化工仪表自控系统的故障诊断分析

摘 要：近年来，我国化工行业发展非常迅猛，自动化仪表设备应用越来越广泛，在此基础上，人们开始关注化工仪表自控系统的安全性、可靠性。为确保化工企业生产过程中能够充分发挥自动控制系统的作用，要做好化工仪表自控系统的维保及管理工作，严防出现自动化系统故障问题，提前做好相应预案应对可能出现的问题。有关企业要注意培训专业技术人员，关注各类故障问题的发现及处理方式，并科学分析，确保化工企业生产系统能够安全、稳定运行。

关键词：化工仪表;自控系统;故障诊断

随着信息技术的进步与发展，社会诸多领域都在科技因素影响下而发生不小的改变，其中仪表也在科技因素的带动下向数字化、智能化等方向发展，因此，在需要使用仪表的领域，仪表自控系统得以建立并且广泛应用。根据有关数据表明，在新建的现代化工企业等流程工业装置中，在线使用的仪表自控系统所消耗的投资是已经超过总投资的15%，在企业中有效运用仪表自控系统，不仅能够为企业生产经营活动的安全、高效运行而提供保障，而且也有利于提高产品质量，从而促使企业在激烈的市场竞争中占据有利的位置。

1 化工仪表功能

首先，化工仪表具有数据处理功能。过去，在仪表测量设备下，化工自动化仪表需要能够处理问题，并进行自检和自校准。其次，具有记忆功能。在芯片作用下，计算机可以有效存儲信息内容，与此同时还可以处理信息。再次，具有可编程功能。基于计算控制系统，自动化仪表中的硬件逻辑被计算机软件所替代，功能完善的实现是通过相应的控制技术进行。还具备计算功能，该功能主要是与微型计算机融合后，提升计算的效率以及精准度。

2 化工仪表自控系统常见故障原因

2.1 温度变送器故障

在温度变送器正常情况下温度测量仪表才能正常工作，系统中的温度变送器，较为常见的故障包括接线腐蚀、线路短路等问题。对于常见的几类温度变送器，要想了解温度变送器是否正常，可以将相应的热电偶断开，然后将导线进行短接，若温度变送器能够显示当前室温就标志传感器及后续回路是正常的。

2.2 压力/差压变送器故障

对于压力/差压变送器而言，由于其传导压力的导管出现阻塞、传感器内部膜片发生异常形变都是较常见故障。出现这种故障的主要原因与压力/差压变送器工作原理有关，在压力/差压变送器工作过程中其内部的敏感元件受压变化产生不同形变，这种形变又转换成标准电信号传送到系统当中，由于敏感元件长时间工作或导管阻塞都会造成压力/差压变送器内部敏感元件动作错误，进而引发传感器故障，而压力测量仪又需要压力/差压变送器触点接触良好才能正常工作。

3 化工仪表自控系统的故障诊断实例分析

3.1 某电动执行机构故障处理

某装置使用小型PLC控制系统进行简单的过程控制。PLC为ModiconM218可编程控制器，扩展两个模拟量模块和两个数字量模块。运行过程中，系统报警显示“电动阀开信号超时”，装置联锁跳车。根据能流流动方向判断法，DI模块未能在设置时间内接收到相应数字量输入信号时报警，使用万用表测量位置开关的常开点没有闭合信号，打开现场相应电动阀接线盒，检查位置开关凸轮的动作情况，发现其未到达极限位置，因此无法发出使DI导通的电压信号。调整凸轮机构，使其达到极限位置后，装置能够正常开车，且运行正常。

3.2 脉冲量信号对模拟量信号的干扰作用

某化工装置风机转速使用脉冲量信号进入DCS控制系统，前期投用正常，但运行数年后发现其机械监视仪表（振动监视、位移监视）常出现误动作现象，考虑风机运行安全性，机械仪表使用二取二联锁保护，发生误动作停机事件的概率高。经系统专业技术人员与甲方技术人员共同查找故障，发现脉冲量信号的引入对机械仪表传送回的4～20mA标准电流信号有不规则干扰。加装信号隔离用安全栅后，此故障未再出现。由此可见，自控系统中高频信号的引入要特别注意，其干扰能力存在不确定性，为故障诊断增加了困难。

3.3 标准电流信号传输故障

某装置标准电流信号的传输采集出现故障。现场变送器指示在量程的一半左右，但中控显示其值为满量程。依次测量变送器输出电流，AI卡件输入电流和现场变送器的输出电流分别为22mA和12mA，与各自显示一致，断开控制回路，单独测量AI通道电压，DC24V正常。然后使用标准信号发生器进行卡件通道的单独测试，未见异常。将电缆两头悬空，测量其绝缘情况，发现电缆有短接现象。检查电缆敷设情况，发现电缆在一转弯处有破损，重新进行绝缘处理后，中控显示值与变送器显示值相一致。分析认为，电缆绝缘虽然被破坏，但未发生过大的短路电流，使得熔断器未发生动作。但绝缘破坏之后，回路中增加了并联支路，因此，输入卡件的电流应为变送器输出电流和绝缘破坏处短接电阻产生的电流之和，造成中控显示值大于现场变送器显示值的情况。

4 结语

随着我国经济结构性改革，作坊式生产模式终将被淘汰，现代化的智能工厂建设势在必行，化工行业作为高风险、高污染行业，自控系统的大规模应用是必然选择。但自控系统集成度高，结构复杂，涉及专业领域多，对系统的设计与安装有着很高的要求。化工企业只有不断克服困难，应用新技术、新工艺，才能在竞争激烈的市场环境下长久发展。

参考文献：

[1]陈育杰.化工企业自动化仪表常见故障的检修方法探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2018，38（11）：22-23.

[2]李玉斌，许欢欢.大型化工装置仪表自控系统的故障处理分析[J].科技创新与应用，2016（6）：143-144.

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