自动化仪表的原理及故障维护

马英武

身份证号码：15292119710226＊＊＊＊0434 宁夏 银川 750001

引言

当前我国科学技术的不断进步，使得我国的各个行业中的技术设备也逐渐趋于自动化。自动化仪表是工业生产中重要的组成部分，其主要是通过自动化的优势可以对生产工艺过程进行自动检查、控制等，但其在自动化仪表应用的过程中还存在了一些问题，为此文章对如何有效解决到其中存在的问题展开了研究和探讨。

1 自动化仪表的原理

自动化仪表是一种自动化技术工具，包括许多自动化组件，其中诸如传感器，传输和显示器等组件可以实现测量记录，显示控制，方便安装，简单的操作和准确性，有着很大的优势，所以它受到工业领域许多公司的青睐，可以有效提高工作效率，以及在工业领域的自动化仪器的使用主要是温度仪器、压力仪器、物体仪器、流量计等工艺分析仪器。自动化仪表中使用过程中的自动化元件不可避免地会出现故障问题，由于自动化仪表中的各个元件和控制电路都比较复杂，维护起来也比较困难，因此在工业领域，对自动化仪表的原理进行了研究，并对失效原因进行了分析。因此，实施故障排除和日常维护对于降低自动化仪表的故障，保证工业企业在生产过程中的正常运行有着十分重要的意义。

2 自动化仪表的常见故障

2.1 温度仪表

常见仪器故障主要原因是电阻或补偿线的问题，系统故障反映在温度控制仪器的数据偏差中。因此，如果想知道温度仪器是否存在故障，它可以确定指示值的变化。有两种情况的温度控制器的指示值，第一，由于不合理的PID参数，调整仪器的指示值不稳定。第二，仪器本身问题，或由于操作期间的非标准操作，仪器的指令值波动巨大和缓慢。若仪表指示值变动较大，一直显示最小或最大值，多为系统故障。原因可能是变送器的放大器失灵，或热电阻、补偿导线断线。若仪表指示值快速振荡，极有可能是控制参数PID调整不当。 工业自动化仪表温度指示系统多由热电阻、热电偶等测温元件组成，采集完信号之后，借助变送器将其转为标准信号，然后发送至DCS系统显示出来。当DCS系统出现故障，温度显示为零时，首先应对输入DCS模块信号进行检查，输入信号为4mA则变送器发出的信号与其一致。然后应分析仪表故障，测量热电偶的信号，信号正常说明变送器极有可能是故障的发生处，由于变送器故障造成变送器输出信号一直为4mA，导致DCS系统中温度指示值在零位置处。遇此故障，应及时对变送器进行检修处理，若依旧不能恢复，则应考虑更换变送器。

2.2 压力仪表

压力仪器包括指针，表示指针不会移动，主要原因可能是旋塞未打开，或者纯水管被阻挡到压力表。指针抖动的原因可能指针被损坏，或中央柱的两端弯曲，轴的两部分的旋转是不同的，主要反映在允许的误差范围内，并且主要原因是由于高温或过载，旋塞泄漏引起的弹簧管变形器。因此，当确定压力仪器中是否存在故障时，按照仪器上的指针确定故障范围，然后排除故障和维护。①当压力传感器接口发生漏气时，很可能就会出现实际压力很高，但变送器显示数据却变化不大的现象。引发此故障的原因也有可能是接线错误或电源没有插接好，以及传感器的损坏。②对变送器加压，输出没有变化，再次加压则有变化，泄压后，变送器回不到零位。造成此故障极有可能是传感器的密封圈出现问题，如传感器拧得过紧，致使密封圈进入引压口，导致传感器堵塞，此时若加压的压力不足，则输出不会变化；当压力超过时，密封圈被冲开，传感器受到压力，则会出现变化。③发生此故障时，可拆下传感器，观察零位是否正常，若不正常加以调整，若正常应更换密封圈。出现不稳定，原因可能是传感器本身出现故障或抗干扰能力较弱。④变送器和指针式压力表出现较大偏差，此现象较为正常，只要将偏差范围控制在规定标准以内即可。

2.3 流量仪表

在流量计进行故障排除时，判断与上述两种方法相同，两者都被指示值判断，但故障判断比上述两种方法更复杂。在排除流量计时，如果指示值是最小的，首先判断它是由异常显示仪器引起的。如果显示仪器上的所有数据是正常的，则下一步是检查控制阀的开口。如果两者都正常，那么工作人员需要检查系统的压力和逐个管道的平滑度。如果流量计本身存在故障，则主要原因可以是差压发射器或过滤器堵塞的正压泄漏。如果流量计显示指示值，则主要原因可能是由错误操作或调节阀的不合理开关引起的故障。

2.4 液位仪表

因为仪器本身引起的液位计的指示值不正常，在故障排除过程中，如果仪器本身没有故障，则操作员可以判断其出现故障的情况，如果由控制系统问题确定仪器表示该值异常。确定是否存在液位控制系统问题，是否会在操作员的遥控器中更改。如果液位不稳定，则可能是过程故障。①液位仪表值达最高或最低时，根据现场检测仪表进行判断，若现场仪表正常，则将系统改为手动调控，查看液位是否变动，若液位能够在某一范围内保持稳定，说明是液位控制系统出现问题，反之则是工艺方面的原因。②对于差压式液位仪表，当控制仪表与现场检测仪表的显示数据不符，且现场仪表不存在明显异常时，检查导压管液封是否正常，若存在泄漏现象，补充密封液，仪表归零；若不存在泄漏情况，初步推断是仪表负迁移量出错，需进行校正。③液位控制仪表的数据异常波动时，要根据设备容量分情况进行判断，设备容量大的，通常是仪表出现问题；设备容量小的，要先检查工艺操作，若工艺操作有所变动，极有可能是工艺原因导致的波动，反之就是仪表方面的问题。

2.5 数字温度（K型）仪显示随室温变化

补偿回路故障是导致数字仪表随控制室温度变化而变化的主要原因，当出现这一现象时，首先要将仪表通入标准信号判断是否时数显仪出现故障，如数显仪显示与标准信号存在较大误差，可以判定数显仪存在故障。对数显仪进行维修排除故障后，如数显仪显示依旧随室内温度发生变化，则此时需要检测补偿导线是否存在故障。如通过测试现场冷端和控制室温差发现与仪表显示误差相当，则可初步判断补偿导线没有补偿作用，此时需要更换补偿进行故障排除。

3 自动化仪表故障诊断方法

3.1 定义

自动化仪表是指由传感元件组成、具有测量及显示等功能的器具设备，通常由传感器、变送器和显示器构成。因操作简单、精确度和清晰度高，在众多行业被广泛应用。按照用途可分为流量仪表、压力仪表、温度仪表、物料仪表等。

3.2 故障诊断方法

在使用过程中，自动化仪表可能会出现各种故障，为尽快恢复正常，降低损失，需掌握几种基本的故障判断方法。

3.2.1 外观检查。对仪表的表盘、外壳、指针、旋钮等进行检查，然后检查各种插件和连线，另外还有保险丝、继电器、元件焊点、零部件排列等，观察这些部位是否处于正常状态。

3.2.2 开机检查。观察机内的各发光元件是否正常发光；是否发出异常声音，是否出现冒烟、放电等异常现象，或有焦糊等异味散发；电机等发热元件的温度是否在规定范围内；机械传动部分、齿轮是否整齐啮合，有无变形、磨损或卡死的情况。

3.3.3 电压法。借助万用表测量可能出现故障部分的电压，包括：直流电压测量，如电子管、直流供电电压、集成块各引出角对地电压；交流电压测量，如交流稳压器输出电压。

3.3.4 断路法。在初步判定后，将可能出现故障的部分与整个电路切断，观察故障是否会消失。

4 自动化仪表的日常维护

4.1 科学化管理制度

对自动仪器的日常维护，首先，应当开发出一套维护管理系统，以便公司的仪器维护工作可以正常进行。企业可以按照自己的方式制定巡逻检验系统实际情况，检查仪器，制定检查周期和负责人，并在特定时间内进行有针对性的检查和记录，以便通过检查仪器，找到潜在的问题，采用相应的解决方案，使仪器维护工作能够起到实际效果，在检查系统中，我们还应制定相关要求，以提高维护工作的效率和质量[1]。企业可以制定仪器和设备的分层管理的工作内容，在日常检查的基础上实施仪器和设备的分层管理，提高仪器维护的焦点，减少维护的工作量，有效提高仪器维护效率。为维护好仪器，有必要在每个负责领域重要仪器和设备故障排除做好管理。如果发现问题，应该科学有效地处理。如果发生故障，相关管理员应该能够承担维护的责任，并采取及时的补救措施，才可以有效减少故障造成的损失。

4.2 提高仪表使用年限

科学合理的管理系统可以有效提高仪器的年度利用率，降低企业的维护成本，然后在进行日常维护仪器的过程中，应采取科学合理的措施提高仪器的利用率[2]。在此期间，从环境、材料、压力等方面分析了仪器的环境，与仪器的材料相结合。在维护仪器期间，仪表检验法规应按照不同仪器的使用程度进行维护，提高仪器的使用效率，在对故障的根本原因进行科学合理的判断后，并充分发挥出了维护工作的实际作用。

5 自动化仪表维护策略

在自动化仪表的维修中，首先维修人员必须以严谨的态度做好仪表的维修工作，使维修工作更有成效。然后，公司首先需要对员工进行相关的培训，提高仪器检测技术和员工的业务素质，对仪器的故障做出科学的判断，对故障进行分析的能力，没有遗漏任何细节，故障也没有藏身之处，当仪器崩溃时，员工还可以通过自己的专业技能来采取科学合理的故障排除措施或解决方案，以减少企业的财产损失。

5.1 温度低时的维护工作

外部因素的温度对仪器的维护产生了很大影响，特别是在寒冷的天气。为防止温度升起，仪表是日常维护人员需要专注于检测保温的仪器，自动仪表的温度和热量跟踪功能通常取决于其绝缘材料的状况，在日常维护中，应定期检查仪表绝缘的完整性和仪表的适用性，检查仪表的绝缘功能，判断后，应采取合理的措施对仪器进行维护，以减少低温对仪器的损坏，使仪器失去正常的绝缘功能。

5.2 仪表的防雷维护

仪器的防雷维护主要是为防止闪电在自然环境中所造成的损害，这导致仪器失效。为可以防止避风造成的损坏，应在仪器维护期间采取防雷措施。例如，屏蔽可用于保护仪器[3]。屏蔽本身可以防止闪电造成的损坏，有效地防止电磁脉冲能量的传输情况，才可以有效保护到仪器。接下来，将仪器连接到金属。当仪器连接了避雷装置后，它可以有效地避免闪电引起的仪器的损坏，或者它们都可以应用于仪器的防雷维护，可以大大降低到了闪电对仪器所造成的影响。

6 结束语

由上可知，自动化仪表已被广泛应用在工业企业中，其仪表的故障维护对企业的发展有着十分重要的意义，为此有关人员应当制定出相关的措施，确保到仪表的使用寿命，且在一定程度上降低到发生故障的概率，才能够为企业的发展奠定良好的基础。