过程控制仪表故障分析及处理
仪控设备故障管理规定
仪控设备故障管理规定
自动化仪表（含计算机控制）是化工生产的重要组成部分，它直接反映生产状态下各类工艺、设备参数状况，参与生产过程控制，与安全生产、长周期运行管理密切相关。
由此对生产运行状态下，产生的自动化仪表故障及相关问题的处理制定以下程序。
一、故障性质
在生产运行状态下，自动化仪表测量失误、调节失灵，给安全生产造成一定影响或可能造成影响而出现的故障，属自动化仪表设备故障。
二、故障分析与判断
（一）自动化仪表出现故障，要进行认真的、实事求是的故障分析，主要原因有以下三种
1.自动化仪表自身测量系统、调节系统、联锁系统出现故障引起的使操作困难，生产不能正常运行。
2.由工艺条件变化或工艺设备故障引起的自动化仪表损坏、不能正常工作、测量失误、调节失灵、联锁误动作。
3.工艺或设备出现故障，通过自动化仪表反映出来，使测量脱离工艺控制指标、调节系统、联锁系统动作等。
（二）以下三种情况都可以引起生产方式的变化
1.停车：不能维持生产应紧急或计划停车（停机）处理。
2.减量运行：可维持少量生产，运行过程中能处理。
3.待处理故障：不影响生产，可停表或找机会处理。
仪表一般故障的规律、判断及处理
仪表故障的一般规律01气动仪表对气动仪表而言大部分故障出在漏、堵、卡三个方面。
漏因为气动仪表的信号源来自压缩空气，所以任何一部泄漏都会造成仪表的偏差和失灵。
易漏的部分有仪表接头、橡皮软管、密封圈、垫，特别是一些尼龙件、橡胶件，容易老化造成泄漏。
通过分段憋压的方法很容易找到泄漏点。
堵因为仪表用空气中仍含有一定水汽、灰尘和油性杂质，会使一些节流元件堵塞或半堵塞。
如放大器节流孔、喷嘴等处，只要沾上一点灰尘，就会程度不同地引起输出信号改变，特别是潮湿天气，空气中湿度大，更易发生。
卡因为气动信号驱动力矩小，只要某一部位摩擦力增大，都会造成传动机构不佳或反应迟钝。
常见部位有连杆、指针和其他机械传动部件。
02电动仪表对电动仪表而言，大部分故障出在接触不良、短路、断路、松脱等几个方面。
接触不良仪表插件板、线路端子的表面氧化、松动及导线的似断非断，均是造成接触不良的重要原因。
断路仪表引线一般较细，在拉机芯或操作中稍有相碰，都可能造成断路，保险丝烧毁，电气元件内部断路也是一方面。
短路导线的裸露部分相碰，晶体管，电容击穿是短路的常见现象。
松脱主要是机械部分，如滑线盘、指针、螺钉等。
03DCS、PLC、FCS 系统大部分故障出现在I/O 卡、安全栅、通讯、CRT、雷电或静电干扰、UPS、接地、环境、组态等九个方面。
I/O 卡取自装置现场的开关信号，因静电积累、干扰电压造成的叠加电位较高和长期处于大电流导通状态（如控制电磁阀），经常会造成I/O 卡无触点接点开关管和功放管的损坏。
电焊机地线搭接或夹接在信号保护管上，信号线在电焊电流的作用下产生感应电压，在感应电压冲击和接地电压双重作用下致使I/O 卡损坏。
安全栅一些齐纳式安装栅具有过流速断或过流夹断的功能，当工艺波动时会使输出瞬间升高，进入安全栅过流区，从而引发安全栅输出电压截止，对于联锁回路，如机组的防喘振控制，就会引发停车联锁。
CRT因内存数据意外丢失（自动加载一般需要2～3 分钟）或显卡、CPU 卡故障时，操作站CRT 会出现屏幕死锁或黑屏。
DCS控制系统故障分析及处理解析
DCS控制系统故障分析及处理解析摘要：在多个领域内，分散控制系统都有着广泛应用并发挥重要作用。
本文主要对分DCS控制系统产生的各种故障进行阐释,并对相关处理方法作了说明,为分散控制系统采取反事故措施，同时为反事故演习的开展提供有意义的参考。
关键词:：故障；分析；DCS控制系统分散控制系统中以微处理器为基础，在生产中可以集中进行监视、操作、管理以及分散控制，这便是集中分散控制系统，称之为DCS系统。
与集中型计算机控制系统以及常规模拟仪表相比，DCS系统有其十分明显的特点。
首先操作管理更加便捷，DCS系统的人机反馈都是通过CRT、键鼠等硬件实现的。
如同网上冲浪，可以监视生产装置以及工厂的运行状况。
其次是系统构成更加灵活，DCS控制系统是由通过网络通信系统将各个工作站组网而成，它的一些性质如同“因特网”一样。
根据不同的生产需要，可以随时加入或者舍去某些工作站。
系统组态灵活多变，并且安全可靠性更高。
再次，安装、调试方便，相比原先的模拟控制系统而言，DCS系统方便快捷，同时它的控制功能丰富，最初的模拟控制回路实现的复杂运算，现在由高精度的微处理器来计算实现。
具有信息资源共享的功能，如同上述所讲，工作站即看作互联网上的每个网站，在DCS系统中，倘若有足够的权限，将会得到任何需要的参数。
虽然DCS系统更具优势，但在日常实践中，控制系统会发生各类故障，这就需要我们懂得处理分析。
1 实践中常见的故障分析1.1 系统故障分散控制系统由系统软件和控制软件组成,一般情况下操作系统使用的是WindowsNT410中文版，控制软件使用的则是XDPS210/R05SP2。
由软件引起的XDPS故障一般情况下都是由多个原因共同造成的,是作为系统的综合反映的体现。
在日常的工作实践中,经常可以看到在投运不久的新软件上，DCS系统软件故障发生的概率要高过其他,但是问题的排查相对简单。
即使是在运行的老系统发生故障的概率相对而言比较小,一旦有问题发生,排查起来就会相当困难，常常需要厂家工作人员到现场进行分析、处理，从而更加全面了解和掌握控制系统软件,并投入大量的工作量。
化工仪表过程控制故障分析及排除
上的黑色接线盒观察其内部接线是否连接正确 。
２ 副 回路 泵 （ 单相 泵 ） 右 电源故 障 副 回路泵外 部接 线 ， 如图 ２所示 ：
・
８ ・ Ｏ
山 东 化 工 Ｓ Ａ Ｄ Ｎ Ｈ Ｍ Ｃ ＬＩ Ｄ Ｓ Ｒ Ｈ Ｎ ０ ＧＣ Ｅ ＩＡ Ｕ Ｔ Ｙ Ｎ
２１ ０ ２年第 ４ １卷
化工仪表过程控制故障分析及排除
（ 江苏省 泰兴 中等专 业学 校 ， 江苏 泰 兴 ２５０ ） ２４ ０
摘 要： 化工生产过 中经常 出现仪表故障现象 ， 这直接关系到化工生产 的安 全与稳定。要 即时找 出这些 故障原 因并 排除 ， 这就要 求仪表维护人员 有较强 的工作能力和业务水平 。 关键词： 过程控制 ； 故障 ； 分析及排除 中图分类号 ：Ｑ ５ Ｔ ０６ 文献标识码 ： Ｃ 文章编号 ：０ ８－ ２ Ｘ（０２）８－０ ８ ０ １０ ０ １ ２ １ ０ ００— ２
源 线断接 。
故 障原 因 ： 电动 调节 阀 的控制 信 号 出现通 讯错
误。
排 除方法 ： 由于副 回路泵 是 由变频 器驱 动 的 ， 目 的是为了实现对副 回路泵支路的流量控制。因而从
收 稿 日期 ：０ ２— ８— ７ ２ １ ０ ０
排 除方 法 ：８ ２ Ｔ ＃４—０ 、８ ２ １Ｔ ＃４—０ ２是 由电动 调
肃 啦相 泵
排 除方法 ： ＃ ０ 、３＃ ４— １ ＇ ４—０ １ ２是 由 电动调 节 阀引 出的两条 电源 线 ， 察 其 是 否通 过 强 电端 子排 观 （Ｓ 的 ３４两端 连 接到 电动调 节 阀面板 开 关 Ｓ５ ２Ｘ） 、 Ｆ
我公司仪表控制系统常见故障分析
幅 度 波 动 ，可 能是 由于 工 艺 上 工 况有 大 的变 化 ，
如 果仪 表记 录 曲线呈 直 线 而不 变化 ，或记 录 曲线 原来 为 波动 现在 突然 变 成一 条 直线 ，则故 障 很 可 能是 在仪 表 部分 。因为记 录仪 表应 能 反 映 出 灵 敏 度较 高参 数 的变 化 ．此 时 可人 为改 变 工艺 条 件 ，如果 记 录 曲线仍 不 响应 ，则大 致能 断 定是 仪 表系 统 出 了问题 。我 们发 现记 录 曲线发 生 突变 或
的温 度 、压 力 、流 量 、液 位 控 制 系统 的故 障 分 析方 法 。
关键 词 ：记 录 曲线 ；滞 后 ；振 荡 ；故 障 分 析 中 图分 类 号 ：Ｔ ７ ７ 文 献标 识 码 ：Ｂ 文章 编号 ：１ ７ — ３ ５ （ ０ ６ ５ ０ ５ — ２ Ｈ ０ ６ ３ ３ ５ ２ ０ ）０ － ０ ６ ０
一
８ ９—
维普资讯
２０ ０ ６年 第 ５期 （ １ ３期 总 １
一
般发生 在 引压管 到记 录仪 表之 间 。 控 制 阀开 度发 生 突 变 ，引 起蒸 汽压力 骤 增 而
会 指示 最 大 。此 时可 手动 遥 控控 制 阀 ．如果 流量
能 降下来 ，则 一般 为工 艺 工况 造 成 。 流量值 降不 下来 ，则 可能 为仪表 方面 的原 因。
因和故 障所在 。
是 系统普 遍 采用 电 动仪 表 ，二 是 系统 的滞 后往
往 较大 。如 果 记 录仪 表指示 突 然 变 到最 大或 最小
时 ，常 为 仪 表 系统 故 障 。 因为 温 度 系 统 滞 后 较
现场仪表常见的30个故障分析及处理
现场仪表常见的30个故障分析及处理仪表出现问题，原因比较复杂，很难一下找到症结，这时要冷静沉着，分段分析，首先分析原因出在哪一单元，大致可分为三段：现场检测、中间变送、终端显示；同时还要考虑季节原因，夏天防温度过高，冬天防冻；参与调节的参数出现异常时，首先将调节器转换至手动状态，观察分析是否调节系统的原因，然后再一一检查其他因素。
无论哪类仪表出现故障，我们首先要了解该仪表所处安装位置的生产工艺状况及条件，了解该仪表本身的结构特点及性能；维修前要与工艺人员结合，分析判断出仪表故障的真正原因；同时还要了解该仪表是否伴有调节和连锁功能。
综合考虑、仔细分析，维修过程中要尽可能保持工艺稳定。
一、现场测量仪表。
一般分为温度、压力、流量、液位四大类一)温度仪表系统常见故障分析（1）温度突然增大：此故障多为热电阻（热电偶）断路、接线端子松动、（补偿）导线断、温度失灵等原因引起，这时需要了解该温度所处的位置及接线布局，用万用表的电阻（毫伏）档在不同的位置分别测量几组数据就能很快找出原因。
（2）温度突然减小：此故障多为热电偶或热电阻短路、导线短路及温度失灵引起。
要从接线口、导线拐弯处等容易出故障的薄弱点入手，一一排查。
现场温度升高，而总控指示不变，多为测量元件处有沸点较低的液体（水）所致。
（3）温度出现大幅度波动或快速震荡：此时应主要检查工艺操作情况（参与调节的检查调节系统）。
二)压力仪表系统常见故障及分析（1）压力突然变小、变大或指示曲线无变化：此时应检查变送器引压系统，检查根部阀是否堵塞、引压管是否畅通、引压管内部是否有异常介质、排污丝堵及排污阀是否泄漏等。
冬季介质冻也是常见现象。
变送器本身故障可能性很小。
（2）压力波动大：这种情况首先要与工艺人员结合，一般是由操作不当造成的。
参与调节的参数要主要检查调节系统。
三)流量仪表系统常见故障及分析（1）流量指示值最小：一般由以下原因造成：检测元件损坏（零点太低；显示有问题；线路短路或断路；正压室堵或漏；系统压力低；参与调节的参数还要检查调节器、调节阀及电磁阀。
温度仪表故障分析及处理办法
温度仪表故障分析及处理办法温度仪表是工业生产中非常重要的测量仪器，用于监控和控制在各种工艺过程中的温度。
当温度仪表出现故障时，可能会对生产过程和产品质量产生重大影响。
以下对常见的温度仪表故障进行分析，并提供相应的处理办法。
1.温度仪表无显示问题可能出在电源、电缆或仪表本身。
首先检查电源是否正常，如果电源没有问题，则可能是电缆故障或仪表内部组件损坏。
此时，应断开电源，检查接线是否正确，如有问题应重新接线。
如果电缆没有问题，则可能是仪表内部的电源电路故障，需要更换相应的组件。
2.温度仪表显示温度异常高可能是传感器故障或者测量系统误差过大。
首先检查传感器是否正确安装，如果安装没有问题，则可能是传感器故障，需要更换新的传感器。
如果传感器没有问题，则可能是测量系统误差过大，需要对测量系统进行调整或校准。
3.温度仪表显示温度异常低与温度异常高的情况类似，可能是传感器故障或者测量系统误差过大。
首先检查传感器是否正确安装，如果安装没有问题，则可能是传感器故障，需要更换新的传感器。
如果传感器没有问题，则可能是测量系统误差过大，需要对测量系统进行调整或校准。
4.温度仪表无法进行测量这可能是由于测量元件故障或线路连接问题引起的。
首先检查温度测量元件是否正常工作，如果元件没有问题，则可能是线路连接问题，需要检查线路连接是否正确。
如果线路连接没有问题，则可能是仪表内部故障，需要更换相应的组件。
5.温度仪表显示波动大这可能是由于环境干扰或测量系统误差过大引起的。
首先检查测量系统是否稳定，如果稳定的话，则可能是环境干扰太大，需要在合适的环境中进行测量。
如果测量系统不稳定，则可能是测量系统误差过大，需要对测量系统进行调整或校准。
在处理温度仪表故障时，首先需要对故障现象进行仔细的观察和描述，以便更好地找出故障原因。
其次，对于不同的故障类型，需要采取不同的处理办法。
例如，对于电源、电缆等简单的故障，可以进行修复处理；对于传感器等核心部件的故障，需要更换相应的组件；对于复杂的测量系统误差过大等问题，需要对测量系统进行调整或校准。
PLC过程控制故障的分析与排除
的故 障 的 总 和 。
（ １ ）Ｐ Ｌ Ｃ系统本身固有 的故障。Ｐ Ｌ Ｃ系统的故障包括 中央处理 器的故 障。还有 主机 箱、扩展机箱 的故障。Ｉ ／ Ｏ模块及相 关的网络 和外部设 备的故 障也属 Ｐ Ｌ Ｃ自身的故障范围 。 （ ２ ）生产过程 中的控制设备发生的故障。现场生产控制设备主 要有端 口和现场控制检测设备，还有过程中的接 触器、继电器 等。 此外，生产过程中阀 门和 电动机等也属生产过程 。根据现场故障概 率发生的情况 ，可 以将设备的使用阶段进行分类 ：一是设备的刚开 始的试运 行期：整个 Ｐ Ｌ Ｃ系统安装调试完成后运行的一年左右 的时 间。在次段时期 内，机械处于磨合阶段 ，部分 电子元器件容易受电 气干扰而经受不 了初期的考验 ，因此出现故障 。初始运行期内 ，系 统损坏事件相对较多 。二是相对稳定运行期 ：设备经过 了试运行期 后就进入 了稳定运行期。这个期间内的 Ｐ Ｌ Ｃ系统不会有太多的故障 频 。三是衰老期 ：由于机械磨损损耗 、电气元器件的 品质下降 ，发 生故障 的概率呈增大 的趋势 。一般来说 ，硬件发生故障 的概率都大 于软件 故障概 率，大 多是 由外部信 号不满足或者元件执行故障 ，而
常见仪表故障分析处理及方法
目录第一章自动化仪表故障综合分析1.1 工业仪表故障分析判断方法1.2 仪表故障的一般规律1.3 应用万用表分析和解决仪表故障1.4 电动、气动仪表的故障判断及维修第二章流量监测仪表故障处理2.1 电磁流量计2.2 超声波流量计2.3 涡轮流量计2.4 强力巴流量计第三章物位检测仪表故障处理3.1 雷达物位计3.2 超声波物位计3.3 液位计第四章压力检测仪表故障处理4.1 智能压力变送器或智能差压变送器4.2 压力开关4.3 压力表第五章温度检测仪表故障处理5.1 热电阻温度变送器5.2 热电偶温度变送器第六章气动薄膜调节阀故障处理6.1 气动薄膜调节阀第七章电动执行机构故障处理7.1 电动执行机构第八章电子秤故障处理8.1 电子料斗秤8.2 电子皮带秤8.3 电子转子秤8.4 电子地磅/汽车衡第九章分析仪故障处理9.1 HLA-M105C(O2 CO)在线气体分析系统9.2 SCS-900C烟气连续监测系统(烟气分析仪) 9.3 GXH-904D型气体分析系统9.4 CEMS-2000型烟气分析系统常见仪表故障分析处理及方法第一章自动化仪表故障综合分析1.1 工业仪表故障分析判断方法仪表故障分析是一线维护人员经常遇到的工作，根据多年仪表维修经验，整理了工业仪表故障分析判断的十种方法，比较原则地介绍如下：1.1.1调查法通过对故障现象和它产生发展过程的调查了解，分析判断故障原因的方法。
一般有以下几个方面：⑴故障发生前的使用情况和有无什么先兆；⑵故障发生时有无打火、冒烟、异常气味等现象；⑶供电电压变化情况；⑷过热、雷电、潮湿、碰撞等外界情况；⑸有无受到外界强电场、磁场的干扰；⑹是否有使用不当或误操作情况；⑺在正常使用中出现的故障，还是在修理更换元器件后出现的故障；⑻以前发生过哪些故障及修理情况等。
采用调查法检修故障，调查了解要深入仔细，特别对现场使用人员的反映要核实，不要急于拆开检修。
维修经验表明，使用人员的反映有许多是不正确或不完整的，通过核实可以发现许多不需要维修的问题。
化工仪表故障分析及处理
化工仪表故障分析及处理摘要：随着改革开放的深入，我国的化学工业得到了长足的发展。
化工生产行业一直以来都在努力实现化工生产控制的自动化，而要实现化工生产控制的自动化，就必须要有自动化的化工仪表设备，要确保化工仪表的正常运转，就必须对化工仪表进行维护和保养。
本文结合工作实践，对化工仪器在使用过程中出现的几种常见故障进行了分析，并详细介绍了故障产生的原因和处理办法。
关键词：化工仪表；故障分析；维护处理引言目前，大多数的化工生产活动已向自动化方向发展。
自动化主要是指化工设备的自动化，而化工仪器又是整个自动化过程的指挥者。
为了实现化工企业的高效生产和管理，仪表系统的稳定运行是必不可少的。
随着社会的进步，仪表系统日益复杂化，存在的隐患与故障是无法避免的。
所以，要进一步加强对仪器的维护和检查，在实际工作中总结经验，发现故障及时修复，在日常检查中及时修复，这是化工企业一项非常重要的基础工作。
本文分析了仪表常见的几种故障，详细追踪了故障产生的原因，并给出了相应的解决办法。
一、化工仪表常见缺陷（一）压力设备故障在化学工业中，使用最广泛的是压力仪表。
但是，虽然压力仪表可以在化工企业中发挥普遍的作用，但是考虑到操作环境、人的失误等因素，在选择压力仪表的过程中，仍然存在着很多的问题。
在目前我国经济状况下，多数企业只注重追求生产效率，不停地生产导致压力仪表因选型时间过长而接触不良。
另外，长期使用也会使仪表温度升高，一旦超过仪表使用温度，就有可能导致仪表失效。
（二）液位检测装置故障本仪器是专门用于测定储液罐、反应罐内的液体高度的仪器。
常见问题有：液面水平无变化，表示过高或过高。
以双凸缘液位探测器为例，要判断是否发生了故障，首先要确定被测容器的型号，明确操作条件和具体操作步骤。
在进行测量时，现场的液面测量设备通常已配置好，维修人员可根据使用说明进行调整。
（三）流量检测装置故障该设备主要用于检测体积流量或者质量，有速度型，质量型和体积型。
控制仪表与控制系统典型故障案例分析
案例二：乙二醇装置在线氧分析仪故障分析
二 氧含量控制
❖ 对于氧化制环氧乙烷而言，增加进入反应器原料中乙烯和 氧的浓度，可以提高反应器的生产能力，但原料气中乙烯 和氧浓度的大小受乙烯爆炸浓度范围的限制，不能随意提 高。
❖ 加入致稳气，可以改变乙烯爆炸浓度范围，使原料混合气 中的乙烯和氧的浓度提高。燕化乙二醇装置有氮气致稳和 甲烷致稳两种致稳方式。
案例二：乙二醇装置在线氧分析仪故障分析 二 氧含量控制
案例二：乙二醇装置在线氧分析仪故障分析
❖ 氧分析仪作用
－－控制参加反应的氧含量，以防含量过高引起爆炸
❖ 氧分析仪联锁方式
－－D110入口氧含量三取二联锁，停混合站
－－D110出口氧含量三取二联锁，停混合站
表1 氧分析仪联锁设定值
位号 ARAZ10 ARAZ101 ARAZ101 ARAZ104 ARAZ104 ARAZ104
①齿轮表面宽度应等于或 大于探头磁芯直径； ②齿高应等于或大于齿间 距离； ③齿间距离应为探头磁芯 直径的3倍； ④ 齿轮宽度应等于或大于 探头磁芯直径。 ⑤探头与齿轮间隙应尽可 能小，典型安装间隙为 0.005 in（0.127mm）；
案例一：裂解GB201电子调速器失速跳闸原因分析
70085-1010-005型测速探头性能测试
案例一：裂解GB201电子调速器失速跳闸原因分析
❖ 转速探头测速原理
案例一：裂解GB201电子调速器失速跳闸原因分析
❖ 对调速器的检查
使用频率发生器向调速器输入标准正弦波信号，当输出峰 值电压为4Vp-p时，调速器能够稳定检测到转速信号。当输 出峰值电压降至3.5Vp-p时，转速信号波动，调速器无法正常 接收转速信号
案例一：裂解GB201电子调速器失速跳闸原因分析
温度控制仪表系统故障分析及处理
温度控制仪表系统故障分析及处理如果温度指示值超出了正常的范围，如出现偏高、偏低或者是不变化的情况时，则可以考虑到温度方面的异常无法以人力完成监测，故需借助温度控制仪器来加以控制及测量。
当整个温度仪表系统的指示值的数值处于最小的状态或者是达到高峰的时候，便可以直接判定为是仪表系统的故障。
此故障通常是因温度仪表系统测量的滞后性所引起，加之此番变化通常也不会在一瞬间产生。
因此，导致故障发生的原因极有可能是某一截线路或某一设备失灵所导致，诸如热电偶、热电阻、导线断线等；而若温度控制仪表系统在指示数值时出现了快速振荡的状况，通常便是因参数PID调整不恰当所致；通常因工艺操作过程中不规范，则会导致温度控制仪表系统内的数值在波动时的幅度较大，或者是波动状态较为缓慢。
如果当工艺操作并未发生变化的时候，则可以发现是因为仪表控制系统自身出现故障所引起的。
针对温度控制系统的故障，排障过程需要遵循以下原则：①确定是否是因调节阀出入信号变化而引发故障。
当输入信号尚未出现变化的情况时，通过调整调节阀动作调整，分析调节阀膜头、膜片是否出现漏的情况；检查故障是否是因调节阀定位器输入信号变化所导致，而此时的输入信号是不会发生变化的；一旦输入信号发生变化，便可以判定为定位器发生了故障。
这时便需要分析定位器的输入信号是否出现了变化，再检查调节器输出是否存在变化，如调节器的输入尚未发生变化，而输出却发生了变化的情况时，便可以直接判定为是调节器本身发生了故障。
这时便可以热电偶作为测量元件来进行说明。
首先，应该对工艺操作的情况、被测介质的情况、仪表安装的位置，以及到底是气相还是液相，均可以通过向工艺人员询问来了解。
这样整个石油化工企业在正常生产过程中发生故障，则可排除以下原因，包括新安装的热点偶、补偿导线极性接反、补偿导线不配套以及热点偶不配套等。
控制仪表故障分析及补偿容错控制研究
并将其 存储在系统 的容 错控制库中。 很大 程度上 是由于执行器 与传感器存 在故障造成 的。 所以， 对 过合理 的主动容错控制 ， 从而对故障 的位 置进 传感 器 的故 障检测 与容错控制 无疑有 着非常重 要的意义和 作 系统可 以根据故 障模 块对工作进行诊 断，
用。
行判 断并隔离故障 。 因此 ， 在实 际工业工程 中仪器 的主动 容错 控制 得到 了越 来越 多的应 用。 基 于此 ， 构建基于 故障检测 ， 故 包括 ： 系 统基础 闭环 的控 制； 故障诊 断和补 偿容错 以及人机 进 行监督管理 。 系统基 础 闭环控制 是一个传贵控制 回路 ， 由控制器 ， 执行
ｇ ，ｕ 。
关联 ， 会 造成整 个系 统受到影 响。 而 系统的基础 闭环控制 能够
同时， 也会 影响着故 障的诊断和 容错控制 策略 的实 工业 工程 中， 基于外界 因素以及传感 器 自身特 征 ， 传感 器 稳定 工况 ，
故 障分 成两类， 软 故障与硬故 障。 软故 障包括 了传感器 精度 下 施 。
器， 信 号转换 以及传 感器构成 。 计算 机控 制 ， 集 散控制 系统等
事 实上， 在 工业 控制 中， 常规控 制 回 其 中， Ｘ ∈ Ｒ “ ： 状态 矢量 ； ｕ ∈ Ｒ “ ： 输入 矢量 ； ｆ （ ｘ ， ｕ ） 是 系统 是常用 的基础 闭环控制 。 当回路 控制 发生故 障时，由于回路 间的耦 合 的非线 性模 型 ； 模 型 的不 确定性 由ｎ ， ｕ ） 表 示。 输 出函数 为 路 占了九 成以上 ，
控制仪表故障分析及补偿 容错控制研究 Ｉ 又 ． 丌 ： ｒ ｊ ’ ｌ ’
吕 帆（ 浙江新 和成股 份有限 公司 ， 浙江 新昌 ３ １ ２ ５ ０ ０ ）
PLC过程控制故障分析与排除
PLC过程控制故障分析与排除作者：吴伟冷波贾仟伟来源：《硅谷》2010年第13期摘要: 在分析PLC过程控制的故障特点的基础上,通过实例,介绍了四种故障分析与排除的方法。
关键词: PLC;过程控制;故障中图分类号:TP207文献标识码:A文章编号:1671-7597(2010)0710114-010 引言PLC即可编程控制器(ProgrammablelogicController)是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。
自二十世纪六十年代美国推出PLC取代传统继电器控制装置以来,PLC得到了快速发展,在世界各地得到了广泛应用。
同时,PLC的功能也不断完善,今天的PLC不再局限于逻辑控制,在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用,其中过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制,在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。
由于大部分系统投资巨大,为提高设备使用率和效益,及时做好故障的排除就具有十分重要的意义。
1 PLC故障特点PLC控制系统故障是指其失去了规定的功能,一般指整个生产控制系统失效的总和,它又可分为PLC故障和现场生产控制设备故障两部分。
PLC系统包括中央处理器、主机箱、扩展机箱、I/O模块及相关的网络和外部设备。
现场生产控制设备包括端口和现场控制检测设备,如继电器、接触器、阀门、电动机等。
大多数有关PLC的故障是外围接口信号故障,所以在维修时,只要PLC有些部分控制的动作正常,都不应该怀疑PLC程序。
如果通过诊断确认运算程序有输出,而PLC的物理接口没有输出,则为硬件接口电路故障。
另外硬件故障多于软件故障,大多是由外部信号不满足,或执行元件故障,而不是PLC系统的问题。
2 PLC故障分析及排除方法为了便于故障的及时解决,首先要区分故障是全局性还是局部性的,比如上位机显示多处控制元件工作不正常,提示很多报警信息,这就需要检查CPU模块、存储器模块、通信模块及电源等公共部分;如果是局部性故障可以从以下几个方面进行分析。
常见的仪表故障及判断处理
常见的仪表故障及判断处理一、自动化仪表系统故障的判断思路由于生产操作管道化、流程化、全封闭等特点,特别是现在的化工企业自动化水平很高,工艺操作与检测仪表密切相关,工艺人员通过检测仪表显示的各类工艺参数,比如反应温度、容器的压力和液位、物料流量、原料的成分等来判断工艺生产是否正常,产品的质量是否合格;仪表指示出现异常现象指示不变化,不稳定,偏高、偏低等,本身包含两种因素：一是工艺因素,仪表已经真实准确的反映出工艺异常情况;二是仪表因素,由于仪表测量系统某一环节出现故障而导致工艺参数指示与实际不符;这两种因素总是混淆在一起,很难马上判断出故障到底出现在哪里;仪表维护人员要提高仪表故障判断能力,除了对仪表工作原理、结构、性能特点熟悉外,还需熟悉测量系统中每一个环节;在分析现场仪表故障前,要比较透彻地了解相关仪表系统的生产过程、生产工艺情况及条件,了解仪表系统的设计方案、设计意图,仪表系统的结构、特点、性能及参数要求,要向现场操作工人了解生产的负荷及原料的参数变化情况,查看故障仪表的记录曲线,进行综合分析;总之,分析现场仪表故障原因时,要特别注意被测控制对象和控制阀的特性变化,这些都可能是造成现场仪表系统故障的原因;所以,我们要从现场仪表系统和工艺操作系统两个方面综合考虑、仔细分析,这才能帮助仪表维护人员拓宽思路,有助于分析和判断故障现象,及时查找原因所在,快速排除故障;二、五大测量参数仪表控制系统故障分析步骤1、流量控制仪表系统故障分析步骤过程控制系统中,流量检测和调节是较复杂的系统,流量仪表查故障时,不应仅局限于一次表、二次表、管线、三阀组等几个方面,还应从设计安装和现场工况等进行全面检查;1流量控制仪表系统指示值达到最小时,首先检查现场检测仪表,当现场检测仪表指示也最小,则检查调节阀开度,若调节阀开度为零,则常为调节阀到DCS之间故障;当现场检测仪表指示最小,调节阀开度正常,故障原因工艺方面有系统压力不够、泵堵、系统管路堵塞、冬天开车介质结晶、以及操作不当等原因造成;若是仪表方面的故障,原因有：孔板差压流量计可能是正压引压导管堵；差压变送器正压室漏；机械式流量计是齿轮卡死或过滤网堵等; 2流量控制仪表系统指示值达到最大时,则检测仪表也常常会指示最大;此时可手动遥控调节阀开大或关小,如果流量能降下来则一般为工艺操作原因造成;若流量值降不下来,则是仪表系统的原因造成,检查流量控制仪表系统的调节阀是否动作；检查仪表测量引压系统是否正常；检查仪表信号传送系统是否正常;3流量控制仪表系统指示值波动较频繁,可将控制改到手动,如果波动减小,则是仪表方面的原因或是仪表控制参数PID不合适,如果波动仍频繁,则是工艺操作方面原因造成;主要案例分析流量指示值波动大;故障现象：测量水流量的差压孔板流量计指示值波动大,且无规则;分析与判断：检查差压变送器实际差压值是否波动,不波动排除为控制系统故障,差压流量计本身问题;按前面所述的分析判断方法,可初步判断为引压管线有堵的现象或其他异常;检查引压管线时发现负压室引压管线内部有空气,以致负压管线压力波动大,导致流量波动大;处理方法：将负压室引压管线气体排尽后,波动现象消失;2.液位控制仪表系统故障分析步骤1液位控制仪表系统指示值变化到最大或最小时,可以先检查检测仪表看是否正常,如指示正常,将液位控制改为手动遥控液位,看液位变化情况;如液位可以稳定在一定的范围,则故障在液位控制系统；如稳不住液位,一般为工艺系统造成的故障,要从工艺方面查找原因;2差压式液位控制仪表指示和现场直读式指示仪表指示对不上时,首先检查现场直读式指示仪表是否正常,如指示正常,检查差压式液位仪表的负压导压管封液是否有渗漏；若有渗漏,重新灌封液,调零点；有气相压直接引到负压侧的仪表指示值变化到最小时,首先检查差压变送器负压侧集液罐液面是否上升过高,如果上升过高,应及时排液;防止负相导压管灌液最简单的方法,是将负相取压点的位置向上移动,定期检查、排液;3电浮筒液位界位的测量受介质的影响较大,如有指示偏大或偏小,首先要考虑工艺介质是否有变化,或者介质温度变化造成介质的密度变化,若指示无变化,则考虑介质结晶、结冰、粘稠等原因;4液位控制仪表系统指示值变化波动频繁时,首先要分析液面控制对象的容量大小,来分析故障的原因,容量大一般是仪表故障造成;容量小的首先要分析工艺操作情况是否有变化,如有变化很可能是工艺造成的波动频繁;如没有变化可能是仪表故障造成或仪表参数整定不当造成;主要案例分析分馏塔液位波动大时高时低,指示不稳;工艺过程：由一台液位计与控制室控制系统组成分馏塔液位调节系统;故障现象：在生产过程中,分馏塔液位指示不稳,时高时低,导致调节系统失调,影响了工艺的正常操作;分析与判断：分馏塔液位控制系统是保证分馏塔液位控制在有效范围,如果液位高于控制范围高限,将引起压缩机带液,液位低于控制范围低限,那么高压气体进入低压系统,后果将不堪设想;工艺要求该液位调节系统必须灵、准、稳,如果分馏塔液位不稳,则不能达到系统正常控制的目的;根据故障判断思路进行检查,首先把调节系统打在手动位置进行手动调节,看液位是否能稳定下来,从而来判断到底是液位计故障,还是调节器或调节阀故障;通过手动调节,液位逐渐稳定,没有再出现波动;这说明液位计及调节阀没有问题,液位出现波动是由于调节系统的PID 参数设置不当所引起的;处理方法：把调节系统打在手动位置进行调节,待工艺状况及液位指示稳定后,对调节系统的PID 参数重新整定,然后,把调节系统恢复到自动控制,通过观察记录曲线看PID 参数的设置是否合理;通过对调节系统PID 参数的整定,该问题得到解决;3、温度控制仪表系统故障分析步骤温度控制仪表系统故障时,首先要注意两点：该系统仪表多采用电动仪表测量、指示、控制；该系统仪表的测量往往滞后较大;而最主要的特点是滞后较大,因此非正常的快速波动,反映了温度控制仪表系统的故障；另一方面,若长时间温度保持不变,也可能有故障存在;1温度仪表系统的指示值突然变到最大或最小,一般为仪表系统故障;因为温度仪表系统测量滞后较大,不会发生突然变化;此时的故障原因多是热电偶、热电阻、补偿导线断线、短路或变送器失灵造成;2温度控制仪表系统指示出现快速振荡现象,多为控制参数PID 调整不当造成;也可能为线路原因,如在信号传送过程中受到外界干扰;3温度控制仪表系统指示出现大幅缓慢的波动,很可能是由于工艺操作变化引起的,如当时工艺操作没有变化,则很可能是仪表控制系统本身的故障;此时可将调节器由自动切换到手动控制,若波动大大减小,则为调节器故障所致;如故障依旧,应从工艺上查找原因;4温度控制系统本身的故障分析步骤：检查调节阀输入信号是否变化,输入信号不变化,调节阀动作,调节阀膜头膜片漏了；检查调节阀定位器输入信号是否变化,输入信号不变化,输出信号变化,定位器有故障;主要案例分析控制室温度指示比现场温度指示低;工艺过程：温度指示调节系统,采用热电偶作为测温元件,除热电偶外,在装置上采用双金属温度计就地显示;故障现象：控制室温度指示和现场就地温度指示不符,控制室温度指示比现场温度指示低50 ℃;分析与判断：双金属温度计比较简单、直观,首先从控制室温度指示入手;在现场热电偶端子处测量热电势,对照相应温度,确定偏低,说明不是调节器指示系统有故障,问题出在热电偶测温元件上;抽出热电偶检查,发现在热电偶保护套管内有积水;积水造成下端短路,一则热电势减小,二则热电偶测量温度是点温,即热电偶测温点的温度,由于有积水,积水部分短路,造成热电偶测量点变动,引起测量温度变化;处理方法：就是将保护套管内的水分充分擦干或用仪表空气吹干,热电偶在烘干后再安装;重新安装后,要注意热电偶接线盒的密封和补偿导线的接线要求,防止雨水再次进入保护套管内;4、压力控制仪表系统故障分析步骤1压力控制系统仪表指示出现死线,工艺操作变化了压力指示还是不变化,一般故障出现在压力测量系统中,首先检查测量引压导管系统是否有堵的现象;不堵,则考虑DCS侧故障;2压力控制仪表系统指示值出现快速振荡波动时,首先检查工艺操作有无变化,这种波动多半是工艺操作或调节器PID 参数整定不当造成;主要案例分析控制室压力指示波动大,实际工艺压力稳定;故障现象：控制室所显示的压力指示曲线波动大,且无规则,工艺人员反映的实际压力稳定;分析与判断：使用万用表的直流电流档,串联测量变送器输的电流值;该变送器正常输出电流范围为：4~20 mA;测量值稳定为 mA,根据测量的电流值换算的压力值与工艺的测量值一致;判断故障为DCS 系统侧出现故障;处理方法：DCS 系统更换安全栅、输入模块,或更换该测量点的输入通道;5、成分分析控制仪表系统故障分析步骤在线气体成分分析仪表的故障,多数发生在样品预处理系统;因样品流量、压力、温度不稳定,或因样气中含水、尘埃、油雾等原因产生故障时有发生,现以二氧化硫分析控制仪表系统为例;1二氧化硫分析控制仪表系统指示值逐渐变小,如果不是工艺操作原因,一般故障出现在分析系统本身,首先检查现场分析单元是否有样气流量,如果没有样气流量,或是样气流量过小,则可能是采样针型调节阀或干燥过滤器堵塞,此时需要疏通样气管路或是更换干燥过滤器的棉花;2二氧化硫分析控制仪表系统指示值逐渐变大,最后指向满刻度方向卡死的现象,一般故障出现在分析系统本身,这是因为样气中带来的粉尘与水蒸汽含量过高,分析单元的干燥过滤器不能达到很好的过滤与干燥效果,样气中的粉尘与水蒸汽不可避免将进入热导池中,从而污染了热导池与桥臂,导致误差越来越大,严重时将损坏测量桥臂,出现向满刻度卡死的现象;三、石油化工企业仪表自动化设备的故障预防与维护措施1、仪表设备的分级管理与预防性维护石油化工企业的仪表设备巡回检查制度,是仪表设备预防维护的一种方式,可以及时发现仪表设备运行中出现的问题或异常,把设备故障消灭在萌芽状态,防微杜渐;但随着企业规模扩大,仪表设备台件数的不断增加,从几万台件增加到十几万台件,而仪表维护人员又不断减少,在这种情况下,设备管理模式必须要不断创新,以适应企业发展需要;结合日常设备巡检制度,实行仪表设备分级管理可以突出重点,加强关键仪表管理;以石油化工公司为例,仪表维护实行二级维护,一级维护在班组,全员维护,设备按区域承包到人,由班长监督指导;重要设备在一级维护基础上实行二级维护,每周一次,由区域主管工程师负责,检查重要设备运行状况,监督一级维护的维护质量,并进行可预见性维护及故障处理;对重大关键设备再实行每月一次的特别护理,由公司主管部门负责;实行分级维护之后,由于各级维护人员的职责明确,分工清晰,突出重点及关键设备;医生加护士的管理模式是仪表设备分级管理的体现,也是仪表设备预防性维护的另一种方式;设备管理工程师就是医生,负责制订维护方案、故障处理方案、检修方案等,如制订仪表维护保养计划、仪表周检计划、仪表校验计划、仪表备品配件计划、仪表检修计划等,而护士就是具体维护人员,按医生制订计划或方案去实行,负责向医生及时反馈信息,工作目标明确,有的放矢;这种管理模式的目的不仅职责明确,而且管理工程师可以指导、监督维护人员具体工作;2、仪表设备的生命周期和预防性维护同一台仪表设备因使用环境不同,其使用寿命肯定也不相同,环境是指仪表与外部接触的空气环境、内部接触的介质环境以及仪表安装位置等,所以不同装置环境下使用的仪表设备不尽相同,对温度、材质、压力等级也就有不同要求;那么如何运用设备维护策略,通过科学理论,结合维护经验,对设备进行生命周期成本分析,测算设备生命周期,量化仪表设备维护管理,在仪表设备故障发生前有计划、有预见性地进行维护检修或更新,掌握主动权,就显得十分必要;石油化工企业仪表设备可分三大部分,即测量仪表、控制系统以及执行机构部分;以下从三方面探讨仪表设备的寿命管理;现场测量仪表不外乎就是温度、压力、流量、液位等参数的测量仪表,对现场仪表进行寿命管理,首先要运用统计学方法,找出多年来仪表在同一装置相同环境下发生的故障,分析产生故障的主要原因,从而相应制订预防措施;其次要区分关键仪表与非关键仪表,关键仪表一旦发生故障是要影响装置安稳长运行的,给企业带来损失,因此对关键或重要仪表设备,一定要建立仪表生命周期档案,确定各类仪表平均无故障时间MTBF,依此确定定期保养或检修计划,同时进行风险评价,甚至提前更新设备;例如联锁仪表或关键性仪表可在两个生产周期后强制换下,换下仪表检修校验后可作为应急备件或非重要仪表备件;石油化工企业控制系统均采用DCS,DCS可靠性高,故障率低,自诊断报警功能强,机柜间设置在装置周边的安全区,机房建设标准高,使用环境好,而且重要仪表控制回路又采用冗余配置,因此DCS设备生命周期较长,优于现场仪表设备;一般DCS制造商在出厂时都有明确的MTBF与使用寿命的建议,若在每个生产周期强制进行一次DCS点检或清扫保养,一般可以使用5个生产周期或10年以上;例如石油化工公司关键生产装置近40套DCS使用寿命均超过12年,这与平日严格执行仪表设备每日巡回检查制度与DCS管理制度,且每个生产周期进行一次DCS点检保养有关;生产控制的执行机构绝大部分是仪表调节阀仪表调节阀应用面广,故障率高,故障点多,调节阀内件、盘根及其附件使用寿命差异较大,对其实行寿命管理十分必要;石油化工公司对仪表调节阀实行寿命管理,在统计分析各类不同装置仪表调节阀各种故障基础上,对不同装置调节阀的部件及其附件制订不同预防性维护方案,确定相应的寿命管理办法;进一步利用排列图对调节阀故障原因进行分析,造成调节阀故障的主要原因是附件故障、控制过程故障、盘根漏与内漏,占故障总频率的%;而卡/堵、整台更换也是次要原因,占故障总频率的15%左右;也有C类故障但是数量不多,其故障类型是调节阀本体故障,应从寿命角度上进行考虑;分析故障产生原因,发现调节阀在多年实际使用中受各类因素的多种影响,并直接对调节阀的使用寿命与故障产生原因有关;如人的因素,维护保养未做到位,保养方法错误、技术数据不遵守等;阀体材料设计选择及附件质量因素;工艺各类操作条件因素,包括操作压力与压差、温度及介质变化;受到各类环境因素的影响,包括调节阀安装区域的环境温度、环境湿度,雨季的影响、冬季低温与夏天高温的影响,风源的质量影响,电源的质量影响,都直接关系到调节阀的使用寿命与故障产生的频率;对仪表设备进行预防性维护,还应该以仪表回路为基础,一个仪表回路不仅包括测量仪表、控制器、执行机构等“大设备”,它还有接线端子、保险丝、继电器、电磁阀及定位器、电缆以及回路的供电与接地等“小设备”构成,维护过程中对任何环节都不应该放过,一点有问题,整个回路就不能正常工作;因此,对这些“小设备”,特别是重要回路、关键回路中的任何设备或部件,更应该建立生命周期档案,进行生命周期成本分析,测算设备生命周期中最佳的维护策略,将设备维护与生产、设备费用联系起来,降低成本与风险;3 、仪表设备的预防性维护措施近年来,有石油化工企业设备管理推行TNPM管理,是指全面规范化生产维护,是规范化的TPM,是全员参与步步深入的,通过制订规范,执行规范,评估效果,不断完善、改进TPM;实行TNPM的主要环节:首先要走进现场,观察现实,了解现物;然后要找出规律,分析原理,提炼优化;再制订行为包括操作、维护、保养、维修等规范,给出文件化的行为准则;最后跟踪、评价,找出不足,并持续改进,再优化,形成新规范;石化公司仪表设备管理,实行TNPM管理,即规范化的TPM,做到仪表设备维护检修程序规范化,备件管理规范化,前期管理规范化,维修模式规范化,润滑管理规范化,现场管理规范化,组织结构规范化等;在规定现场仪表设备巡检维护方面,明确巡检要点,如规范化变送器、长行程执行机构、调节阀等详细巡检内容,由点到面,并做到可视化管理;仪表设备管理,注重预防为主,推行“第一次把事情做对”,规范作业行为,规范作业程序,设备故障部分来源于维护人员的不专业,作业不规范,组织有多年现场仪表维护经验的技师、班长,把多年积累下的科学、有效、成功的仪表自动化设备维护经验,以及基于风险评价的预见性的维护经验,编写到仪表维护作业指导书中去,建立仪表设备维护档案、手册;例如,编写DCS 维护作业指导书,调节阀检修维护作业指导书,液位仪表、流量仪表维护作业指导书,特殊仪表维护作业指导书等;通过一系列作业执导书来规范全体仪表维护人员作业行为,提高仪表设备的维护水平;另一方面,还根据作业维护执导书,结合仪表设备运行状况,定期编制预见性维护计划,如仪表设备的月检修计划、维护保养计划等,确保设备的长周期运行;4、利用自诊断技术实现仪表设备预防性维护随着仪表设备自诊断技术的不断完善,可以减轻仪表设备维护工作量,充分利用自诊断信息,确定维护检修或保养计划,促使仪表预防性维护工作更准确具体;例如：艾默生公司的6081-P型PH分析变送器, 主要有接线自诊断功能、被测溶液自诊断功能、传感器自诊断功能等;接线自诊断功能主要是相关接线的开路、短路诊断,被测溶液自诊断功能主要是温度、p H值超限诊断,p H 传感器响应时间的测定等;其在线自诊断功能可连续监测标定错误、高/低温报警、玻璃电极破裂、参比电极失效、ROM故障、传感器失效、CPU故障及玻璃电极与参比电极的各种警告信息等;再如：HART智能定位器通过嵌入式阀门诊断软件可以实现完整的定量阀门诊断,并建立完整的阀门数据库;可以把工厂阀门特性曲线与数据输入到客户的AMS系统中,建立在线的阀门数据库,以便与将来做的曲线与数据进行比较,获得最完整的阀门性能与健康状态信息.5、规范各环节为仪表设备的预防性维护创造条件石油化工企业仪表及自控设备设计选型,在遵循石化标准规范的同时,还应根据具体装置的生产规模、流程特点、操作要求与自动控制水平,选择技术先进、成熟可靠、功能完善、维护方便,售后服务与技术支持良好的仪表与自控设备;而且现场仪表选型还应满足工艺过程温度、压力的等级及所处场所防爆等级、防护等级的要求;设备采购部门在货比三家同时,更应该注重产品长周期运行的可靠性及维护方便性,不能只比价格;仪表设备的规范安装,不仅可确保仪表设备正常运行,而且还大大减少日后仪表设备日常维护或预防性维护工作量;例如,在石油化工企业新上装置中时常发生因设计选型不当,或没按设计标准采购,或因施工安装不当等,造成仪表设备不能按时投用,从而影响装置运行,有时即便投用,也为日后设备长周期运行留下隐患,给设备维护工作带来压力;四、结束语通过对五大测量参数仪表控制系统常见故障的判断思路及处理措施进行分析和总结,对今后怎样快速处理和判断自动化仪表常见故障提供了一种工作思路和检修方法;但由于检测与控制过程中出现的故障现象比较复杂,系统中的故障原因是多种多样的,仪表故障判断既需要很强的专业知识,更需要丰富的实践经验,因此正确判断、及时处理生产过程中出现的仪表故障,是仪表维护人员必须具备的能力,而且也最能反映出仪表维护人员的实际工作能力和业务水平,要在平时的实践中不断的学习、不断的总结经验,提高自己的工作能力和业务水平,才能在实际工作中缩短处理仪表故障的时间,有效提高自动化控制系统的质量,保证安全生产;对于石油化工企业而言在仪表自动化设备的管理时,应该将重点工作放在保养环节中,以良好的保养措施来避免故障的出现,这才是对自动仪表的最好故障措施;同时企业要针对预防性维护的方法与模式进行优化升级,提高维护效率;。
过程控制中的故障分析及处理办法
二 、ＵＣＮ 电缆 Ａ缆报警
１ ． 故 障现象
、
转化 汽包 的液位 显示不 准
转 化 汽包 是 甲醇 装 置 中的 关 键设 备 ，转 化 汽包 的液 位 显示 不 准 ， 容 易使 操作 人员 误操作 ，甚至 会 引发 干锅 事故 ，其后 果不堪 设想 。 １ ． 故障现 象 测 量 转 化气 包 液 位 的 变送 器 Ｌ Ｔ １ ２ ０ ３ ，是 Ｈ ｏ ｎ ｅ ｙ ｗ ｅ ｌ ｌ 的Ｓ Ｔ Ｒ ９ ３ Ｄ
外 ，可 以用无水 酒精 清洁一 下 Ｕ Ｃ Ｎ电缆支缆 接头 。
三、 结语 做好 Ｄ Ｃ Ｓ系统 的维护 工作 ，一 定要 熟 知系统 的结 构 ，弄清楚 回路
中各控 制 与显 示 点 的功 能特 点 与测 量 原理 ，工作 起 来才 能得 心 应 手 ，
３ ． １ 计算变 送器 量程 的迁移 量时应 查阅 资料 ，将 该温 度和 压力状 况 下对 应 的介质 的 密度查 清楚 ，需要 提供 准 确 的参数 进 行严 格 的计算 后 做正 确的迁 移 。
２ ０
…
吞 １ ３ 年 １ 月
Ｃ ｈ 中 ｉ 国 化 工 贸 易 ｎ ａ Ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ Ｔ ｒ ａ ｄ ｅ
过程控制中的故障分析及处理办法
刁瑜凌 董建忠 马传登
７ １ ８ ５ ０ ０ ） （ 长庆油 田分公 司长 南气 田开发项 目部 。陕西 靖边
技术应 用
密 封受 到破 坏 、法兰 外膜 片 鼓泡 变形 或 者毛 细管 内的硅 油 中有汽 泡 都 有可 能 降低硅 油 的传导能 力导 致测 量不准 。 ２ ． ２安装双 法兰 变送 器时用 的是 旧根部 阀 ，随 着使 用时 间的增 长变 送器 的 引压处 的根 部阀可 能有 堵塞 ，因节流 可导致 测量 不准 。 ２ ． ３变送 器的表 头可 能有 问题 。在 变送 器表头 内部 的差压 传感 器上 集成 了温度 传感 器 ，随 时修 正过 程温 度 引起 的误 差 ，可 提高 测量 精度
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过程控制仪表故障分析及处理发表时间：2007-10-14 王斌来源：中国工控网关键字：过程控制仪表化工故障信息化应用调查在线投稿加入收藏发表评论好文推荐打印文本通过对化工生产过程中仪表故障判断思路的论述及相应的仪表故障处理实例的举例，说明了怎样在生产过程中检查和处理仪表的故障，对怎样处理和判断仪表常见故障提供了一种工作思路和方法。
1、引言化工生产过程中经常出现仪表故障现象,由于检测与控制过程中出现的故障现象比较复杂，正确判断、及时处理生产过程中仪表故障，不但直接关系到化工生产的安全与稳定，同时，也涉及到化工产品的质量和消耗，而且也最能反映出仪表维护人员的实际工作能力和业务水平，也是仪表维护人员能否获得工艺操作人员信任，彼此配合密切的关键。
2、仪表故障判断思路由于化工生产操作管道化、流程化、全封闭等特点，尤其是现代化的化工企业自动化水平很高，工艺操作与检测仪表密切相关，工艺人员通过检测仪表显示的各类工艺参数，诸如反应温度、物料流量、容器的压力和液位、原料的成分等来判断工艺生产是否正常，产品的质量是否合格，根据仪表指示进行加量或减产，甚至停车。
仪表指示出现异常现象（指示偏高、偏低，不变化，不稳定等），本身包含两种因素：一是工艺因素，仪表正确的反映出工艺异常情况；二是仪表因素，由于仪表(测量系统)某一环节出现故障而导致工艺参数指示与实际不符。
这两种因素总是混淆在一起，很难马上判断出故障到底出现在那里。
仪表维护人员要提高仪表故障判断能力，除了对仪表工作原理、结构、性能特点熟悉外，还需熟悉测量系统中每一个环节，同时，对工艺流程及工艺介质的特性、化工设备的特性应有所了解，这能帮助仪表维护人员拓展思路，有助于分析和判断故障现象。
2.1 温度检测故障判断故障现象：温度指示不正常，偏高或偏低，或变化缓慢甚至不变化等。
以热电偶作为测量元件进行说明。
首先应了解工艺状况，可以询问工艺人员被测介质的情况及仪表安装位置，是在气相还是液相或其它的工艺状况。
因为是正常生产过程中的故障，不是新安装的热电偶，所以可以排除热电偶补偿导线极性接反、热电偶和补偿导线不配套等因素。
排除上述因素后可以按图1的思路进行判断和检查。
图1 温度检测故障判断2.2 流量检测故障判断故障现象：流量指示不正常，偏高或偏低，或指示为零、指示波动。
以差压式流量变送器为例(1151D)。
仪表维护人员在处理故障时，应向工艺操作人员了解故障情况，了解工艺情况，如被测介质情况，机泵情况以及工艺流程等。
通过对工艺开车情况的详细了解，故障处理可以按图2所示思路进行判断和检查。
图2 流量检测故障判断2.3 压力检测故障判断故障现象：某一化工容器压力指示不正常，偏高或偏低，或指示为零或不变化。
以电动压力变送器为例(3051C)。
首先应了解被测介质是气体、液体还是蒸汽，了解工艺开车情况和简单工艺流程，根据对工艺情况的了解和仪表故障现象来进行仪表故障判断和处理。
有关故障判断及处理可按图3的思路来进行检查。
图3 压力检测故障判断2.4 液位检测故障判断故障现象：液位指示不会变化，偏高或偏低，或无指示。
以差压式液位变送器为检测仪表。
首先要了解工艺状况、工艺介质，被测对象是精馏塔、反应釜，还是储罐(槽)、反应器。
用差压式液位计测量液位，往往同时配置玻璃液位计，工艺操作人员以现场玻璃液位计为参照判断差压式液位变送器所测量值指示偏高或偏低，因为玻璃液位计比较直观。
而仪表维护人员应根据工艺状况和仪表故障现象进行判断和检查。
有关液位(物位)检测故障判断思路可以参照图4进行。
图4 液位检测故障判断2.5 简单控制系统故障判断故障现象：控制系统不稳定，输入信号波动大。
以流量简单控制系统为例，控制系统由电动差压变送器、单回路调节器和带电气阀门定位器的气动薄膜调节阀组成。
在处理这类故障时，仪表维护人员应很清楚该流量控制系统的组成情况，要了解工艺情况，如工艺介质，简单工艺流程，是加料流量还是出料流量或是塔的回流量；是液体、气体还是蒸汽。
处理故障步骤详见图5。
图5 控制系统故障判断2.6 调节阀常见故障及原因分析在化工生产过程中，调节阀的结构相对于自动调节系统的其他环节较为简单，但是它直接与工艺介质接触，因而故障率较高。
调节阀在使用过程中有以下几种常见故障：(1) 调节阀不动作：原因可能是没有信号压力或虽有信号压力但膜片裂损，膜片漏气。
也可能是阀芯与阀座或衬套卡死，阀杆弯曲。
(2) 调节阀动作正常，但不起调节作用：原因是阀芯脱落，此时，虽然阀杆动作正常，但阀芯不动，因此无调节作用。
一般表现为，对于正作用气关阀和反作用气开阀，调节阀总处于关闭状态，无法开启；对于正作用气开阀，调节阀总处于全开状态，无法关闭。
另外，管道堵塞也会出现调节阀不起调节作用的现象。
(3) 调节阀不稳定或产生振荡：原因可能是调节阀口径选得过大，经常在小开度下工作，或单座阀介质在阀内流动方向与关闭方向相同。
在阀芯与衬套严重磨损的情况下，也可使调节阀在任何开度都发生振荡。
附近有振荡源，是调节阀振荡的一个外界因素。
(4) 调节阀动作迟钝或跳动：由于密封填料老化或干枯，使阀杆与填料的干摩擦增大，会造成动作迟钝或跳动。
有时也可能因阀体内含有粘性大的污物以及堵塞、结焦等情况而引起的。
膜片及“O”型密封圈等处泄漏也会引起动作迟钝，但这往往表现为单方向动作迟钝。
(5) 调节阀泄漏量大：主要原因是阀芯与阀座腐蚀、磨损而造成。
有时也可能因阀体内有异物，阀芯被垫住关不严，造成泄漏量大。
(6) 其它原因：调节阀阀门定位器故障或调节器故障也可能引起调节阀不动作等其它的故障。
3、仪表常见故障处理实例在化工生产过程中，仪表检测所涉及的工艺参数比较多，为了更好的说明怎样判断和处理仪表故障，在这里以生产过程中所处理的温度和液位的一些故障实例为例来进行说明。
3.1 温度检测故障处理3.1.1 温度指示为零（1）工艺过程：温度指示系统，采用热电偶作为测温元件，用温度变送器把信号转变成标准的4-20mA信号送给DCS显示。
（2）故障现象：DCS系统上温度显示为零。
（3）分析与判断：首先对DCS系统的模块输入信号进行检查，测得输入信号为4mA，这说明温度变送器的输出信号为4mA。
为了进一步判断故障是出在温度变送器，还是在测温元件，对热电偶的mv信号进行测量，从测得mv信号得知，测温元件没有问题，这说明温度变送器存在故障。
由于温度变送器存在故障致使温度变送器的输出为4mA，致使温度在DCS系统上显示值为零。
（4）处理方法：找到问题，其处理方法就是把温度变送器送检修理，如送检后不能修复，唯一的方法就是更换一台温度变送器。
3.1.2 控制室温度指示比现场温度指示低(1) 工艺过程：温度指示调节系统，采用热电偶作为测温元件，除热电偶外，在装置上采用双金属温度计就地显示。
(2) 故障现象：控制室温度指示和现场就地温度指示不符，控制室温度指示比现场温度指示低50℃。
(3) 分析与判断：双金属温度计比较简单、直观，首先从控制室温度指示入手。
在现场热电偶端子处测量热电势，对照相应温度，确定偏低，说明不是调节器指示系统有故障，问题出在热电偶测温元件上。
抽出热电偶检查，发现在热电偶保护套管内有积水。
积水造成下端短路，一则热电势减小，二则热电偶测量温度是点温，即热电偶测温点的温度，由于有积水，积水部分短路，造成热电偶测量点变动，引起测量温度变化。
(4) 处理方法：就是将保护套管内的水分充分擦干或用仪表空气吹干，热电偶在烘干后再安装。
重新安装后，要注意热电偶接线盒的密封和补偿导线的接线要求，防止雨水再次进入保护套管内。
3.1.3 温度指示不会变化（1）工艺过程：硫酸焚硫炉温度指示，共有三点温度分别来测量炉头、炉中、炉尾温度，用热电偶作为测温元件，信号直接送DCS系统显示。
（2）故障现象：三点温度中有一点温度指示不会变化，而其它两点温度指示正常。
（3）分析与判断：三点温度同时测量焚硫炉温度，其中两点正常，而另外一点示值不会变化，说明该点温度的示值确实存在问题。
首先在盘后测量该点温度的mv信号，从测得的值来看，热电偶不存在问题，在对现场的热电偶进行检查，也没有发现问题，为了进一步确认，把该点温度接至显示正常的另外两点温度的通道上，温度指示正常。
这说明该点温度的测温元件没有问题，问题出在模块输入通道或系统组态上。
在随后对系统组态检查时，发现该点温度的组态模块输出参数处于手动状态。
由于组态模块输出参数处于手动状态，致使模块输出值一直保持不变，导致该温度指示值不会变化。
（4）处理方法：找到问题，处理方法就比较简单了，把组态模块输出参数置于自动状态，问题得到解决，温度指示恢复正常。
3.2 物位检测故障处理3.2.1 锅炉汽包液位指示不准（1）工艺过程：锅炉汽包液位指示，采用差压变送器检测液位，同时在汽包另一侧安装玻璃板液位计。
（2）故障现象：开车时，差压变送器输出比玻璃板液位计指示高很多。
（3）分析与判断：采用差压变送器检测密闭容器液位时，导压管内充满冷凝液，用100%负迁移将负压室内多于正压管内的液柱迁移掉，使差压变送器的正负压力差△P=r*h,h为液位高度，r为水的密度。
差压变送器的量程就是Hr ，Ｈ为汽包上下取压阀门之间的距离。
调校时，水的密度取锅炉正常生产时沸腾状态的值，r＝0.76。
锅炉刚开车时，锅炉内温度、压力没有达到设计值，此时水的密度r＝0.98，虽然h不变，但h*r的值增大，△P=r*h,差压变送器的压差增大，变送器输出增加。
玻璃板液位计只和h有关，所以它指示正常，从而出现差压变送器指示液位高度大于玻璃板液位计高度。
(4) 处理方法：这种情况是暂时现象，过一段时间锅炉达到正常运行时，两表指示就能达到一致，所以不必加以处理。
但要和工艺操作人员解释清楚。
在这里，要注意一点，由于仪表人员解释不清楚这个现象产生的原因，而工艺操作人员又坚持要两表指示一致，为了达到一致，仪表人员将差压变送器零位下调，直至两表指示一致。
待锅炉运行一段时间后，要记住将变送器的零位调回来，否则，就会出现差压变送器的测量值指示偏低。
3.2.2 电极点水位计显示仪表少数指示灯常亮（1）工艺过程：电极点水位计测量锅炉汽包液位。
（2）故障现象：显示(二次)仪表出现少数指示灯常亮故障。
（3）分析与判断：电极点水位计是利用被测介质液相(水)和气相(蒸汽)导电率差异大的特点，使得汽包测量筒上的电极在浸入气相(蒸汽)中对筒体的阻抗发生数量级的变化，从而将被测容器的液位转化为电量信号，再经放大处理后，由指示仪表上一串指示灯的“亮”或“灭”来指示液位高度范围。
（4）处理方法：应先判断是指示仪表故障还是电极故障所引起的。
断开指示仪表上常亮指示灯所对应的接线，若指示灯继续常亮，则故障应在指示仪表，否则应检查电极回路；若断开指示仪表上常亮指示灯对应电极的接线，指示灯灭，说明电极回路存在问题，则首先可以对电极点测量筒冲先排污，排除电极绝缘端子因沾污物而发生的故障。