近年來(lái)，隨著(zhù)控制技術(shù)的快速發(fā)展，化工產(chǎn)業(yè)不斷地升級改造，自動(dòng)化程度越來(lái)越高。為滿(mǎn)足企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展需要，化工儀表控制系統也在不斷升級改進(jìn)，一個(gè)完整的化工儀表自動(dòng)控制系統包括很多控制儀表和設備，如溫度控制儀表、壓力控制儀表、液位控制儀表、流量控制儀表、在線(xiàn)分析儀表、有毒有害可燃報警儀表、調節閥等。

 

1 化工儀表自動(dòng)控制系統的常見(jiàn)故障

1． 1 溫度控制儀表故障

化工生產(chǎn)中，溫度是關(guān)鍵指標之一，因此溫度的測量尤為重要�；�工生產(chǎn)中常見(jiàn)的溫度儀表有熱電偶、熱電阻、溫度變送器等。溫度控制儀表常會(huì )發(fā)生以下兩種類(lèi)型的故障:①系統故障。系統內部元件存在使用功耗，當溫度控制儀表出現故障時(shí)，會(huì )出現錯誤顯示。②測量故障。即發(fā)生在測量元件上或者測量回路上的錯誤�；�工生產(chǎn)中如果因為溫度測量?jì)x表顯示錯誤導致生產(chǎn)波動(dòng)，突然變化的物料流量產(chǎn)生的沖擊就會(huì )損壞測量元件，系統顯示斷線(xiàn)或報錯。

 

當出現上述錯誤提示時(shí)，可以通過(guò)以下方法進(jìn)行研判:①根據控制系統顯示的位置信息找到溫度控制儀表在控制柜的接線(xiàn)端子，解下溫控儀表線(xiàn)路，用萬(wàn)用表進(jìn)行初步測量，將測量值與系統提示信息進(jìn)行對比，若測量值波動(dòng)大，出現數據與實(shí)際不符合，可以初步判斷故障位置為溫度測量元件或測量回路。②若溫度控制儀表出現震蕩并呈周期性變化，就要考慮溫度控制儀表傳輸線(xiàn)路周邊存在動(dòng)力電纜或者變頻器的干擾。③若溫度控制儀表出現現場(chǎng)測量值比實(shí)際值大，就要考慮溫度控制儀表傳輸線(xiàn)是否配套或者顯示儀表與測量?jì)x表是否配套。

 

1． 2 壓力控制儀表故障

化工生產(chǎn)中，尤其是危險化學(xué)品的生產(chǎn)過(guò)程中，常伴有高溫、高壓、有毒、有害等條件，壓力往往是系統運行監控的重要參數。以智能壓力變送器為代表的壓力控制系統廣泛應用于化工行業(yè)中，智能壓力變送器的使用極大地方便了操作人員對生產(chǎn)進(jìn)程的把控。壓力控制系統常見(jiàn)故障為現場(chǎng)壓力故障和運行系統故障，當故障發(fā)生時(shí)要考慮是現場(chǎng)故障還是系統故障，并要核驗現場(chǎng)壓力顯示和系統顯示是否一致。系統顯示錯誤、現場(chǎng)儀表顯示正常時(shí)就要考慮系統故障，可嘗試重啟系統�，F場(chǎng)智能變送器常出現的故障是輸出顯示為零，此時(shí)可以考慮電源線(xiàn)是否接反或者電源電壓是否滿(mǎn)足 24 V DC，也可能是電子線(xiàn)路板損壞。

 

1． 3 液位控制儀表故障

液位控制儀表是化工自動(dòng)化控制系統中重要的組成部分，常見(jiàn)的液位控制儀表有雙法蘭液位計、雷達液位計、超聲波液位計。

 

(1)當液位控制儀表顯示值出現#大或者#小時(shí)，就需要進(jìn)行現場(chǎng)確認，比對現場(chǎng)液位計與遠傳數據是否處于正常變化范圍�，F場(chǎng)手動(dòng)進(jìn)行液位調節，若液位不隨手動(dòng)變化而變化，就說(shuō)明液位控制系統中存在故障點(diǎn);若數據變化但不存在線(xiàn)性關(guān)系或者符合某種規律，則現場(chǎng)液位控制儀表存在故障點(diǎn)，具體可根據現場(chǎng)安裝的儀表測量方式和儀表類(lèi)型進(jìn)行處理。

 

(2)當液位控制儀表顯示值不變化，并且不顯示斷線(xiàn)時(shí)，須考慮儀表是否損壞。如常用的雙法蘭液位計，關(guān)閉液位計上下法蘭根部閥，拆下固定螺栓膜片，全部暴露在大氣環(huán)境下，液位數值仍不變化，就要考慮以下兩種情況:①液位計變送部分的電路板損壞，可嘗試更換電路板;②若更換電路板仍不解決問(wèn)題就要考慮是高低壓側膜片或毛細管同時(shí)損壞，這種情況需要更換儀表，重新設定儀表參數。

 

(3)采用雷達液位計測量物位時(shí)，當現場(chǎng)物位恒定，但被測物料表面有擾動(dòng)時(shí)，測量值呈現不規則跳動(dòng)，就要考慮信號傳輸是否被干擾，若是物料表面產(chǎn)生的擾動(dòng)減弱了信號的強度，維修人員應啟用近場(chǎng)抑制功能，適當增大輸出阻尼，以抑制干擾。

 

1． 4 流量控制儀表故障

一般來(lái)說(shuō)，系統的流量參數突然發(fā)生變化引發(fā)的故障屬于流量控制系統故障。若流量控制儀表顯示值為#小值或者無(wú)顯示值，就需要進(jìn)現場(chǎng)檢查儀表，如果現場(chǎng)工藝設備沒(méi)有異常，就可確定為控制儀表故障。以差壓式流量計為例，當指示值為零或者移動(dòng)很小就要考慮以下 3 種情況:①平衡閥未全部關(guān)閉或泄漏，可關(guān)閉平衡閥，修理或換新即可;②節流裝置根部高低壓閥未打開(kāi)，則打開(kāi)根部閥即可;③節流裝置至差壓計間閥門(mén)、管路堵塞，則沖洗管路，修復或換閥;④蒸汽導壓管未完全冷凝，冷凝水未充滿(mǎn)取壓管，可待完全冷凝后開(kāi)表;⑤節流裝置和工藝管道間襯墊不嚴密，須擰緊螺栓或換墊。當流量波動(dòng)大，顯示值穩定性差時(shí)，就要加強現場(chǎng)管理，適當關(guān)小流量控制儀表前后閥門(mén)，減少因流量參數本身波動(dòng)太大造成的測量誤差;如果關(guān)小閥門(mén)無(wú)效，就要考慮測壓元件是否對參數波動(dòng)過(guò)于敏感，此時(shí)可適當調整阻尼作用，以實(shí)現流量的精que控制。

 

2 防止控制系統故障的技術(shù)

2． 1 計算機診斷技術(shù)

CENTUM CS 3000(簡(jiǎn)稱(chēng) CS 3000)是適用于大、中型石油化工過(guò)程控制的 DCS 產(chǎn)品。HIS 是CS 3000 系統的操作站，使用 Windows NT /2000/XP/Vista 操作系統，用于完成系統的實(shí)時(shí)監視和過(guò)程操作。在 CS 3000 系統中，若控制系統出現故障，會(huì )及時(shí)發(fā)出報警并做好故障記錄，為查詢(xún)故障點(diǎn)解決故障提供技術(shù)數據支持。CS 3000 系統中，報警分為過(guò)程報警、系統報警和操作指導 3 類(lèi)。每種報警都有單好的顯示窗口，當儀表控制系統發(fā)生故障時(shí)，儀表維修人員能夠根據 HIS 提供的報警信息對故障進(jìn)行研判，并采取相應的措施消除故障，盡快恢復系統的正常運行，提高儀表維護工作效率，保證生產(chǎn)安全、穩定、有序進(jìn)行。

 

2． 2 冗余技術(shù)

在化工儀表自動(dòng)控制系統的運行中，冗余技術(shù)的應用極大地提高了系統的安全性和可操作性，冗余技術(shù)包含以下內容。

2． 2． 1 硬件冗余

用多個(gè)相同的模塊或者部件并聯(lián)在一起，在熱備用工作方式下，其中一塊處于工作狀態(tài)(工作卡)，實(shí)現系統數據采集、運算、控制輸出、網(wǎng)絡(luò )通訊等功能;而另外一塊處于備用狀態(tài)(備用卡)，它實(shí)時(shí)跟蹤工作卡的內部控制狀態(tài)(即狀態(tài)同步)。工作/備用卡件之間的正/負邏輯是互斥的，即一個(gè)是工作卡，另外一個(gè)一定是備用卡;而且它們之間有冗余的控制電路(又稱(chēng)工作/備用控制電路)和信息通訊電路，以協(xié)調兩塊卡件同時(shí)且有序的運行，保證輸入、輸出特性的同一性�，F代通訊技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了冗余技術(shù)的升級，冗余技術(shù)具有在線(xiàn)故障檢測技術(shù)，能實(shí)現故障發(fā)現、故障定位、故障隔離和人機界面故障報警。故障檢測包括電源、微處理器、數據通訊鏈路、數據總線(xiàn)及 I/O 狀態(tài)等。其中，故障診斷包括故障自診斷和故障互檢(工作、備用卡件之間

的相互檢查)，系統發(fā)生故障時(shí)能實(shí)現無(wú)擾動(dòng)自行切換。冗余技術(shù)一方面有助于運行維護人員對系統故障進(jìn)行研判，便于及時(shí)對系統進(jìn)行維護，消除故障點(diǎn);另一方面提高了系統的可靠性，為實(shí)現安全生產(chǎn)做出重要貢獻。

 

2． 2． 2 軟件多重冗余的邏輯表決

表決指冗余系統用多數原則確定結論的過(guò)程和方法。對于同一種介質(zhì)的測量，安裝 2 塊或者 2 塊以上儀表分別測量，將數據分別送冗余系統進(jìn)行表決，以確定系統執行狀態(tài)，冗余表決的應用提高了系統的可靠性，降低了非必要設備聯(lián)鎖動(dòng)作對生產(chǎn)造成的影響。常見(jiàn)的表決方式有二選一表決邏輯(1oo2)、二選二表決邏輯(2oo2)、三選一表決邏輯(1oo3)、三選二表決邏輯(2oo3)。以三選二表決邏輯為例，正常時(shí)，3 塊控制儀表的狀態(tài)都顯示為 1，只要其中任意 2 個(gè)控制儀表組合信號同時(shí)為 0 時(shí)，表決器就會(huì )命令執行器執行相應的聯(lián)鎖動(dòng)作。三選二表決邏輯是比較合理的選擇，它能克服二重化系統不辨真偽的缺陷，任一通道不管發(fā)生什么故障，系統通過(guò)表決后可以照常工作，使其安全性和可用性保持在合理的水平。

 

3 結語(yǔ)

化工儀表自動(dòng)控制系統的廣泛應用對實(shí)現智能化生產(chǎn)、解放勞動(dòng)力、安全有效防范生產(chǎn)事故的發(fā)生具有重要意義。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，化工控制儀表的不斷升級改造，儀表控制系統的故障點(diǎn)也越來(lái)越多，只有從基礎的故障入手，不斷積累經(jīng)驗，主動(dòng)學(xué)習新技術(shù)，對于遇到的新問(wèn)題吃透、摸透，才能更好地勝任儀表維護工作，將故障消除于萌芽階段，確�；�工儀表控制系統的有序運行。