障到底出現(xiàn)在那里。儀表維護(hù)人員要提高儀表故障判斷能力，除了對儀表工作原理、結(jié)構(gòu)、性能特點熟悉外，還需熟悉測量系統(tǒng)中每一個環(huán)節(jié)，同時，對工藝流程及工藝介質(zhì)的特性、化工設(shè)備的特性應(yīng)有所了解，這能幫助儀表維護(hù)人員拓展思路，有助于分析和判斷故障現(xiàn)象。

2.1 溫度檢測故障判斷

故障現(xiàn)象：溫度指示不正常，偏高或偏低，或變化緩慢甚至不變化等。

以熱電偶作為測量元件進(jìn)行說明。首先應(yīng)了解工藝狀況，可以詢問工藝人員被測介質(zhì)的情況及儀表安裝位置，是在氣相還是液相或其它的工藝狀況。因為是正常生產(chǎn)過程中的故障，不是新安裝的熱電偶，所以可以排除熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線極性接反、熱電偶和補(bǔ)償導(dǎo)線不配套等因素。排除上述因素后可以按圖1的思路進(jìn)行判斷和檢查。

圖1 溫度檢測故障判斷

2.2 流量檢測故障判斷

故障現(xiàn)象：流量指示不正常，偏高或偏低，或指示為零、指示波動。

以差壓式流量變送器為例(1151D)。儀表維護(hù)人員在處理故障時，應(yīng)向工藝操作人員了解故障情況，了解工藝情況，如被測介質(zhì)情況，機(jī)泵情況以及工藝流程等。通過對工藝開車情況的詳細(xì)了解，故障處理可以按圖2所示思路進(jìn)行判斷和檢查。

圖2 流量檢測故障判斷

2.3 壓力檢測故障判斷

故障現(xiàn)象：某一化工容器壓力指示不正常，偏高或偏低，或指示為零或不變化。

以電動壓力變送器為例(3051C)。首先應(yīng)了解被測介質(zhì)是氣體、液體還是蒸汽，了解工藝開車情況和簡單工藝流程，根據(jù)對工藝情況的了解和儀表故障現(xiàn)象來進(jìn)行儀表故障判斷和處理。有關(guān)故障判斷及處理可按圖3的思路來進(jìn)行檢查。

圖3 壓力檢測故障判斷

2.4 液位檢測故障判斷

故障現(xiàn)象：液位指示不會變化，偏高或偏低，或無指示。

以差壓式液位變送器為檢測儀表。首先要了解工藝狀況、工藝介質(zhì)，被測對象是精餾塔、反應(yīng)釜，還是儲罐(槽)、反應(yīng)器。用差壓式液位計測量液位，往往同時配置玻璃液位計，工藝操作人員以現(xiàn)場玻璃液位計為參照判斷差壓式液位變送器所測量值指示偏高或偏低，因為玻璃液位計比較直觀。而儀表維護(hù)人員應(yīng)根據(jù)工藝狀況和儀表故障現(xiàn)象進(jìn)行判斷和檢查。有關(guān)液位(物位)檢測故障判斷思路可以參照圖4進(jìn)行。

圖4 液位檢測故障判斷
2.5 簡單控制系統(tǒng)故障判斷

故障現(xiàn)象：控制系統(tǒng)不穩(wěn)定，輸入信號波動大。

以流量簡單控制系統(tǒng)為例，控制系統(tǒng)由電動差壓變送器、單回路調(diào)節(jié)器和帶電氣閥門定位器的氣動薄膜調(diào)節(jié)閥組成。在處理這類故障時，儀表維護(hù)人員應(yīng)很清楚該流量控制系統(tǒng)的組成情況，要了解工藝情況，如工藝介質(zhì)，簡單工藝流程，是加料流量還是出料流量或是塔的回流量；是液體、氣體還是蒸汽。處理故障步驟詳見圖5。

圖5 控制系統(tǒng)故障判斷

2.6 調(diào)節(jié)閥常見故障及原因分析

在化工生產(chǎn)過程中，調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)相對于自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的其他環(huán)節(jié)較為簡單，但是它直接與工藝介質(zhì)接觸，因而故障率較高。調(diào)節(jié)閥在使用過程中有以下幾種常見故障：

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nbsp; (1) 調(diào)節(jié)閥不動作：原因可能是沒有信號壓力或雖有信號壓力但膜片裂損，膜片漏氣。也可能是閥芯與閥座或襯套卡死，閥桿彎曲。

(2) 調(diào)節(jié)閥動作正常，但不起調(diào)節(jié)作用：原因是閥芯脫落，此時，雖然閥桿動作正常，但閥芯不動，因此無調(diào)節(jié)作用。一般表現(xiàn)為，對于正作用氣關(guān)閥和反作用氣開閥，調(diào)節(jié)閥總處于關(guān)閉狀態(tài)，無法開啟；對于正作用氣開閥，調(diào)節(jié)閥總處于全開狀態(tài)，無法關(guān)閉。另外，管道堵塞也會出現(xiàn)調(diào)節(jié)閥不起調(diào)節(jié)作用的現(xiàn)象。

(3) 調(diào)節(jié)閥不穩(wěn)定或產(chǎn)生振蕩：原因可能是調(diào)節(jié)閥口徑選得過大，經(jīng)常在小開度下工作，或單座閥介質(zhì)在閥內(nèi)流動方向與關(guān)閉方向相同。在閥芯與襯套嚴(yán)重磨損的情況下，也可使調(diào)節(jié)閥在任何開度都發(fā)生振蕩。附近有振蕩源，是調(diào)節(jié)閥振蕩的一個外界因素。

(4) 調(diào)節(jié)閥動作遲鈍或跳動：由于密封填料老化或干枯，使閥桿與填料的干摩擦增大，會造成動作遲鈍或跳動。有時也可能因閥體內(nèi)含有粘性大的污物以及堵塞、結(jié)焦等情況而引起的。膜片及“O”型密封圈等處泄漏也會引起動作遲鈍，但這往往表現(xiàn)為單方向動作遲鈍。

(5) 調(diào)節(jié)閥泄漏量大：主要原因是閥芯與閥座腐蝕、磨損而造成。有時也可能因閥體內(nèi)有異物，閥芯被墊住關(guān)不嚴(yán)，造成泄漏量大。

(6) 其它原因：調(diào)節(jié)閥閥門定位器故障或調(diào)節(jié)器故障也可能引起調(diào)節(jié)閥不動作等其它的故障。

3、儀表常見故障處理實例

在化工生產(chǎn)過程中，儀表檢測所涉及的工藝參數(shù)比較多，為了更好的說明怎樣判斷和處理儀表故障，在這里以生產(chǎn)過程中所處理的溫度和液位的一些故障實例為例來進(jìn)行說明。

3.1 溫度檢測故障處理

3.1.1 溫度指示為零

（1） 工藝過程：溫度指示系統(tǒng)，采用熱電偶作為測溫元件，用溫度變送器把信號轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA信號送給DCS顯示。

（2） 故障現(xiàn)象：DCS系統(tǒng)上溫度顯示為零。

（3） 分析與判斷：首先對DCS系統(tǒng)的模塊輸入信號進(jìn)行檢查，測得輸入信號為4mA，這說明溫度變送器的輸出信號為4mA。為了進(jìn)一步判斷故障是出在溫度變送器，還是在測溫元件，對熱電偶的mv信號進(jìn)行測量，從測得mv信號得知，測溫元件沒有問題，這說明溫度變送器存在故障。由于溫度變送器存在故障致使溫度變送器的輸出為4mA，致使溫度在DCS系統(tǒng)上顯示值為零。

（4）處理方法：找到問題，其處理方法就是把溫度變送器送檢修理，如送檢后不能修復(fù)，唯一的方法就是更換一臺溫度變送器。

3.1.2 控制室溫度
指示比現(xiàn)場溫度指示低

(1) 工藝過程：溫度指示調(diào)節(jié)系統(tǒng)，采用熱電偶作為測溫元件，除熱電偶外，在裝置上采用雙金屬溫度計就地顯示。

(2) 故障現(xiàn)象：控制室溫度指示和現(xiàn)場就地溫度指示不符，控制室溫度指示比現(xiàn)場溫度指示低50℃。

(3) 分析與判斷：雙金屬溫度計比較簡單、直觀，首先從控制室溫度指示入手。在現(xiàn)場熱電偶端子處測量熱電勢，對照相應(yīng)溫度，確定偏低，說明不是調(diào)節(jié)器指示系統(tǒng)有故障，問題出在熱電偶測溫元件上。抽出熱電偶檢查，發(fā)現(xiàn)在熱電