现场仪表系统常见故障分析与处理

赵秀英

摘 要：本文探讨石油化工生产装置中现场常见的测量参数温度、流量、压力与液位等仪表系统，在生产运行测量过程中出现故障问题时所进行的故障分析和处理措施。

关键词：测量、仪表、流量、故障

一、引言

随着仪表日益智能化、仪表技术日益先进，先进的自动化仪表对现场仪表维护人员的技术水平和操作水平提出了更高要求。在自动化仪表发生故障时，为缩短处理仪表的故障时间，保证石油化工企业安全生产，提高企业的经济效益，本文探讨了石油化工生产装置中的一些自动化仪表现场维护的经验，以供仪表维护人员参考解决仪表故障问题。

二、生产装置中现场自动化仪表系统故障的基本分析步骤

在石油化工生产装置中现场仪表测量参数一般分为四大类：液位、压力、温度、流量。在自动控制系统投运一个时期之后，可能会出现各种各样的仪表故障问题，除了仪表自身原因引起的故障外，还有些来自工艺方面的原因，比如：换热器管壁污垢的增多、反应器所用催化剂的老化、测量元件被黏性物料或结晶体堵塞、仪表被周围强电磁干扰、调节阀的阀芯和阀座被腐蚀、仪表受机械设备振动源影响失效等问题。这时需要从操作工艺流程和仪表自身两方面进行查找原因。如果工艺操作人员发现工艺参数的记录曲线出现异常情况时，仪表维护人员应当从以下几个方面查找仪表故障原因：

1）首先，在对现场仪表故障进行分析前，仪表维护人员要比较透彻地了解相关仪表系统的生产工艺、生产过程情况及工作环境条件，了解仪表系统最初的设计意图与设计方案，以及故障仪表的性能、结构、参数及特点要求等。

2）其次，在现场仪表系统故障进行检查之前，要向现场操作人员了解生产的负荷及原料的参数变化情况，并查看故障仪表测量参数的历史趋势曲线，根据记录曲线情况如：记录曲线突变、记录曲线突然大幅度变化、记录曲线出现不规则的变化、记录曲线发生等幅振荡、记录曲线不变化，呈直线状等，针对不同情况进行分析，以确定仪表故障原因所在。

3）与同现场的就地指示仪表进行比较。如果现场有就地指示仪表，则可以同检测仪表进行比较，看两者指示值是否接近，如果显示数值差别很大，则可以认为检测仪表有很大的可能性出现故障。

4）同其它仪表比较。对于一些应用在比较重要场所的仪表，往往设计两台仪表同时进行监测显示，以确保测量的准确。（如液位指示仪对同一储罐有翻板液位指示和超声波测量变送器；流量有转子流量计和质量流量计；温度有双金属温度计和由热电阻组成的温度测量系统；压力有压力表和压力变送器等）当两台仪表指示相差较大时，操作人员能凭经验判断出是哪台仪表出现了故障，及时通知仪表人员进行处理。

5）DCS显示仪表不正常可以到现场检查变送器的输出电流，根据输出计算DCS的指示值，如偏差很大，则很可能是仪表系统出现故障，DCS出现故障概率很低。

二、四大测量参数仪表控制系统故障分析及处理

我们以一个化工自动化中使用最广泛的单回路为例介绍这四大测量参数仪表的故障分析步骤。简单调节系统就是指由一个被控对象、一个检测元件及传感器（或变送器）、一个调节器和一个执行器所构成的单闭环控制系统。系统方块图如下：

其中变送器相当于人的眼睛，观察被控对象的变化，控制器相当于人的大脑，对观测的参数进行思考，决定怎样去做，执行器就像人的手，大脑发出指令后，它去执行，确保被控对象在可控范围内。

（1）温度控制仪表系统故障分析步骤

1）温度仪表系统的指示值突然变到最大或最小，一般为仪表系统故障。因为温度仪表系统测量滞后较大，不会发生突然变化。此时的故障原因多是热电偶、热电阻、补偿导线断线或变送器放大器失灵造成。

2）温度控制仪表系统指示出现快速振荡现象，多为控制参数PID调整不当造成。

3）温度控制仪表系统指示出现大幅缓慢的波动，很可能是由于工艺操作变化引起的，如当时工艺操作没有变化，则很可能是仪表控制系统本身的故障。

（2）压力控制仪表系统故障分析步骤

1）压力控制系统仪表指示出现快速振荡波动时，首先检查工艺操作有无变化，这种变化多半是工艺操作和调节器PID参数整定不好造成。

2）压力控制系统仪表指示出现死线，工艺操作变化了压力指示还是不变化，一般故障出现在压力测量系统中，首先检查测量引压导管系统是否有堵的现象，不堵，检查压力变送器输出系统有无变化，有变化，故障出在控制器测量指示系统。

（3）流量控制仪表系统故障分析步骤

1）流量控制仪表系统指示值达到最小时，首先检查现场检测仪表，如果正常，则故障在显示仪表。当现场检测仪表指示也最小，则检查调节阀开度，若调节阀开度为零，则常为调节阀到调节器之间故障。当现场检测仪表指示最小，调节阀开度正常，故障原因很可能是系统压力不够、系统管路堵塞、泵不上量、介质结晶、操作不当等原因造成。若是仪表方面的故障，原因有：孔板差压流量计可能是正压引压导管堵；差压变送器正压室漏；机械式流量计是齿轮卡死或过滤网堵等。

2）流量控制仪表系统指示值达到最大时，则检测仪表也常常会指示最大。此时可手动调节调节阀的开度，如果流量能降下来则一般为工艺操作原因造成。若流量值仍降不下来，则是仪表系统的原因造成，检查流量控制仪表系统的调节阀是否动作；检查仪表测量引压系统是否正常；检查仪表信号传送系统是否正常。

3）流量控制仪表系统指示值波动较频繁，可将自动控制改到手动，如果波动减小，则是仪表方面的原因或是仪表PID控制参数设置不合适，如果波动仍频繁，则是工艺操作方面原因造成。

（4）液位控制仪表系统故障分析步骤

1）液位控制仪表系统指示值变化到最大或最小时，可以先检查检测仪表是否正常，如指示正常，将液位自动控制改为手动遥控液位，看液位变化情况。如液位可以稳定在一定的范围，则故障在液位控制系統；如稳不住液位，一般为工艺系统造成的故障，要从工艺方面查找原因。

2）差压式液位控制仪表指示和现场直读式指示仪表指示对不上时，首先检查现场直读式指示仪表是否正常，如指示正常，检查差压式液位仪表的负压导压管封液是否有渗漏；若有渗漏，重新灌封液，调零点；无渗漏，可能是仪表的负迁移量不对了，重新调整迁移量使仪表指示正常。

3）液位控制仪表系统指示值变化波动频繁时，首先要根据液面控制对象的容量大小，来分析故障产生的原因，容量大的一般是仪表故障造成的。容量小的首先要分析工艺操作情况是否有变化，如果有变化很可能是工艺操作造成的波动频繁，如果没有变化可能是仪表故障造成的。

结束语

本文只是对现场四大参数单回路自动化仪表控制系统的故障进行了简单的分析，在实际生产现场还有一些复杂的控制回路，如串级控制回路、比值控制回路、分程控制路、均匀控制回路等等，复杂的控制回路在石油化工实际生产应用中相对较少，本文就不再叙述。