化工领域中仪表特点及故障的分析

章志辉

摘 要：简述了化工领域主要使用的各种检测仪表，详细介绍了检测仪表的检测原理及容易出现的故障，对故障进行了深入的分析。

关键词：化工领域；仪表；特点

工业化学生产是连续的过程，通常是在封闭的容器和设备内，在高温、高压、低温真空的方式下进行。此外，由于许多化学工业中的过程介质为有毒、有害、易爆、腐蚀性、易燃的物质，如果在生产过程中有意外发生，势必造成巨大的经济损失和人员伤亡。因此，为了确保化学生产过程稳定而有效运行在正常状态下，就有必要提高化学生产过程的现代化、自动化，以确保过程参数运行在最佳状态，减少操作者的工作压力和劳动强度。为了实现化工过程的自动化，就必须使用高性能仪表对化工生产过程进行有效地调节和控制，合理的测量、显示化工生产过程。

1 化工仪表特点

在化工领域中，采集各种信号的仪表主要有：在线过程分析仪、物料仪表、温度仪表、压力仪表、流量仪表等。按照信息传递过程中的作用不同，又可以分为控制仪表、执行器、集中控制装置、检测仪表、显示仪表五大类。

1.1 在线过程分析仪

在线过程分析仪主要是用于自动化控制和测量化工生产过程中的工艺参数，同时也是实现分析自动化和控制自动化的必要条件。值得注意的是，在线过程分析仪一般来说都是配合使用多套仪器，而不是单单一套仪器，我国化工生产中大量采用液相色谱、原子吸收、核磁等仪表。

1.2 物料仪表

物料仪表主要是用于对成品、半成品、原料的液位进行测量。随着化工行业的不断快速发展，物料仪表的种类越来越多，但是值得注意的是，绝大多数的物料仪表都是不可以通用的，只有浮力式仪表除外，主要原因还是在于被测物料的特性不同。应用较为广泛、精度较高的物料仪表有雷达式（0.3%）液位计、矩阵涡流式（±1mm）液位计、磁致伸缩式（0.05%）液位计。按测量方式的不同，物位仪表可以分为雷达式、矩阵涡流式、直读式、浮力式、辐射式、磁致伸缩式、电容式、重垂式、静压式（压力、差压）等。

1.3 流量仪表

流量仪表是化工生产过程中应用最广泛的仪表，所以一直以来，化工仪表自动化中最为重要的就是研究流量仪表。流量测量原理上可分为推导法、速度法、直接法、容积法，细分为速度式（质量流量计、电磁流量计、涡街流量计、超声波流量计、水表流量计、靶式流量计、涡轮流量计等）、压差式（文丘里管、喷嘴、孔板等）、节流式。

1.4 压力仪表

压力仪表在化工生产过程中具有极为重要的作用。壓力仪表广泛应用于易结晶介质、腐蚀介质、高温介质等，应用范围较为广泛，测量精度也较高，甚至可以达到0.1级，常用的压力仪表有液柱式、压力校验仪（活塞式）、弹性式三大类。

1.5 温度仪表

温度仪表对于化工生产过程而言，是极为重要，不可或缺的，主要分为热电偶和热电阻两种。在化工自动化中，采用温度控制是一种必然的发展趋势，基本采用的测量方式都是接触式的，最高指示范围是1800摄氏度，最低是-200摄氏度。

2 化工仪表系统常见的故障

化工生产中，仪表如果指示出现了如不变化、不稳定、偏高、偏低等异常现象，一般来说，主要存在两方面原因，分别是工艺因素和仪表因素。工艺因素是指仪表指示没有问题，只是他指示的是异常的工艺参数，也不是实际的工艺参数。仪表因素是指仪表的测量系统出现了某些故障，从而导致其所显示的指示与实际的工艺参数严重不相符合。在对仪表故障分析原因的时候，一定要仔细观察控制阀和控制对象的特性变化，综合考虑工艺操作系统和现场仪表系统两个方面，这样这些都极易造成仪表系统故障。以流量控制仪表系统故障为例，分别就其三个主要故障进行分析。

⑴如果流量仪表指示值出现了较为频繁的波动，那么控制的方式就不再选用自动，而采用手动。手动后仍频繁波动，那么说明是化工生产工艺操作存在问题；若手动后波动频率明显降低，那么就说明是仪表控制参数PID不合适，或者仪表自身存在着问题。

⑵如果流量控制仪表系统指示值达到最小时，那么就应该对检测仪表进行仔细的检查，若检测仪表不存在任何问题，那么就可以判断是显示仪表出现了问题。然后应该结合检测仪表指示的情况来决定是否需要对调节阀的开度进行检查。当调节阀开度正常，检测仪表指示最小，那么故障的原因基本就可以断定是由于操作不当、介质结晶、系统管路堵塞、泵不上量、系统压力不够等。当调节阀开度为零的时候，那么故障的原因基本就可以断定是由于调节器和调节阀之间出现了问题。若是单纯的仪表故障，原因主要有：机械式流量计过滤网堵住、齿轮卡死；差压变送器出现了正压室漏；孔板差压流量计出现了堵住正压引压导管的问题等。

⑶如果流量仪表指示值达到了最大值，那么此时就应该将调节阀进行手动遥控，结合现场情况来关小或者开大，若流量值没有什么变化，还是依旧如此，那么就要仔细检查信号传送系统、仪表测量引压系统、流量仪表调节阀是否正常工作。若流量值得以下降，那么说明主要是由于化工生产工艺操作存在着问题，可以基本判断是仪表系统的原因。

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