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(cè)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(shí)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(shí)，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(shí)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(diǎn)，尤其是現(xiàn)代化的化工企業(yè)自動(dòng)化水平很高，工藝操作與檢測(cè)儀表密切相關(guān)，工藝人員通過檢測(cè)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?，F(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(cè)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(shí)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(duì)儀表工作原理、結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)熟悉外，還需熟悉測(cè)量系統(tǒng)中每一個(gè)環(huán)節(jié)，同時(shí)，對(duì)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(cè)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(cè)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(cè)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?yàn)槭钦Ｉa(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。 [align=center] 圖1 溫度檢測(cè)故障判斷[/align] 2.2 流量檢測(cè)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(dòng)。 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(shí)，應(yīng)向工藝操作人員了解故障情況，了解工藝情況，如被測(cè)介質(zhì)情況，機(jī)泵情況以及工藝流程等。通過對(duì)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。 [align=center] 圖2 流量檢測(cè)故障判斷[/align] 2.3 壓力檢測(cè)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(dòng)壓力變送器為例（3051C）。首先應(yīng)了解被測(cè)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(duì)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。 [align=center] 圖3 壓力檢測(cè)故障判斷[/align] 2.4 液位檢測(cè)故障判斷 故障現(xiàn)象：液位指示不會(huì)變化，偏高或偏低，或無指示。 以差壓式液位變送器為檢測(cè)儀表。首先要了解工藝狀況、工藝介質(zhì)，被測(cè)對(duì)象是精餾塔、反應(yīng)釜，還是儲(chǔ)罐（槽）、反應(yīng)器。用差壓式液位計(jì)測(cè)量液位，往往同時(shí)配置玻璃液位計(jì)，工藝操作人員以現(xiàn)場(chǎng)玻璃液位計(jì)為參照判斷差壓式液位變送器所測(cè)量值指示偏高或偏低，因?yàn)椴Ａб何挥?jì)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(cè)故障判斷思路可以參照?qǐng)D4進(jìn)行。 [align=center] 圖4 液位檢測(cè)故障判斷[/align] 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(hào)波動(dòng)大。 以流量簡單控制系統(tǒng)為例，控制系統(tǒng)由電動(dòng)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(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥組成。在處理這類故障時(shí)，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。 [align=center] 圖5 控制系統(tǒng)故障判斷[/align] 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(duì)于自動(dòng)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： （1） 調(diào)節(jié)閥不動(dòng)作：原因可能是沒有信號(hào)壓力或雖有信號(hào)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(dòng)作正常，但不起調(diào)節(jié)作用：原因是閥芯脫落，此時(shí)，雖然閥桿動(dòng)作正常，但閥芯不動(dòng)，因此無調(diào)節(jié)作用。一般表現(xiàn)為，對(duì)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(duì)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(huì)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(dòng)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(gè)外界因素。 （4） 調(diào)節(jié)閥動(dòng)作遲鈍或跳動(dòng)：由于密封填料老化或干枯，使閥桿與填料的干摩擦增大，會(huì)造成動(dòng)作遲鈍或跳動(dòng)。有時(shí)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(huì)引起動(dòng)作遲鈍，但這往往表現(xiàn)為單方向動(dòng)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(shí)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(dòng)作等其它的故障。 3、儀表常見故障處理實(shí)例 在化工生產(chǎn)過程中，儀表檢測(cè)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(shí)例為例來進(jìn)行說明。 3.1 溫度檢測(cè)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(cè)溫元件，用溫度變送器把信號(hào)轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA信號(hào)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(duì)DCS系統(tǒng)的模塊輸入信號(hào)進(jìn)行檢查，測(cè)得輸入信號(hào)為4mA，這說明溫度變送器的輸出信號(hào)為4mA。為了進(jìn)一步判斷故障是出在溫度變送器，還是在測(cè)溫元件，對(duì)熱電偶的mv信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，從測(cè)得mv信號(hào)得知，測(cè)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(tái)溫度變送器。 3.1.2 控制室溫度指示比現(xiàn)場(chǎng)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(cè)溫元件，除熱電偶外，在裝置上采用雙金屬溫度計(jì)就地顯示。 （2） 故障現(xiàn)象：控制室溫度指示和現(xiàn)場(chǎng)就地溫度指示不符，控制室溫度指示比現(xiàn)場(chǎng)溫度指示低50℃。 （3） 分析與判斷：雙金屬溫度計(jì)比較簡單、直觀，首先從控制室溫度指示入手。在現(xiàn)場(chǎng)熱電偶端子處測(cè)量熱電勢(shì)，對(duì)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(cè)溫元件上。抽出熱電偶檢查，發(fā)現(xiàn)在熱電偶保護(hù)套管內(nèi)有積水。積水造成下端短路，一則熱電勢(shì)減小，二則熱電偶測(cè)量溫度是點(diǎn)溫，即熱電偶測(cè)溫點(diǎn)的溫度，由于有積水，積水部分短路，造成熱電偶測(cè)量點(diǎn)變動(dòng)，引起測(cè)量溫度變化。 （4） 處理方法：就是將保護(hù)套管內(nèi)的水分充分擦干或用儀表空氣吹干，熱電偶在烘干后再安裝。重新安裝后，要注意熱電偶接線盒的密封和補(bǔ)償導(dǎo)線的接線要求，防止雨水再次進(jìn)入保護(hù)套管內(nèi)。 3.1.3 溫度指示不會(huì)變化 （1）工藝過程：硫酸焚硫爐溫度指示，共有三點(diǎn)溫度分別來測(cè)量爐頭、爐中、爐尾溫度，用熱電偶作為測(cè)溫元件，信號(hào)直接送DCS系統(tǒng)顯示。 （2）故障現(xiàn)象：三點(diǎn)溫度中有一點(diǎn)溫度指示不會(huì)變化，而其它兩點(diǎn)溫度指示正常。 （3）分析與判斷：三點(diǎn)溫度同時(shí)測(cè)量焚硫爐溫度，其中兩點(diǎn)正常，而另外一點(diǎn)示值不會(huì)變化，說明該點(diǎn)溫度的示值確實(shí)存在問題。首先在盤后測(cè)量該點(diǎn)溫度的mv信號(hào)，從測(cè)得的值來看，熱電偶不存在問題，在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的熱電偶進(jìn)行檢查，也沒有發(fā)現(xiàn)問題，為了進(jìn)一步確認(rèn)，把該點(diǎn)溫度接至顯示正常的另外兩點(diǎn)溫度的通道上，溫度指示正常。這說明該點(diǎn)溫度的測(cè)溫元件沒有問題，問題出在模塊輸入通道或系統(tǒng)組態(tài)上。在隨后對(duì)系統(tǒng)組態(tài)檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)該點(diǎn)溫度的組態(tài)模塊輸出參數(shù)處于手動(dòng)狀態(tài)。由于組態(tài)模塊輸出參數(shù)處于手動(dòng)狀態(tài)，致使模塊輸出值一直保持不變，導(dǎo)致該溫度指示值不會(huì)變化。 （4）處理方法：找到問題，處理方法就比較簡單了，把組態(tài)模塊輸出參數(shù)置于自動(dòng)狀態(tài)，問題得到解決，溫度指示恢復(fù)正常。 3.2 物位檢測(cè)故障處理 3.2.1 鍋爐汽包液位指示不準(zhǔn) （1）工藝過程：鍋爐汽包液位指示，采用差壓變送器檢測(cè)液位，同時(shí)在汽包另一側(cè)安裝玻璃板液位計(jì)。 （2）故障現(xiàn)象：開車時(shí)，差壓變送器輸出比玻璃板液位計(jì)指示高很多。 （3）分析與判斷：采用差壓變送器檢測(cè)密閉容器液位時(shí)，導(dǎo)壓管內(nèi)充滿冷凝液，用100%負(fù)遷移將負(fù)壓室內(nèi)多于正壓管內(nèi)的液柱遷移掉，使差壓變送器的正負(fù)壓力差△P=r＊h,h為液位高度，r為水的密度。差壓變送器的量程就是Hr ，Ｈ為汽包上下取壓閥門之間的距離。調(diào)校時(shí)，水的密度取鍋爐正常生產(chǎn)時(shí)沸騰狀態(tài)的值，r＝0.76。鍋爐剛開車時(shí)，鍋爐內(nèi)溫度、壓力沒有達(dá)到設(shè)計(jì)值，此時(shí)水的密度r＝0.98，雖然h不變，但h＊r的值增大，△P=r＊h,差壓變送器的壓差增大，變送器輸出增加。玻璃板液位計(jì)只和h有關(guān)，所以它指示正常，從而出現(xiàn)差壓變送器指示液位高度大于玻璃板液位計(jì)高度。 （4） 處理方法：這種情況是暫時(shí)現(xiàn)象，過一段時(shí)間鍋爐達(dá)到正常運(yùn)行時(shí)，兩表指示就能達(dá)到一致，所以不必加以處理。但要和工藝操作人員解釋清楚。在這里，要注意一點(diǎn)，由于儀表人員解釋不清楚這個(gè)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，而工藝操作人員又堅(jiān)持要兩表指示一致，為了達(dá)到一致，儀表人員將差壓變送器零位下調(diào)，直至兩表指示一致。待鍋爐運(yùn)行一段時(shí)間后，要記住將變送器的零位調(diào)回來，否則，就會(huì)出現(xiàn)差壓變送器的測(cè)量值指示偏低。 3.2.2 電極點(diǎn)水位計(jì)顯示儀表少數(shù)指示燈常亮 （1）工藝過程：電極點(diǎn)水位計(jì)測(cè)量鍋爐汽包液位。 （2）故障現(xiàn)象：顯示（二次）儀表出現(xiàn)少數(shù)指示燈常亮故障。 （3）分析與判斷：電極點(diǎn)水位計(jì)是利用被測(cè)介質(zhì)液相（水）和氣相（蒸汽）導(dǎo)電率差異大的特點(diǎn)，使得汽包測(cè)量筒上的電極在浸入氣相（蒸汽）中對(duì)筒體的阻抗發(fā)生數(shù)量級(jí)的變化，從而將被測(cè)容器的液位轉(zhuǎn)化為電量信號(hào)，再經(jīng)放大處理后，由指示儀表上一串指示燈的“亮”或“滅”來指示液位高度范圍。 （4）處理方法：應(yīng)先判斷是指示儀表故障還是電極故障所引起的。斷開指示儀表上常亮指示燈所對(duì)應(yīng)的接線，若指示燈繼續(xù)常亮，則故障應(yīng)在指示儀表，否則應(yīng)檢查電極回路；若斷開指示儀表上常亮指示燈對(duì)應(yīng)電極的接線，指示燈滅，說明電極回路存在問題，則首先可以對(duì)電極點(diǎn)測(cè)量筒沖先排污，排除電極絕緣端子因沾污物而發(fā)生的故障。若故障還未消除，則可在停運(yùn)測(cè)量筒的情況下拆下電極，檢查電極內(nèi)外極之間的絕緣電阻，一般屬于絕緣電阻太低引起的故障，需重新更換電極。更換電極時(shí)，電極的額定工作壓力、工作溫度和長度應(yīng)與鍋爐汽包水位測(cè)量筒設(shè)計(jì)參 數(shù)相符，電極太長或太短使電極的內(nèi)電極與測(cè)量筒壁距離太近，可能導(dǎo)致該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的指示燈常亮。 3.2.3 合成氨銅塔液位波動(dòng)大（時(shí)高時(shí)低），指示不穩(wěn) （1）工藝過程：由一臺(tái)核液位計(jì)與控制室控制系統(tǒng)組成銅塔液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 （2）故障現(xiàn)象：在生產(chǎn)過程中，銅塔液位指示不穩(wěn)，時(shí)高時(shí)低，導(dǎo)致調(diào)節(jié)系統(tǒng)失調(diào)，影響了工藝的正常操作。 （3）分析與判斷：銅塔液位控制系統(tǒng)是保證銅塔液位控制在有效范圍，如果液位高于控制范圍高限，將引起壓縮機(jī)帶液，液位低于控制范圍低限，那么高壓氣體進(jìn)入低壓系統(tǒng)，后果將不堪設(shè)想。工藝要求該液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)必須靈、準(zhǔn)、穩(wěn)，如果銅塔液位不穩(wěn)，則不能達(dá)到系統(tǒng)正?？刂频哪康?。根據(jù)故障判斷思路進(jìn)行檢查，首先把調(diào)節(jié)系統(tǒng)打在手動(dòng)位置進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)，看液位是否能穩(wěn)定下來，從而來判斷到底是液位計(jì)故障，還是調(diào)節(jié)器或調(diào)節(jié)閥故障。通過手動(dòng)調(diào)節(jié)，液位逐漸穩(wěn)定，沒有再出現(xiàn)波動(dòng)。這說明核液位計(jì)及調(diào)節(jié)閥沒有問題，液位出現(xiàn)波動(dòng)是由于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的PID參數(shù)設(shè)置不當(dāng)所引起的。 （4）處理方法：把調(diào)節(jié)系統(tǒng)打在手動(dòng)位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，待工藝狀況及液位指示穩(wěn)定后，對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的PID參數(shù)重新整定，然后，把調(diào)節(jié)系統(tǒng)恢復(fù)到自動(dòng)控制，通過觀察記錄曲線看PID參數(shù)的設(shè)置是否合理。通過對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)PID參數(shù)的整定，該問題得到解決。 4、結(jié)束語 通過對(duì)化工生產(chǎn)過程中儀表故障判斷思路的論述及相應(yīng)的儀表故障處理實(shí)例的舉例，說明了怎樣在生產(chǎn)過程中檢查和處理儀表的故障，對(duì)怎樣處理和判斷儀表常見故障提供了一種工作思路和方法。由于儀表檢測(cè)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(shí)處理生產(chǎn)過程中儀表故障，是儀表維護(hù)人員必須具備的能力。只有在工作實(shí)踐中不斷的學(xué)習(xí)、不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，這樣才能提高自己的工作能力和業(yè)務(wù)水平。