熟練了解工控四大儀表并對儀表故障原因進(jìn)行診斷和處理

為實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的自動化，需要對生產(chǎn)過程中溫度、壓力、流量、物位等數(shù)據(jù)進(jìn)行全面監(jiān)控，這些功能通過相應(yīng)的檢測儀表來實現(xiàn)，儀表一旦發(fā)生故障，將對工業(yè)生產(chǎn)的正常進(jìn)行造成嚴(yán)重影響。

因此，工控人員必須熟練掌握四大儀表的物理構(gòu)造、測量原理以及性能指標(biāo)等，能夠準(zhǔn)確地對儀表故障進(jìn)行診斷和處理，從而保證工業(yè)生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

一、工業(yè)自動化控制四大儀表

1溫度儀表

石油化工生產(chǎn)中所進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)及變化需要在特定的溫度及壓力環(huán)境下才能順利進(jìn)行，為實時監(jiān)測溫度變化、精密掌控溫度范圍，必須在生產(chǎn)中布設(shè)一定數(shù)量的溫度儀表。目前對于生產(chǎn)溫度主要采取接觸測量，通過熱電偶、熱電阻等測溫元件來測量溫度數(shù)據(jù)，并借助現(xiàn)場總線技術(shù)來達(dá)到自動化溫控效果。

熱電偶與熱電阻的識別

工業(yè)用熱電偶和熱電阻保護(hù)套管的外形幾乎是一樣的，有的測溫元件外形很小，如鎧裝型的，兩者外形又基本相同。

1、在有銘牌，知道型號的情況下，可采通過銘牌識別。

熱電偶：原理為熱電效應(yīng)，其分度號為S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化型號。

熱電阻：原理為電阻的熱效應(yīng)（導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化這一特性），其分度號為Pt10、Pt100、Pt1000、Cu50和Cu100。其中Pt100和Cu50的應(yīng)用最為廣泛。

2、在沒有銘牌，又不知道型號的情況下，可采用以下方法識別。

（1）看測溫元件的引出線，通常熱電偶只有兩根引出線，如果有三根引出線就是熱電阻了。

但對于有四根引出線的，需要測量電阻值來判斷是雙支熱電偶，還是四線制的熱電阻。先從四根引出線中找出電阻幾乎為零的兩對引出線，再測量這兩對引出線間的電阻值，如果為無窮大，則就是雙支熱電偶了，電阻值幾乎為零的一對引出線就是一支熱電偶。如果兩對引出線的電阻在10-110之間，則是單支四線制的熱電阻，看它的電阻值與什么分度號的熱電阻最接近，則就是該分度號的熱電阻。

（2） 如果只有兩根引出線時，可以用數(shù)字萬用表測量電阻值來判斷，由于熱電偶的電阻值很小，熱電阻幾乎為零；如果測量時電阻值很小，可能就是熱電偶。熱電阻在室溫狀態(tài)下，其最小電阻值也將大于10。

2壓力儀表

壓力儀表的類型比較多樣，如壓力傳感器、壓力變送器、特種壓力表等，壓力儀表可以用于高溫、腐蝕等極端環(huán)境下的壓力測量，也可用于易結(jié)晶及粉粒狀介質(zhì)的壓力測量。

通常情況下壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)會借助壓力變送器將采集到的信號輸送至集散控制系統(tǒng)，實現(xiàn)自動化壓力測量及控制效果。

3物位儀表

根據(jù)測量方法的不同，可以將物位儀表劃分為浮力式、直讀式、差壓式、輻射式、雷達(dá)式等，在石油化工生產(chǎn)中，雷達(dá)式物位儀表由于測量精度較高，同時對石化物料具有較強(qiáng)的適用性，正逐漸受到行業(yè)的青睞。

4流量儀表

流量儀表基本上基于兩種測量原理，一是體積流量測量，二是質(zhì)量流量測量?？装宀顗毫髁坑?、電磁流量計、超聲波流量計、渦街流量計等，幾乎現(xiàn)在所有的流量計都是檢測體積的流量計。由于現(xiàn)在都是采用智能化，只要選擇流量計的內(nèi)部參數(shù)的改變，也能檢測質(zhì)量流量。

二、儀表故障的原因分析

通常情況下，自動化控制儀表由傳感器、變送器、顯示器三部分組成。其中傳感器負(fù)責(zé)被測對象模擬信號的檢測；變送器負(fù)責(zé)將傳感器輸出的信號轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)電流信號（4~20 mA），同時將信號輸送至PLC控制器；顯示器負(fù)責(zé)測量數(shù)據(jù)的直觀顯示。

儀表故障通常表現(xiàn)為指示異常，如示數(shù)偏低、偏高、不動、異常波動等，導(dǎo)致儀表異常的原因有兩種：

1、工藝參數(shù)本身出現(xiàn)異常；

2、測量系統(tǒng)的某一環(huán)節(jié)發(fā)生故障，導(dǎo)致數(shù)據(jù)顯示不準(zhǔn)確。

要正確診斷故障原因的方法：

1、對儀表的測量原理、物理結(jié)構(gòu)、使用特性等具有一定的了解；

2、要熟知測量系統(tǒng)的整個工作流程；

3、對工業(yè)生產(chǎn)的工藝流程、物料特性、設(shè)備性質(zhì)等具有比較深入的了解。

下面就四大儀表常見疑難故障進(jìn)行具體講解。

1流量儀表故障

1）若流量儀表值達(dá)到最高，一般現(xiàn)場檢測儀表也會顯示最高，這時手動調(diào)節(jié)遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)閥大小，若流量值減小，說明是工藝問題；若流量值不變，應(yīng)該是儀表系統(tǒng)的故障，需要檢測儀表信號傳輸系統(tǒng)、測量引壓系統(tǒng)等是否存在異常。

2）若流量指數(shù)異常波動，可以將系統(tǒng)由自動控制轉(zhuǎn)到手動，若依然存在波動狀況，說明是工藝原因所致；若波動減小，說明是PID參數(shù)問題或儀表問題。

3）若儀表流量達(dá)到最低，首先檢查現(xiàn)場檢測儀表，若現(xiàn)場儀表同樣顯示最低，則查看調(diào)節(jié)閥開度，開度為零說明故障發(fā)生在流量調(diào)節(jié)裝置上，若開度正常，極有可能是物料結(jié)晶、管道阻塞或壓力過低所致。若現(xiàn)場儀表正常，說明顯示儀表出現(xiàn)問題，其原因通常是機(jī)械儀表齒輪卡死、差壓變送器正壓室滲漏等。

2物位儀表故障

1）液位儀表值達(dá)最高或最低時，根據(jù)現(xiàn)場檢測儀表進(jìn)行判斷，若現(xiàn)場儀表正常，則將系統(tǒng)改為手動調(diào)控，查看液位是否變動，若液位能夠在某一范圍內(nèi)保持穩(wěn)定，說明是液位控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題，反之則是工藝方面的原因。

2）對于差壓式液位儀表，當(dāng)控制儀表與現(xiàn)場檢測儀表的顯示數(shù)據(jù)不符，且現(xiàn)場儀表不存在明顯異常時，檢查導(dǎo)壓管液封是否正常，若存在泄漏現(xiàn)象，補(bǔ)充密封液，儀表歸零；若不存在泄漏情況，初步推斷是儀表負(fù)遷移量出錯，需進(jìn)行校正。

3）液位控制儀表的數(shù)據(jù)異常波動時，要根據(jù)設(shè)備容量分情況進(jìn)行判斷，設(shè)備容量大的，通常是儀表出現(xiàn)問題；設(shè)備容量小的，要先檢查工藝操作，若工藝操作有所變動，極有可能是工藝原因?qū)е碌牟▌?，反之就是儀表方面的問題。

3壓力儀表故障

當(dāng)壓力儀表數(shù)據(jù)異常時，應(yīng)當(dāng)根據(jù)被測介質(zhì)的物理狀態(tài)――固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)，進(jìn)行針對性的檢測和診斷。

1）壓力控制儀表出現(xiàn)異常波動時，要首先確認(rèn)工藝操作的變動情況，因為此類變化多是由工藝操作及PID參數(shù)異常所致。

2）當(dāng)控制儀表停滯不動，即工藝操作變化的情況下儀表數(shù)據(jù)依然保持恒定時，通常是由于壓力測量系統(tǒng)出現(xiàn)故障所致。這時應(yīng)首先確認(rèn)引壓導(dǎo)管是否存在阻塞情況，若管道暢通，再確認(rèn)壓力變送輸出裝置是否處于正常狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)異常變化，則可確認(rèn)問題出現(xiàn)在測量指示系統(tǒng)。

4溫度儀表故障

溫度儀表故障通常表現(xiàn)為示數(shù)偏高、偏低或反應(yīng)遲緩，當(dāng)溫度儀表發(fā)生故障時，要注意以下兩點：一是溫度儀表大都采用電動儀表；二是該系統(tǒng)儀表在檢測時具有比較明顯的滯后性。

1）溫度儀表數(shù)據(jù)突然間變化到最高或最低，通常屬于儀表系統(tǒng)方面的問題，這是由于儀表系統(tǒng)本身具有一定的滯后性，鮮少出現(xiàn)突發(fā)性的變動。若出現(xiàn)突發(fā)性的變動，一般是由熱電阻、熱電偶或變送放大器異常所致。

2）溫度控制儀表發(fā)生高頻異常波動時，通常是由于PID參數(shù)設(shè)置不當(dāng)所致。

3）溫度控制儀表發(fā)生比較明顯的緩慢波動時，一般是由工藝操作方面的變動所引起的。若可排除工藝操作方面的影響，那么極有可能是儀表控制系統(tǒng)出現(xiàn)了故障。

結(jié)語

工業(yè)自動化儀表控制系統(tǒng)的應(yīng)用給工控行業(yè)帶來了巨大的方便，重新定位了人與工控系統(tǒng)之間的互動關(guān)系。

在分析和處理實際的工控儀表故障時，不僅要掌握扎實的儀表理論和知識，還要對工藝實踐有著詳盡的理解，如此才能對儀表故障進(jìn)行快速的診斷，然后采取合適的手段進(jìn)行故障處理，保障工業(yè)生產(chǎn)的順利進(jìn)行。