化工生产中仪表自动化控制常见故障分析与维护

赵晓兰

中核四0四有限公司 甘肃嘉峪关 732850

在我国经济产业结构中，化工行业占据着至关重要的地位，不仅有效推动了社会经济的进步，还与人们的生活有着密不可分的联系。当前，随着科技水平的不断提升，自动化技术得到了极大的发展，在化工生产中也得到了广泛的应用，极大地促进了我国化工生产水平的提升，自动化仪表作为化工自动化生产中的重要设备，如何有效地对其进行检修和维护，成了制约化工企业平稳进行生产活动的重要问题，在这样的情况下，对化工企业自动化仪表的检测和维修展开讨论，具有非常重要的积极意义。

1 化工自动化仪表概述

化工自动化仪表指的是具备仪表功能的自动化设备，其本质上是一个具备信息输出功能的工具，其主要工作原理在于通过信号转化的方式，将化工生产过程中的相关参数进行输出，以实现对化工生产过程准确地控制。化工自动化仪表根据其功能的不同有不同的分类，在化工生产过程中，主要有温度仪表、流量仪表、压力仪表等几种，均发挥着非常重要的作用[1]。我国对化工仪表的应用比较早，在传统的化工生产过程中，机械式、感应式的仪表应用较多，随着信息技术的不断进步，自动化仪表凭借可记忆性以及数据处理等功能逐渐替代了传统的仪表，在现代化工生产中得到了广泛的应用。

2 化工自动化仪表的特点

化工自动化仪表是具有较完善功能的自动化技术工具，一般具有数种功能，包括测量、显示、记录或测量、控制、报警等。同时，化工自动化仪表本身是一个系统，也是整个自动化系统中的一个子系统。

化工自动化仪表主要具备以下特点：①种类繁多。除温度、压力、流量和物位等热工参数外，还有许多与产品质量有关的物性如浓度、酸度、湿度、密度、浊度、热值以及各种混合气体成分等参数[2]。②条件特殊。除常温、常压和一般性介质外，还有高温、高压、深冷、剧毒、易燃、易爆、易结焦、易结晶、高黏度及强腐蚀的介质。③要求较高。化工参数变化一般较缓慢，但也有不少剧烈、快速的反应过程，要求化工仪表具有快速动态响应性能。④功能强大。可以对化工工程的所有环节进行控制，且能够快速实现复杂程度较高的计算。

3 化工仪表自动化控制的主要流程

3.1 仪表的选择与控制技术

仪表选取的合理程度直接关系着化工仪表自动化控制的效率效果。例如在需要严格控制温度的化工生产实践中，必须引入温度仪表进行生产温度数据的测量，避免由于温度过高/过低所导致生产安全事故、化学反应不完全等问题的发生。在这样的情况下，应当选用精准程度更高的双金属温度计，保证温度数据采集的准确性。在进行物位测量时，要参考生产中的物料状态完成测量机的选定，还要加设不同功能的物位仪表。例如当在化工生产中需要测定固体与液体交界面具体位置的情况下，必须要纳入物位仪表，以此维护化工生产的安全性以及效率效果。

3.2 现场自动化线路布设

化工生产中应用的自动化控制系统需要现场自动化线路的支持，布设过程中不仅要敷设实体线路，还要完成信息化网络线路的规划。现场自动化线路布设的要点如下：着重确保自动化线路可以实现所有化工仪表运行数据信息的采集，且能够与人机界面、计算机系统保持畅通连接状态[3]；若引入FCS现场总线控制系统，则可以在现场总线控制系统以及控制回路中加入化工仪表以及化工生产仪器。通过这样的方式，能够促使化工仪表运行数据迅速、准确地传递至人机界面中，提升相应数据信息的利用率，并保证化工仪表自动化控制的科学性与实效性。

3.3 人机界面处理系统

利用人机界面处理系统，能够更为全面地处理现场总线采集到的所有化工仪表运行数据，并结合编程系统所发出的指令完成数据反映。例如当现场总线中提供的温度信号存在过高问题时，在人机界面中编写程序的支持下，可以迅速完成温度信号的接收与控制，向相关工作人员发出高温报警。同时，依托系统中包含的降温设备，自动完成高温问题处理，使得温度在较短时间内自动恢复至正常水平。

4 化工生产中仪表自动化控制常见故障

4.1 温度仪表故障

温度仪表常见的故障为示数不准确、达不到工作技术标准，导致该问题的主要原因有两个方面。一方面是由于温度的示数变化幅度较高，由于变化的幅度较大导致实际的温度读取的难度增加，进而出现了读数故障，该故障可能是内部连接线路故障，也可能是温度补偿设计不足等因素，同样也会受到热电阻、热电偶的影响而出现错误[4]。值得注意的是，设备老化往往会表现为这个类型的故障；另外一方面是出现指示针一定程度不稳定波动问题，该过程主要以工艺偏差为主，包括仪表自身的偏差和温度检查设备的故障等，都会对设备的运行效率产生影响。

4.2 压力仪表故障

压力仪表也是化工仪表自动化设备常见仪表之一，主要的故障包括有两个方面，一个是在使用过程中出现指示针大范围波动的情况，此时显示的数值会发生变动，主要故障原因包括参数变动与内部的故障错误；另外一个常见故障为指示始终未定值，也就是说在工艺进行过程中整个指数不会随着参数的波动发生变化，这个过程中压力指示的问题一般是取压点堵塞，或者是工艺实现过程中出现了局部的冻凝故障，都会最终导致这个问题发生。

4.3 其他类型故障

除了上述提到的故障外，一些其他类型的化工仪表自动化设备也会出现故障，例如设备长期使用且处于高负载状态下，就可能出现设备部件磨损问题，进而导致设备故障。此外，电力系统的参数发生波动也会对仪表的自动化产生影响，如电力系统电压波动等情况如果经常发生，就会导致电流参数异常，超过电气设备的额定参数，进而导致各种类型的故障[5]。除此之外，设备的长期工作环境也会影响故障的类型，如果处于潮湿环境当中，则会出现零部件异常损坏或者老化加速的问题，最终出现元器件短路故障，对设备的正常使用产生影响。其他类型的参数设备测量要考虑到参数变化的范围或者设备的采购问题，否则也可能成为故障发生的原因。

5 化工生产仪表自动化故障检测

5.1 故障情况的初步了解

当化工企业自动化仪表出现异常需要进行检修的时候，需要相关人员对故障进行初步的了解，继而才能为后续的检查和维修做好准备工作，其所了解的内容包括故障部位、故障情况等简略内容，若是重点部位，还要进行及时的初步处理，比如，若实际压力正常而压力仪表参数变化异常，则要及时断开电源并对其进行全面的检查，避免其参数被应用到实际生产过程中。

5.2 故障的基础检查

当找到准确的故障仪表后，就要对仪表进行初步的故障检查，检查内容和其他机械故障检查大同小异，主要包括以下几个方面的要点：首先，观察仪表外观是否有破损、是否有元器件或者线路脱焊而出现接触不良等情况，通过观察法对故障进行初步的排除；其次，检查仪表内部是否有元器件或者线路烧毁情况，其往往伴随一定的塑料烧焦气味，可以进行清楚的故障排除；再者，向操作人员了解仪表故障的具体情况，比如，仪表故障前后的状态等内容，以对故障情况进行初步的判断；需要注意的是，在检查的过程中，应及时断开仪表的电源，以确保检查过程安全，通过初步的基础检查后，基本上能够对仪表所发生的故障详细内容有初步的了解。

5.3 信号测量

检查信号测量检测主要是利用测量工具对仪表的信号情况进行检测，以确定其故障的准确部位，常用的信号测量仪表有示波器、万用表等多种工具，在实际的测量过程中，应根据实际使用需要选择合适的仪表和测量方式进行测量，以万用表为例，在对仪表内部线路通断的检测方面有着非常好的效果，而逻辑笔则常被用来检测集成电路的逻辑异常。当检测到信号异常部位后，就可以推断出故障所发生的准确部位原因，继而采取措施对其进行修复或者是利用零部件进行替换，来完成对仪表的修复工作。

5.4 仪表程序故障及恢复

仪表机械结构或者电路方面的故障可以通过替换或者维修的方式进行修复，而程序方面的故障则需要从软件结构方面进行修复。通常情况下，仪表程序故障多数是由于受到了电磁干扰而导致的，此时，可以通过复位或者重启操作，观察其是否能够正常运行，若是故障依旧，则需要检查仪表程序执行是否有错误、存储结构是否发生损坏，并进行相应的排障和维修，使得仪表的数据显示正常。

6 化工生产仪表自动化控制维护措施

化工企业的实际生产环境十分复杂，而化工自动化仪表在生产过程中难免涉及高压、高温以及腐蚀、污染等因素的影响，为确保仪表能够正常运行，必须采取一定的维护策略。

6.1 定期维护策略

化工自动化仪表故障的出现具备一定的突发性和不可预见性，为避免突发状况对化工生产造成不可挽回的损失，针对化工仪表应当实行定期的维护策略，维护的内容包括仪表外部的清洁、仪表显示情况的检查等内容，通过周期性的仪表状况检查分析，确保仪表处于一个稳定运行的状态。定位维护能够促使化工自动化仪表为化工生产提供可靠的保障[6]。

6.2 科学维护方案

化工自动化仪表是具备较高精密度的信息化设备，其维护作业要建立在科学维护方案的基础上。首先，针对不同类型的仪表的特点，对其维护的内容进行详细的规定；其次，加强仪表维护经验的交流，确保仪表维护人员水平得到有效的提升；再者，积极利用自动化仪表的自检功能对其状态进行检查，提高维护的效率。科学维护方案是确保仪表维护工作合理的重要基础。

7 结语

综上所述，实施科学合理的化工仪表自动化设备维护手段，不但可以有效降低设备的故障发生率，同时也可以有效减轻由于故障导致的维修时间，从而进一步改善经济效益与生产效果。在化工仪表自动化设备实施维护过程中，需要积极推进化工仪表自动化设备的维修养护与管理，改善团队整体水平，完善自动化设备的测试与分析，尽可能满足化工仪表自动化设备的精度要求，为行业的稳定快速发展创造良好的条件。