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摘要：目前，隨着电厂自动化的水平不断提高，这就对电厂仪表的维护人员技术水平提出了一个更加高的要求。为了缩短处理电厂仪表系统常见故障的时间，提高经济效益，保证安全生产，对于电厂仪表系统常见故障进行分析就显得十分必要。本文主要针对电厂仪表控制系统的常见故障探讨了其故障分析步骤并提出了故障预防的办法。
关键词：电厂；仪表系统；故障分析；温度控制仪表；安装
Abstract: at present, with the power plant automation level unceasing enhancement, the instrument maintenance personnel technical level of the coal-fired power plant is put forward a higher request. In order to shorten the processing plant instrumentation system common fault time, improve the economic benefit, guarantee the safety in production, analyzes common fault for power plant instrument system is very necessary. This article mainly aims at the common faults of power plant instrument control system, discusses the failure analysis steps and fault prevention measures are put forward.
Key words: power plant; Instrument system; Fault analysis; Temperature control instrument; The installation
中图分类号：TU994文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
电厂仪表系统概述
（一）电厂仪表的发展历史
电厂的控制仪表由早期的电子管、晶体管、集成电路、智能型仪表，到20世纪70年代初，一台小型机需接收几千台变送器或别的传感器来的信号，完成几百个回路的运算——集中控制系统，后有人提出把控制和显示分开，把显示、操作、打印等管理功能集中在一起，用网络把上述完成控制和显示的两部分连成一个系统——集散系统，随着电子、计算机及信息通信技术的发展DCS系统替代以PID运算为主的模拟仪表完成电厂热力系统参数的调节及系统的保护控制。
（二）电厂仪表系统的组成
传感器，利用各种信号检测被测模拟量；变送器，将传感器所测量的模拟信号转变为4～20mA的电流信号，并送到可编程序控制器(PLC)中；显示器，将测量结果直观地显示出来，提供结果。这三部分有机地结合在一起，缺少其中的任何一部分，则不能称为完整的仪表。
电厂仪表系统的故障分析步骤
电厂仪表测量参数一般分为温度、压力、流量、液位四大参数。现根据测量参数的不同，来分析不同的电厂仪表故障所在。
（一）详细了解电厂仪器仪表的结构与性能
在分析电厂仪表故障前，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、性能及参数要求等。
（二）详细分析仪表记录曲线
仪器仪表的记录曲线是查找其故障原因的重要参考内容，在分析仪器仪表的记录曲线时，如果记录曲线没有一点变化，处于死线状态或者记录曲线由原来的波动状态突然成为一条直线，其故障原因一般是出现仪表系统中。由于当前的绝大多数记录仪器仪表均是DCS计算机系统控制，具备高灵敏度，其参数的变化反应可迅速而灵敏。在分析故障时，可对仪器仪表的工艺参数进行人为改动，查看其曲线变化是否改变，如果正常变化，则可判定仪器仪表系统没有大故障，如果变化较大，则判定仪器仪表系统出现了故障。如果在对工艺参数调整时，记录曲线跳到最大或最小或者发生突变，或者跳到最大或最小，也可以判定仪器仪表的故障原因出现在仪表系统。
（三）检查手动控制情况
仪器仪表在故障前，其记录曲线如果一直是正常状态，而故障发生后，记录曲线的波动变得无规律。此时检查系统控制情况，如果手动操作不能成功，则可以判定仪器仪表的故障原因是由于工艺操作系统导致。
（四）对比检查仪表指示值
查找DCS显示仪表，如果其工作状态不正常，可查看同样类型与功能的其他仪器仪表的指示值，如果差别较大，则可判定仪器仪表系统出现故障。
（五） 关注其他对象及其变化
在分析电厂仪器仪表故障原因时，也要对仪器仪表的测控制对象以及控制阀的特性变化也可能是导致电厂仪表系统故障的原因，必须加以关注，认真分析。
测量参数仪表控制系统故障分析
（一）温度控制仪表常见故障分析
1、温度控制仪表系统常见故障
温度控制仪表就是通过热电阻或者热电偶控制被测对象进行控制的的仪器，其常见故障主要有以下几点：
一是安装位置不当，使介质无法与测量元件充分的热交换，造成指示偏低；
二是测温点保温不良，造成局部散热快，造成测温处偏低于系统温度；
三是接线松动，接触不良造成指示不准。造成热电阻偏高，热电偶偏低；
四是短路故障。造成热电阻偏低或最小，热电偶偏低或故障；
五是断路（开路）故障。造成热电阻指示最大，热点偶无指示、最小。
此外，在对温度控制仪表系统故障进行分析时，要注意其系统仪表绝大多数选用的是电动仪表测量、指示以及控制，测量滞后性较大。
温度控制仪表系统故障分析步骤
（1）首先检查温度仪表系统的指示值，如果其指示值变化到最大或者变化到最小，可以判定是仪表系统故障，其原因是温度仪表系统测量一般具有较大的滞后性，突然变化不会发生。温控仪表的故障一是在热电偶、热电阻以及补偿导线断线上，二是其变送器放大器出现失灵而导致故障。
（2）检查温度控制仪表系统指示值是不是不停的快速振荡，这种现象一般是可是控制参数PID调整不当导致的故障。
（3）检查温度控制仪表系统指示值是否是大幅缓慢的波动，这种现象一般是是工艺操作变化造成的，如果没有工艺操作变化状态存在，可以判定为仪表控制系统自身出现了故障。
（4）判定温度控制系统本身的故障后，先对仪表的调节阀输入信号进行检查，看是否有变化，如果输入信号没有变化，而调节阀已经动作，可以判定是调节阀膜头膜片发生泄漏故障；
检查调节阀定位器输入信号，如果输入信号没有发生变化，而输出信号在变化，则判定是仪表的定位器出现了故障；检查仪表定位器的输入信号与仪表的调节器输出信号，如果调节器输入信号没有变化，输出信号在变化，可以判定是仪表的调节器自身出了故障。
（二）压力控制仪表系统故障分析步骤
1、压力控制仪表系统常见故障
压力控制仪表是工业实践中最为常用的一种实现压力显示、控制、调节、监督等功能的仪表。压力控制仪表系统常见故障主要有以下几点：一是取压装置或取压管路堵、冻。在非真空压力测量时，容易造成指示偏低。在真空测量时，容易造成指示偏高；二是导压管泄漏。容易造成真空测量指示偏高，非真空压力测量指示偏低。三是变送器膜盒或膜片损坏，造成仪表不能使用。
2、壓力控制仪表系统故障分析步骤
（1）压力控制系统的仪表发生指示快速振荡波动的现象时。大多是因为调节器PID参数和工艺操作整定不好造成的。
（2）压力控制系统的仪表发生指示出现死线的现象，一般首先检查测量的引压导管系统是否发生了堵塞现象，如果不堵，那么就检查压力变送器的输出系统，如果有变化，那么就可以断定故障是出现在控制器的测量指示系统中。
（三）流量控制仪表故障分析
1、常见故障
流量控制仪表就是通过单位时间内流过管道某一截面的流体数量进行测量的仪表。经常出现的故障主要有以下几点：一是指示误差大或波动（不能产生稳定的卡门涡街），二是零点漂移（无流量时仍有指示），三是无指示或指示为零。
分析步骤
（1）流量控制仪表系统指示值达到最小时，首先检查电厂检测仪表，如果正常，则故障在显示仪表。当电厂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，则常为调节阀到调节器之间故障。当电厂检测仪表指示最小，调节阀开度正常，故障原因很可能是系统压力不够、系统管路堵塞、泵不上量、介质结晶、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。
（四）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电厂直读式指示仪表指示对不上时，首先检查电厂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；无渗漏，可能是仪表的负迁移量不对了，重新调整迁移量使仪表指示正常。
3、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。
四、电厂仪表相关故障的预防
（一）密封问题所造成的仪表故障
仪表盖密封不好，可导致水或者其他腐蚀物质进入仪表对其内部器件进行腐蚀。
预防办法:使用外壳保护措施，准确安装保护盖，并拧紧固定螺丝，必要时可为仪表安装保护箱。
2、电缆接线密封不良，导致雨水或者其他液体进入仪表内部，从而使仪表内部电路故障或机械部分润滑不良。
预防办法:订货时不要疏忽仪表进线电缆的密封接头；选型上要注意接头尺寸与电缆外径相匹配；安装、维护时要按照规范安装并拧紧密封接头；因特殊情况不能可靠密封时可采用硅胶，玻璃胶等封死接口。
（二）非人为因素故障
在电厂的自动化作业过程中，由于非正常情况对控制仪表产生的破坏或者损伤而引起的故障.如振动问题引起的仪表的固定螺丝或者卡套松动、仪表接线不良、焊口裂缝等故障现象等。
预防办法:这种情况出现具有突发性和不可预测性，防治比较困难，这种情况对电厂人员素质要求要高，工作时必须集中注意力，且充分熟悉电厂作业流程，及时发现异常并采取措施以保证作业的正常进行。
（三）人为因素故障
由于维护人员个人技术或者责任心不强对仪表进行了不规范的维护，使仪表产生故障或者由于仪表部件、电缆被盗而造成的仪表不能正常工作。
预防办法:维护人员必须树立敬业爱岗的精神，认真学习专业技术和操作规程，并严格按照技术要求和操作规程进行操作;同时必须加强电厂的设备监控及防盗管理。
参考文献
[1]黄相农.热工测量及调节仪表[J].能源技术，2005.2.
[2]宋德涛.热电阻测温系统的维护与故障处理[J].江西煤炭科技，2011.1.
[3]张香转、王春兰、胡娟.差压变送器在实际应用中的故障诊断[J].自动化与仪器仪表，2009.3.
关键词：电厂；仪表系统；故障分析；温度控制仪表；安装
Abstract: at present, with the power plant automation level unceasing enhancement, the instrument maintenance personnel technical level of the coal-fired power plant is put forward a higher request. In order to shorten the processing plant instrumentation system common fault time, improve the economic benefit, guarantee the safety in production, analyzes common fault for power plant instrument system is very necessary. This article mainly aims at the common faults of power plant instrument control system, discusses the failure analysis steps and fault prevention measures are put forward.
Key words: power plant; Instrument system; Fault analysis; Temperature control instrument; The installation
中图分类号：TU994文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
电厂仪表系统概述
（一）电厂仪表的发展历史
电厂的控制仪表由早期的电子管、晶体管、集成电路、智能型仪表，到20世纪70年代初，一台小型机需接收几千台变送器或别的传感器来的信号，完成几百个回路的运算——集中控制系统，后有人提出把控制和显示分开，把显示、操作、打印等管理功能集中在一起，用网络把上述完成控制和显示的两部分连成一个系统——集散系统，随着电子、计算机及信息通信技术的发展DCS系统替代以PID运算为主的模拟仪表完成电厂热力系统参数的调节及系统的保护控制。
（二）电厂仪表系统的组成
传感器，利用各种信号检测被测模拟量；变送器，将传感器所测量的模拟信号转变为4～20mA的电流信号，并送到可编程序控制器(PLC)中；显示器，将测量结果直观地显示出来，提供结果。这三部分有机地结合在一起，缺少其中的任何一部分，则不能称为完整的仪表。
电厂仪表系统的故障分析步骤
电厂仪表测量参数一般分为温度、压力、流量、液位四大参数。现根据测量参数的不同，来分析不同的电厂仪表故障所在。
（一）详细了解电厂仪器仪表的结构与性能
在分析电厂仪表故障前，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、性能及参数要求等。
（二）详细分析仪表记录曲线
仪器仪表的记录曲线是查找其故障原因的重要参考内容，在分析仪器仪表的记录曲线时，如果记录曲线没有一点变化，处于死线状态或者记录曲线由原来的波动状态突然成为一条直线，其故障原因一般是出现仪表系统中。由于当前的绝大多数记录仪器仪表均是DCS计算机系统控制，具备高灵敏度，其参数的变化反应可迅速而灵敏。在分析故障时，可对仪器仪表的工艺参数进行人为改动，查看其曲线变化是否改变，如果正常变化，则可判定仪器仪表系统没有大故障，如果变化较大，则判定仪器仪表系统出现了故障。如果在对工艺参数调整时，记录曲线跳到最大或最小或者发生突变，或者跳到最大或最小，也可以判定仪器仪表的故障原因出现在仪表系统。
（三）检查手动控制情况
仪器仪表在故障前，其记录曲线如果一直是正常状态，而故障发生后，记录曲线的波动变得无规律。此时检查系统控制情况，如果手动操作不能成功，则可以判定仪器仪表的故障原因是由于工艺操作系统导致。
（四）对比检查仪表指示值
查找DCS显示仪表，如果其工作状态不正常，可查看同样类型与功能的其他仪器仪表的指示值，如果差别较大，则可判定仪器仪表系统出现故障。
（五） 关注其他对象及其变化
在分析电厂仪器仪表故障原因时，也要对仪器仪表的测控制对象以及控制阀的特性变化也可能是导致电厂仪表系统故障的原因，必须加以关注，认真分析。
测量参数仪表控制系统故障分析
（一）温度控制仪表常见故障分析
1、温度控制仪表系统常见故障
温度控制仪表就是通过热电阻或者热电偶控制被测对象进行控制的的仪器，其常见故障主要有以下几点：
一是安装位置不当，使介质无法与测量元件充分的热交换，造成指示偏低；
二是测温点保温不良，造成局部散热快，造成测温处偏低于系统温度；
三是接线松动，接触不良造成指示不准。造成热电阻偏高，热电偶偏低；
四是短路故障。造成热电阻偏低或最小，热电偶偏低或故障；
五是断路（开路）故障。造成热电阻指示最大，热点偶无指示、最小。
此外，在对温度控制仪表系统故障进行分析时，要注意其系统仪表绝大多数选用的是电动仪表测量、指示以及控制，测量滞后性较大。
温度控制仪表系统故障分析步骤
（1）首先检查温度仪表系统的指示值，如果其指示值变化到最大或者变化到最小，可以判定是仪表系统故障，其原因是温度仪表系统测量一般具有较大的滞后性，突然变化不会发生。温控仪表的故障一是在热电偶、热电阻以及补偿导线断线上，二是其变送器放大器出现失灵而导致故障。
（2）检查温度控制仪表系统指示值是不是不停的快速振荡，这种现象一般是可是控制参数PID调整不当导致的故障。
（3）检查温度控制仪表系统指示值是否是大幅缓慢的波动，这种现象一般是是工艺操作变化造成的，如果没有工艺操作变化状态存在，可以判定为仪表控制系统自身出现了故障。
（4）判定温度控制系统本身的故障后，先对仪表的调节阀输入信号进行检查，看是否有变化，如果输入信号没有变化，而调节阀已经动作，可以判定是调节阀膜头膜片发生泄漏故障；
检查调节阀定位器输入信号，如果输入信号没有发生变化，而输出信号在变化，则判定是仪表的定位器出现了故障；检查仪表定位器的输入信号与仪表的调节器输出信号，如果调节器输入信号没有变化，输出信号在变化，可以判定是仪表的调节器自身出了故障。
（二）压力控制仪表系统故障分析步骤
1、压力控制仪表系统常见故障
压力控制仪表是工业实践中最为常用的一种实现压力显示、控制、调节、监督等功能的仪表。压力控制仪表系统常见故障主要有以下几点：一是取压装置或取压管路堵、冻。在非真空压力测量时，容易造成指示偏低。在真空测量时，容易造成指示偏高；二是导压管泄漏。容易造成真空测量指示偏高，非真空压力测量指示偏低。三是变送器膜盒或膜片损坏，造成仪表不能使用。
2、壓力控制仪表系统故障分析步骤
（1）压力控制系统的仪表发生指示快速振荡波动的现象时。大多是因为调节器PID参数和工艺操作整定不好造成的。
（2）压力控制系统的仪表发生指示出现死线的现象，一般首先检查测量的引压导管系统是否发生了堵塞现象，如果不堵，那么就检查压力变送器的输出系统，如果有变化，那么就可以断定故障是出现在控制器的测量指示系统中。
（三）流量控制仪表故障分析
1、常见故障
流量控制仪表就是通过单位时间内流过管道某一截面的流体数量进行测量的仪表。经常出现的故障主要有以下几点：一是指示误差大或波动（不能产生稳定的卡门涡街），二是零点漂移（无流量时仍有指示），三是无指示或指示为零。
分析步骤
（1）流量控制仪表系统指示值达到最小时，首先检查电厂检测仪表，如果正常，则故障在显示仪表。当电厂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，则常为调节阀到调节器之间故障。当电厂检测仪表指示最小，调节阀开度正常，故障原因很可能是系统压力不够、系统管路堵塞、泵不上量、介质结晶、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。
（四）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电厂直读式指示仪表指示对不上时，首先检查电厂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；无渗漏，可能是仪表的负迁移量不对了，重新调整迁移量使仪表指示正常。
3、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。
四、电厂仪表相关故障的预防
（一）密封问题所造成的仪表故障
仪表盖密封不好，可导致水或者其他腐蚀物质进入仪表对其内部器件进行腐蚀。
预防办法:使用外壳保护措施，准确安装保护盖，并拧紧固定螺丝，必要时可为仪表安装保护箱。
2、电缆接线密封不良，导致雨水或者其他液体进入仪表内部，从而使仪表内部电路故障或机械部分润滑不良。
预防办法:订货时不要疏忽仪表进线电缆的密封接头；选型上要注意接头尺寸与电缆外径相匹配；安装、维护时要按照规范安装并拧紧密封接头；因特殊情况不能可靠密封时可采用硅胶，玻璃胶等封死接口。
（二）非人为因素故障
在电厂的自动化作业过程中，由于非正常情况对控制仪表产生的破坏或者损伤而引起的故障.如振动问题引起的仪表的固定螺丝或者卡套松动、仪表接线不良、焊口裂缝等故障现象等。
预防办法:这种情况出现具有突发性和不可预测性，防治比较困难，这种情况对电厂人员素质要求要高，工作时必须集中注意力，且充分熟悉电厂作业流程，及时发现异常并采取措施以保证作业的正常进行。
（三）人为因素故障
由于维护人员个人技术或者责任心不强对仪表进行了不规范的维护，使仪表产生故障或者由于仪表部件、电缆被盗而造成的仪表不能正常工作。
预防办法:维护人员必须树立敬业爱岗的精神，认真学习专业技术和操作规程，并严格按照技术要求和操作规程进行操作;同时必须加强电厂的设备监控及防盗管理。
参考文献
[1]黄相农.热工测量及调节仪表[J].能源技术，2005.2.
[2]宋德涛.热电阻测温系统的维护与故障处理[J].江西煤炭科技，2011.1.
[3]张香转、王春兰、胡娟.差压变送器在实际应用中的故障诊断[J].自动化与仪器仪表，2009.3.