论文部分内容阅读
【摘 要】 现阶段自动化水平的不断提高，对现场仪表维护人员的技术水平提出了更高要求，要随时对生产过程中使用的仪表进行维护并能对常见故障及时处理。本文对工业自动化仪表的故障处理方式进行了探讨。
【关键词】 工业;自动化仪表;故障;处理方式
一、工业自动化仪表的种类
1、流量仪表
流量仪表也有多种，按其测量原理大体可分有直接法、推导法质量流量仪，速度法、容积法体积流量仪。如果细分则有转子式、节流式、速度式、容积式等几种。
2、压力仪表
目前压力仪表的原理有多种，而且可用于粉状、黏稠状、脉动、高温、易结晶等介质的压力测量。压力校验仪有弹性式、液柱式、活塞式三类。常规的压力调节系统是通过压力变送器把信号送至DCS或其他调节器进行现场测量和控制。
3、液位仪表
钢铁行业一般要监测原料、半成品和成品的液位。按测虽方式分为浮力式、雷达式、矩阵涡流式、磁致伸缩式等多种。
4、温度仪表
在生产现场或管道内部的温度一般都需要测量控制，目前非接触式测量方法是经常使用，最常用的是热电偶、热电阻。随着推广应用现场总线技术，来自热电偶、热电阻的信号直接进入DCS或其他温度采集仪表，实现温度控制的自动化。
5、在线过程分析仪
在线过程分析仪可以使钢铁生产控制和分析的过程完全实现自动化，在实际应用时常常需要精密分析仪器的支持，主要有质谱、气相色谱、液相色谱和其他分析仪器。
二、自动化仪表系统故障的判断标准
由于生产操作管道化、流程化、全封闭等特点，尤其是现代化的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，很難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，同时，对工艺流程及工艺介质的特性、设备的特性应有所了解，这能帮助仪表维护。
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，检查原因所在。
三、工业自动化仪表故障处理方式
1、流量检测方面的故障与处理方法
1.1流量检测故障的表现形式：流量检测故障最为常见的表现形式是仪表的流量指示出现异常，可能指示偏高，也可能指示偏低，甚至没有流量显示。
1.2工艺环节方面：一般在工艺环节方面要考虑的是流量实际工况是不是与设计工况偏离很多，流量传输系统的阻力分配是不是不平衡，比方说造成离心泵扬程太小则流量会比较大。工艺介质方面是不是存在气液两相，此外工艺管道内部如果有堵塞现象，会造成局部涡流现象。
1.3仪表自身的检查方面：仪表自身的检查很重要，在很多时候流量检测异常都是仪表本身调试检查的问题，首先要确定显示仪表的输入信号是不是正常。差压变送器零位也要检查，确保正常。引压管堵塞、泄露以及隔离液流失也可能会导致故障发生。同时节流元件的损坏和堵塞也是仪表本身故障的关键因素。除此以外，还要校验差压变送器和配电器的电源。
2、压力检测方面的故障与处理方法
2.1压力检测故障的表现形式：压力检测故障主要表现为压力指示异常，指示偏高、偏低或没有压力显示。同样，住处理相关故障时要向工艺人员了解故障的相关情况，工艺情况，比如被测介质的情况，机泵类型以及简单的工艺流程等。
2.2工艺环节力面：在工艺环节方面，主要是和工艺运行人员保持信息的同步，以确认仪表没有故障。
2.3仪表自身检查方面：检查显示仪表的输人信号是否正常还是第一位的，另外加人由配电箱，还要检查一下配电器的输人信号是否正确。DCS控制的输人接口也要检查。
3、液位检测方面的故障与处理方法
3.1液位检测故障的表现形式：液位检测故障表现为液位指增偏高或偏低，表现异常。在了解工艺状况的基础上，工艺介质的区别也要特别注意，被测对象一般分为精馏塔、反应釜或者是储罐、反应器。玻璃液位计由于比较直观，一般配合浮筒液位计测量液位。
3.2仪表自身检查方面：在检查显示仪表的输人信号时，要注意在有配电器的时候应该检查配电器的输人信号，有DCS控制时要检查输人接口是否正常。
3.3在检查变送器零位和引压管线的时候，要校验变送器和配电器电源以及超声波测液位。在检杏仪表电源和超声波传感器接线时，注意超声波传感器的表面有没有被污物覆盖，回波是否衰减，同时还要注意查看量程和其它的参数设置是否正确。
4、温度检测方面的故障与处理方法
4.1从温度检测故障的表现形式：温度检测故障主要表现为温度指示偏高或者偏低，同时还会出现变化缓慢以及不变化等异常现象。而出现在正常生产过程中的相关故障，由于热电偶不是新装的，可以排除接反热电偶和补偿导线极性以及不配套等故障因素。
4.2工艺环节方面：因为工艺和设备等原因而造成温度分布不均匀的情况在温度检测方面的故障中较为普遍，而热电偶保护套管外结垢严重也会造成故障发生。
4.3仪表自身检查方面：在检查显示仪表的输入信号时要注意有无温度变送器，假如有，要注意检查4-20mA输出信号。没有则应检查毫伏信号。DCS控制的输人接口也要查看清楚。
在检查热电偶接线盒时要注意接线盒是不是有进水现象，接线端子短路和锈蚀也会造成故障出现。在热电偶检查的时候，要观察保护套管里面有没有进工艺介质，陶瓷绝缘层有没有损坏现象，同时还要检查一下热电偶有没有氧化或者损坏的现象。冷端温度的变化和补偿导线绝缘老化也是温度检测方面故障需要检查的。同样的检查范围，热电阻测量元件故障也要注意温度变送器，热电阻接线盒，电阻值，信号线等部分。
四、工业自动化仪表日常维护过程中应注意的问题
1、认真做好巡回检查工作
自动化仪表管理人员一般都有自己所辖仪表的巡检范围，根据所辖仪表分布情况，选定最佳巡检路线，每天至少巡检两次。巡回检查时，仪表管理人员应向操作人员了解当班仪表运行情况，及时处理仪表运行中出现的问题。仪表完好状况可参照《仪表维修技术标准》进行行检查
2、防腐蚀
强酸、强碱和腐蚀性气体造成自动化仪表部件腐蚀而危害安全生产。如碳钢材料遇强酸或强碱，几分钟就变成残渣，不锈钢材料与稀硫酸、稀盐酸接触数十小时也会被腐蚀穿透，检测仪表的传感器的膜盒、膜片、弹簧管、靶心等，都是小巧精细的敏感元器件，在强腐蚀介质侵蚀下会出现斑痕，从而变质失去弹性或被穿透，因此仪表防腐蚀便成为自控仪表工作者所关注的问题。为了解决检测仪表腐蚀问题，通常采取两种措施：一种是隔离措施，采用隔离膜片、隔离液体、注气保护等方法，使传感器检测元件不与腐蚀介质接触，从而避免腐蚀。另一种措施，就是针对不同的腐蚀介质，采用各式各样的特种合金材料或非金属材料制做检测元器件，来对付各种腐蚀液体或气体，而且与使用温度、压力等环境条件密切相关。
五、结束语
在工业生产的过程中会经常出现仪表发生故障的现象，及时处理生产过程中仪表的故障，不仅直接关系到钢铁生产的安全与稳定，同时，也涉及到钢铁产品的质量和消耗，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。
参考文献：
[1]潘永湘.过程控制与自动化仪表（第2版）.机械工业出版社，2011.
[2]卢子广.自动控制理论（第3版）.机械工业出版社，2009，11.
【关键词】 工业;自动化仪表;故障;处理方式
一、工业自动化仪表的种类
1、流量仪表
流量仪表也有多种，按其测量原理大体可分有直接法、推导法质量流量仪，速度法、容积法体积流量仪。如果细分则有转子式、节流式、速度式、容积式等几种。
2、压力仪表
目前压力仪表的原理有多种，而且可用于粉状、黏稠状、脉动、高温、易结晶等介质的压力测量。压力校验仪有弹性式、液柱式、活塞式三类。常规的压力调节系统是通过压力变送器把信号送至DCS或其他调节器进行现场测量和控制。
3、液位仪表
钢铁行业一般要监测原料、半成品和成品的液位。按测虽方式分为浮力式、雷达式、矩阵涡流式、磁致伸缩式等多种。
4、温度仪表
在生产现场或管道内部的温度一般都需要测量控制，目前非接触式测量方法是经常使用，最常用的是热电偶、热电阻。随着推广应用现场总线技术，来自热电偶、热电阻的信号直接进入DCS或其他温度采集仪表，实现温度控制的自动化。
5、在线过程分析仪
在线过程分析仪可以使钢铁生产控制和分析的过程完全实现自动化，在实际应用时常常需要精密分析仪器的支持，主要有质谱、气相色谱、液相色谱和其他分析仪器。
二、自动化仪表系统故障的判断标准
由于生产操作管道化、流程化、全封闭等特点，尤其是现代化的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，很難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，同时，对工艺流程及工艺介质的特性、设备的特性应有所了解，这能帮助仪表维护。
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，检查原因所在。
三、工业自动化仪表故障处理方式
1、流量检测方面的故障与处理方法
1.1流量检测故障的表现形式：流量检测故障最为常见的表现形式是仪表的流量指示出现异常，可能指示偏高，也可能指示偏低，甚至没有流量显示。
1.2工艺环节方面：一般在工艺环节方面要考虑的是流量实际工况是不是与设计工况偏离很多，流量传输系统的阻力分配是不是不平衡，比方说造成离心泵扬程太小则流量会比较大。工艺介质方面是不是存在气液两相，此外工艺管道内部如果有堵塞现象，会造成局部涡流现象。
1.3仪表自身的检查方面：仪表自身的检查很重要，在很多时候流量检测异常都是仪表本身调试检查的问题，首先要确定显示仪表的输入信号是不是正常。差压变送器零位也要检查，确保正常。引压管堵塞、泄露以及隔离液流失也可能会导致故障发生。同时节流元件的损坏和堵塞也是仪表本身故障的关键因素。除此以外，还要校验差压变送器和配电器的电源。
2、压力检测方面的故障与处理方法
2.1压力检测故障的表现形式：压力检测故障主要表现为压力指示异常，指示偏高、偏低或没有压力显示。同样，住处理相关故障时要向工艺人员了解故障的相关情况，工艺情况，比如被测介质的情况，机泵类型以及简单的工艺流程等。
2.2工艺环节力面：在工艺环节方面，主要是和工艺运行人员保持信息的同步，以确认仪表没有故障。
2.3仪表自身检查方面：检查显示仪表的输人信号是否正常还是第一位的，另外加人由配电箱，还要检查一下配电器的输人信号是否正确。DCS控制的输人接口也要检查。
3、液位检测方面的故障与处理方法
3.1液位检测故障的表现形式：液位检测故障表现为液位指增偏高或偏低，表现异常。在了解工艺状况的基础上，工艺介质的区别也要特别注意，被测对象一般分为精馏塔、反应釜或者是储罐、反应器。玻璃液位计由于比较直观，一般配合浮筒液位计测量液位。
3.2仪表自身检查方面：在检查显示仪表的输人信号时，要注意在有配电器的时候应该检查配电器的输人信号，有DCS控制时要检查输人接口是否正常。
3.3在检查变送器零位和引压管线的时候，要校验变送器和配电器电源以及超声波测液位。在检杏仪表电源和超声波传感器接线时，注意超声波传感器的表面有没有被污物覆盖，回波是否衰减，同时还要注意查看量程和其它的参数设置是否正确。
4、温度检测方面的故障与处理方法
4.1从温度检测故障的表现形式：温度检测故障主要表现为温度指示偏高或者偏低，同时还会出现变化缓慢以及不变化等异常现象。而出现在正常生产过程中的相关故障，由于热电偶不是新装的，可以排除接反热电偶和补偿导线极性以及不配套等故障因素。
4.2工艺环节方面：因为工艺和设备等原因而造成温度分布不均匀的情况在温度检测方面的故障中较为普遍，而热电偶保护套管外结垢严重也会造成故障发生。
4.3仪表自身检查方面：在检查显示仪表的输入信号时要注意有无温度变送器，假如有，要注意检查4-20mA输出信号。没有则应检查毫伏信号。DCS控制的输人接口也要查看清楚。
在检查热电偶接线盒时要注意接线盒是不是有进水现象，接线端子短路和锈蚀也会造成故障出现。在热电偶检查的时候，要观察保护套管里面有没有进工艺介质，陶瓷绝缘层有没有损坏现象，同时还要检查一下热电偶有没有氧化或者损坏的现象。冷端温度的变化和补偿导线绝缘老化也是温度检测方面故障需要检查的。同样的检查范围，热电阻测量元件故障也要注意温度变送器，热电阻接线盒，电阻值，信号线等部分。
四、工业自动化仪表日常维护过程中应注意的问题
1、认真做好巡回检查工作
自动化仪表管理人员一般都有自己所辖仪表的巡检范围，根据所辖仪表分布情况，选定最佳巡检路线，每天至少巡检两次。巡回检查时，仪表管理人员应向操作人员了解当班仪表运行情况，及时处理仪表运行中出现的问题。仪表完好状况可参照《仪表维修技术标准》进行行检查
2、防腐蚀
强酸、强碱和腐蚀性气体造成自动化仪表部件腐蚀而危害安全生产。如碳钢材料遇强酸或强碱，几分钟就变成残渣，不锈钢材料与稀硫酸、稀盐酸接触数十小时也会被腐蚀穿透，检测仪表的传感器的膜盒、膜片、弹簧管、靶心等，都是小巧精细的敏感元器件，在强腐蚀介质侵蚀下会出现斑痕，从而变质失去弹性或被穿透，因此仪表防腐蚀便成为自控仪表工作者所关注的问题。为了解决检测仪表腐蚀问题，通常采取两种措施：一种是隔离措施，采用隔离膜片、隔离液体、注气保护等方法，使传感器检测元件不与腐蚀介质接触，从而避免腐蚀。另一种措施，就是针对不同的腐蚀介质，采用各式各样的特种合金材料或非金属材料制做检测元器件，来对付各种腐蚀液体或气体，而且与使用温度、压力等环境条件密切相关。
五、结束语
在工业生产的过程中会经常出现仪表发生故障的现象，及时处理生产过程中仪表的故障，不仅直接关系到钢铁生产的安全与稳定，同时，也涉及到钢铁产品的质量和消耗，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。
参考文献：
[1]潘永湘.过程控制与自动化仪表（第2版）.机械工业出版社，2011.
[2]卢子广.自动控制理论（第3版）.机械工业出版社，2009，11.