仪表自动化控制系统故障与维护技术探讨

　　摘要：伴随着经济的发展及科学技术的进步，电力、化工等行业逐渐向智能方向发展，仪表自动化控制系统在电力、化工行业得到了广泛的应用。目前，相关负责人员应充分意识到仪表自动化控制系统故障维护的重要性，并对存在的故障进行分析。基于此，文章就仪表自动化控制系统故障与维护技术展开探讨。 

　　关键词：仪表自动化控制系统；系统故障；维护技术；电力行业；化工行业 

　　近年来，伴随着化工、油藏等制造产业的繁荣发展，化工产业自动化水准越来越高。与此同时，随着各种仪表自动化控制系统设备的不断更新与升级，企业所沿用的系统设备，无论是在数量、种类方面，还是在使用性能方面都得到了很大程度的发展，在企业投入使用的过程中，仪表自动化控制系统不仅提高了企业的生产效率，还促进了化工等产业的智能化、自动化发展，极大地提高了化工等制造产业的经济效益。然而，仪表自动化控制系统由于受到多种内在与外在因素的影响，无可避免地出现各种故障问题，严重影响了系统设备的使用功能，进而阻碍生产的正常运作，影响企业的经济效益。可见，针对仪表自动化控制系统存在的故障，找出维护技术，不断提升故障诊断、维护技术水平，以遏制和减少系统故障的发生，将具有十分重要的现实意义。 

　　1 仪表自动化控制系统的常见故障 

　　所谓仪表自动化控制系统故障，主要是指系统在运作的过程中出现问题，导致系统无法正常运作，影响系统和生产的正常运行。一般来说，仪表自动化控制系统常见故障主要有以下四种： 

　　1.1 温度控制仪表系统故障 

　　系统内部的各种元件会伴随着设备的使用、环境变化和工艺条件改变发生相应的变化，随之影响到系统的适用性。如果环境温度或湿度变化过大，超出了元件本身的容差，那么系统就会引起故障，这种故障会随着温度的变化而发生一种缓慢变化，这种变化所引发的故障被称为温度控制仪表系统故障。当温度控制仪表出现故障时，我们可以看到仪表测量会滞后。如果工艺条件发生不正常变化就会损坏一次测量元件，那么测量值就会发生一种突然变化，这种变化被称为测量元件故障。出现上述问题时，可以通过以下方法判断：首先，观察仪表的显示值，如果仪表的显示值突然变大或减小，出现数值严重不符合实际情况，就可以判断该故障出现在一次测量元件和测量回路上；其次，倘若发现温度控制仪表出现震荡，就可以判断该故障是由系统故障引发；最后，如若温度控制仪表出现慢速波动而且符合工艺热量守恒，基本可以判断该故障是由工艺生产所引发的。 

　　1.2 流量控制仪表系统故障 

　　在系统的运行过程中，我们可以对流量大小进行测试。一般来说，系统的流量参数突然发生变化而引发的故障，我们将其归属于流量控制仪表系统故障。倘若流量控制仪表的指示值处于最小状态，那么我们需要加大对现场仪表的检查力度，如果没有发现异常，那么就应该把故障定位在显示仪表中。此时如果还未能检查出系统的异常，则极有可能存在系统压力参数不足或系统内部出现堵塞问题，而这些问题一般都是因为人为操作不当或者是介质结晶参数不对所造成的。正常情况下，导致系统内部出现堵塞的大多是因为孔板差压流量计正压引压管出现堵塞，维修人员只需要针对性进行检修即可。再有，当测量仪表的指示值处于最大状态，与之对应的检测仪表指示也随之处于最大状态时，维护人员可以人工手动调试调节阀开度来检查是否是超量程所导致故障。最后，如果流量控制指示的波动频率过高，维护人员就可以把控制状态改为手动调整工艺操作流程予以解决故障或对应改变控制参数PID等。 

　　1.3 液位控制仪表系统故障 

　　第一，当液位控制仪表的显示值出现最大值或者最小值情况异常时，则需要对检测仪表进行检查，观察仪表是否处于正常的指标状态。维护人员可以采用手动的液位控制方式，观察液位在操作过程中的变化，并根据液位的变化来对故障点的位置进行判断，以找出精准的区间范围，如果液位的变化不随手动调节变化，那么液位控制仪表系统中是存在故障的。反之，如果液位变化是漂移不定的，那么可能是由于测量元件和变送故障而引发的，具体可根据实际测量方式及仪表类型对故障予以排查。第二，当液位控制指示和现场的仪表指示不配套时，如测量方式为导压管差压测量，那么就需要对负压导压管的封液情况进行检查，如果出现侧漏、渗漏等问题，对负压导压管进行灌注封液即可。第三，当液位控制仪表的频率波动比较频繁时，就需要和工艺操作系统结合起来对液位容量进行检测，判断容量是否正常，如果发现故障隐患的存在，则需要采取针对性的解决措施把故障扼杀在萌芽阶段。 

　　1.4 调节阀故障及波动 

　　引发系统调节阀故障的原因主要有如下三方面：第一，由于隔膜调节阀膜片泄露而导致阀门处于失效开或关状态，针对这种情况只能更换膜片；第二，整个仪表自动化系统的控制频率和调节阀的调节频率不同而引发波动，维护人员可以把阀门定位器重新整定或更换新定位器，使用新的调节阀进行工作；第三，由于工艺流体长时间冲刷阀芯而导致阀门内漏，这时需要补焊或更换阀芯主要元件直到阀门恢复正常使用。 

　　2 防止控制系统故障的相关技术 

　　2.1 微机自诊断技术 

　　当仪表自动化控制系统发生故障时，技术维修人员能够快速、精准地对故障进行判断，以采取相应的措施排除故障，尽快恢复系统的正常运行，提高故障判断的正确率，实现系统故障的快速判别和恢复，是故障维护的关键所在，现阶段的微机诊断技术可以帮助维修人员实现。通过微机自诊断功能就可以快速判断出系统的故障类型，它可以给出相应的告警提示和顺控动作记录供技术人员分析和处理，并可以进行系统故障事故仿真等。 

　　2.2 冗余技术 

　　在仪表自动化控制系统的运行过程中，冗余技术有助于提高系统的安全性和可操作性，冗余技术包括以下两方面： 

　　2.2.1 硬件冗余：硬件冗余是将同一类型功能硬件一对或多个并联在一起，工作时平分工作负荷或一用一热备，当有一个设备故障时另一个设备会承担全部工作负荷正常工作。以工厂冗余服务器为例，两个服务器同时承担着系统内的全部数据保存和运算，当有一台服务器被认为关掉或故障时系统就会将所有数据运算分配给另一台服务器独自承担以保证系统正常运行。冗余设备有冗余服务器、冗余网络、冗余CPU、冗余通讯卡、冗余I/O模块、现场仪表冗余等，它们对生产和设备的安全运行性发挥着积极的作用。在现代化信息技术的推动作用下，冗余技术不仅能够对控制系统运行过程中出现的故障自动进行检测并做出切换动作，而且能够对控制系统运行过程中出现的故障自动进行检测并通过人机界面报错，它一方面有助于维护技术人员快速及时对系统设备进行维护、维修以及排除故障；另一方面还提高了系统的可靠性，有利于提高企业的生产效益。 

　　2.2.2 软件判定：通过1oo2（二选一）、1oo3、2oo3的方式对冗余硬件进行表决。这一应用的目的是为系统提供更高的可靠性，同时降低非必要设备连锁对生产造成影响的可能性。1oo2这种方法是将两个测量仪表安装在同一被测介质，分别把各自测得的信号值变送给DCS作表决计算，当有一块仪表或该表回路故障时就会引发连锁，它提高了系统的安全性，但也会增加系统的误动作几率。1oo3和2oo3原理相似，即现场用三台测量仪表测量同一个被测值，可根据人为定义在DCS中表决为取中间值、最大值或最小值。即当有两块表同时有问题时才引发连锁动作，它的优点是减小了设备的误动作，但却又增加了控制成本。当然系统做出这些表决之前会有提前显示偏差报警，这样可以给维修技术人员做提前预判以便应对突发生产或安全事故。 

　　2.3 监测模型分析技术 

　　监测模型分析技术是仪表自动化控制系统故障维护的关键性技术之一，对于全面把握设备的运作情况、及时准确诊断故障、提高设备的安全可靠性都有着十分重要的意义。通过建立监控模型，预先对控制系统的运作过程有一个全面而具体的掌握，能在一定程度上保证整个系统运作的安全与可靠运行。监控模型中的监测途径主要有如下两种：一种是在经过深入的理论研究后，以理论知识为基础，建立相对应的数学建模，并通过被建立的数学模型对实际模型进行预先判断，它主要用于系统设备的定性分析，以分析出故障的基本规则；二是通过先前实验数据来获取各种故障波形，研究各种系统设备故障的波形输出，对这些故障的规则进行总结判别。通过对系统运行状况的监测与分析，不仅可以及时发现系统中的故障或隐患，而且有助于消除设备的使用风险和可靠问题。 

　　2.4 实时远程监控技术 

　　仪表远程监控技术是实现安全生产的重要保障，是安全生产中必不可缺的环节。通过技术网络连接相关技术人员可以清晰了解以及掌握企业的生产状况，并对仪表测量数据的正确性进行分析，实现对生产测量风险的及时评估。随着“互联网+”时代的到来，实时远程仪表监控技术已经诞生，如可实现跨国跨地域的远程控制中心，它为顺利实现企业的安全生产及高绩效生产目标奠定坚实的基础。 

　　3 结语 

　　综上所述，仪表自动化控制系统对于各个行业来说有着非常重要的影响作用，尤其是工业制造类，它对于企业的整个生产运行起着安全高效的作用。伴随着现代化科学技术的高速发展，仪表自动化控制系统故障也日趋复杂，只有从其常见的故障入手并努力接受学习新技术，找出针对性的解决措施，才能把故障扼杀在萌芽阶段，确保系统得以可靠地运作。 

　　参考文献 

　　[1] 张琦.石油化工企业仪表自动化设备的故障维护措施[J].中国新技术新产品，2014，（8）. 

　　[2] 王巨鹏.油田仪表自动化中的仪表选择探讨[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2015，（5）. 

　　[3] 马聪，王发科.仪表自动化应用发展趋势及建议[J].科技风，2014，（12）.