自动化仪表常见故障分析

周 富

（陕西金泰氯碱化工有限公司，陕西 榆林718199）

自动化控制系统是化工生产系统的神经中枢、安全保障和运行中心，同时仪表也是现代化工厂不可或缺的部分。自动化仪表主要是指企业实际生产过程中的一系列仪表，如检查、控制、执行和显示等。自动化仪表可及时掌握企业生产动态，获取相应数据，促进生产过程的有序运行。

1 仪表常见故障判断思路

仪表经常出现的异常现象如显示偏高、显示偏低、没有显示和显示值不变化等，主要是两种原因引起的：一是工艺原因，仪表正确的反应出了实际工艺异常情况；二是仪表自身原因，某一测量电路中出现故障，导致工艺参数显示与实际不符。两种因素容易混淆在一起，所以在现场检查时要沉着冷静地判断问题，逐一排除。这就需要对仪表懂原理、懂结构、懂性能，同时要熟悉工艺流程及工艺介质物化性质。因此，在现场处理问题时，应该从自身系统和过程操作系统两个方面进行综合考虑，找出原因。

2 四大常规测量仪表故障分析

现场仪表出现故障时，仪表本身问题主要从以下3个方面进行分析，首先是检查现场测量元器件是否损坏；其次是检查中间变送模块是否正常；最后检查控制系统内设置是否正常。同时还要考虑环境因素，如测量仪表附近热源未做隔热处理或保冷工作不到位，冬天防冻工作未落实或不到位；工艺方面考虑主要表现在控制回路出现异常时，从自动切换到手动，检查手动模式控制下调节开度是否正常，确认是否是过程系统的问题。无论哪种类型的仪器发生故障，首先要了解该仪器安装位置的生产工艺条件，了解该仪器自身的结构特征、性能和参数。在维修前，通知对应装置负责人，联系对应工艺专工，分析判断出仪表故障的真实原因；确定仪表是否涉及回路控制和联锁功能。综合上述考虑，确保在维修过程中保证工艺系统稳定运行。

2.1 温度仪表常见故障分析

（1）温度显示偏高或最大。检查接线端子是否松动或者线缆是否断路；检查热电阻阻值或热电偶电势是否正常；考虑插深是否太长；变送器接线端子是否有积灰。

（2）温度显示偏低或最小。检查接线端子是否锈蚀或者不牢固；接线盒或套管破损导致套管内有液体；热电偶补偿导线松动；考虑插深是否不够；转换变送元器件是否故障。

（3）温度显示波动。检查测量电路的接线端子，电路是否有接地点；补偿导线有无破损；导管内的流入水（介质）；调查趋势的变化，检查分析过程的操作情况。

2.2 压力仪表常见故障分析

（1）压力显示偏大、偏小或指示曲线无变化。检查根部阀是否堵塞、正负引压管是否畅通、引压管内是否有异常介质、排污丝堵及排污阀是否泄漏、平衡阀是否内漏、考虑是否因堵塞导致单侧受压；冬季介质冻导致膜盒或者引压管冻；变送器自身电路故障。

（2）压力显示波动。首先与工艺操作人员沟通，是否是工艺工况引起的波动，其次是调节系统不稳定，控制回路一直属于偏差修正自我调整状态。

2.3 流量仪表常见故障分析

（1）流量指示偏小或无显示。零点漂移；显示有问题；变送器接线短路或断路；正压室堵死、轻微堵塞或者漏，冬季正负引压管是否冻管；系统压力低；电磁流量计测量管是否满管；涉及密度相关介质，检查密度是否发生变化；转子流量计选型不合适致浮子浮不起来；工艺工况问题。

（2）流量指示偏大或超量程。主要原因为负压室引压系统造成的堵塞、轻微阻塞或渗漏，冬季正负引压管是否结冰；仪表量程选型或者设置太小；转子流量计检查浮子是否卡在最上端或者选型不合适；工艺工况问题。

（3）流量显示数值的波动大。检查控制回路的PID参数是否正常；检查引流管内是否有气泡，正负压引流管内液体是否相同高；管道是否有气液两相；对应控制阀附件气源泄漏导致的工作不稳定；涡街流量计测量接地是否良好；电磁流量计测量时附近是否有磁场干扰，接地是否正确；质量流量计测量时管线内介质是否满管；安装位置不合适存在虹吸现象；工艺工况问题。

2.4 液位仪表常见故障分析

（1）显示液位偏大或最大。检查液位变送器零点是否漂移；负压室堵塞、集气或缺液等，冬季正负引压管冻；雷达液位计液位测量时喇叭口是否存在异物；超声波液位计测量液位时发射源口是否有异物；浮筒液位计确认浮筒是否脱落；若是界面计判断介质密度是否变小；与工艺人员确认是否是工艺工况问题。

（2）显示液位偏小或最小。检查液位变送器零点是否漂移，正压室堵塞、泄漏、集气或缺液，平衡阀是关闭是否检查等，冬季的正负引压管是否结冰。若是界面计判断介质密度是否变大；与工艺人员确认是否是工艺工况问题。

（3）主控室指示与现场液位不符。判断现场磁翻板液位计是否故障，与工艺操作人员沟通人为调整液位，根据现场和主控指示情况具体分析问题原因；检查变送器量程和系统组态量程是否一致。

3 气动调节阀

调节阀就是以压缩气体为动力源，以气缸为执行器，通过阀门定位器、多路转换器、气动加速器、电磁阀、调速阀、储气罐、气体过滤器等附件去驱动阀门，实现调节阀门开度，接收DCS系统的控制信号来完成管道介质的流量、压力、温度、液位等各种工艺过程参数调节。

3.1 故障关、故障开、正作用、反作用的区分

故障关：当无气源的时候，阀门关闭（带电磁阀的阀门电磁阀失电时，阀门关闭）；故障开：当无气源的时候，阀门打开（带电磁阀的阀门电磁阀失电时，阀门打开）；当信号压力增大时，推杆向下移动称为正作用执行机构；信号压力增大时，推杆向上移动称为反作用执行机构[1]。

3.2 气动调节阀的日常维护

在调节阀中使用石墨作为填料时，大约每3个月在填料中添加一次润滑油，保证控制阀的使用灵活方便。如发现填料处压盖螺帽轻微松动，适当力度调整压紧螺帽，若压盖处螺帽松动严重，检查判断填料是否短缺，及时补充填料。若发现PTFE型填料干燥，应及时更换填料。巡检时，注意调节阀的操作，检查定位器和调节阀的输出量，确定定位器与调节阀的输出量是否一致。定期检查定位器及阀门附件（过滤减压阀、电磁阀、多路转换器、气动放大器、调速阀、气控换向阀等）工作是否正常及漏气，保持调节阀的干净卫生。

3.3 常见故障及产生的原因

3.3.1 调节阀不动作的故障及原因

（1）无气源、无信号：气源未开，气源不干净导致气源管阻塞或减压过滤器阻塞（特别注意冬季气源总管低点凝结），压缩机故障造成的气体压力低，气源总管泄漏，定位器输出故障，控制室实际指令未发出。

（2）有气源、无信号：调节器故障，气源管泄漏，阀门定位器漏气，膜片破损。

（3）定位器无气源：过滤器堵塞，减压阀故障，气源管泄漏或堵塞。

（4）定位器有气体无输出：定位器的节气门堵塞，放大器故障，喷嘴堵塞，电气转换器坏。

（5）定位器有气源、有信号无动作：阀芯脱落，阀杆卡死，阀杆弯曲，执行机构弹簧断，填料压太紧[2]。

3.3.2 调节阀的工作不稳定的故障及原因

（1）气源压力不稳定：气源总管泄漏，减压阀故障，气源总管波动。

（2）信号压力不稳定：控制系统的时间常数不匹配，调节器输出不稳定，PID参数调整不合适。

（3）气源压力稳定，信号稳定，但调节阀的动作仍波动：定位器中放大器球阀磨损，尤其是增加气体消耗时，会导致输出振荡，定位器中放大器的喷咀挡板不平行，挡板盖不能覆盖喷咀，定位器中电气转换器故障，输出管泄露。

3.3.3 调节阀振动的故障及原因

（1）全行程下均振动：附近有振动源，支撑不稳，阀芯与衬套磨损严重。

（2）接近全关位置时振动：调节阀选型CV值大，经常在小开度下运行，调节阀安装反。

3.3.4 调节阀的动作迟钝的故障及原因

（1）定位器工作不正常；（2）填料压盖过紧；（3）气源不足或者不通畅；（4）填料老化缺少润滑；（5）阀杆变形；（6）膜头破损漏气；（7）阀体内有粘性大的介质，有堵塞、结焦现象；（8）执行机构弹簧受力不均匀。

3.3.5 调节阀泄漏量大的故障及原因

阀芯磨损严重，阀座磨损严重，阀座密封圈破损，阀门初始化整定时未整定合适。介质压差太大，阀门关不严，阀门内有卡异物，导致阀杆磨损，填料选型不合适，弹簧预紧力差，阀芯腐蚀变小，流量可调范围变小。提升自身业务技能水平，及时掌握、了解和分析调节阀故障及产生原因，可以对症采取措施予以解决，同时也可以做预防性保养检修，为装置安全稳定运行创造有利条件。

4 结语

自动化仪表由于自然损耗、设计误差及运行环境的原因，在生产过程中会发生各种故障，严重影响了生产的稳定性。因此，在化工生产过程中，如何分析、解决和预处理仪器出现的故障对化工生产至关重要。