伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，儀表自動(dòng)化控制技術(shù)發(fā)展日漸成熟，在越來(lái)越多的領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮了重要的作用，本文就儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)故障與維護(hù)技術(shù)展開(kāi)探討。

　　《自動(dòng)化與儀器儀表》Automation&Instrumentation(月刊)1981年創(chuàng)刊，由重慶市自動(dòng)化與儀器儀表學(xué)會(huì)和重慶工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所主辦，其特點(diǎn)是學(xué)術(shù)水平較高、實(shí)用性強(qiáng)、信息量大、覆蓋面寬、廣告效果好、發(fā)行量大。

　　電力、化工等行業(yè)逐漸向智能方向發(fā)展，儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)在電力、化工行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。目前，相關(guān)負(fù)責(zé)人員應(yīng)充分意識(shí)到儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)故障維護(hù)的重要性，并對(duì)存在的故障進(jìn)行分析。基于此，文章　　儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)由于受到多種內(nèi)在與外在因素的影響，無(wú)可避免地出現(xiàn)各種故障問(wèn)題，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)設(shè)備的使用功能，進(jìn)而阻礙生產(chǎn)的正常運(yùn)作，影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。可見(jiàn)，針對(duì)儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)存在的故障，找出維護(hù)技術(shù)，不斷提升故障診斷、維護(hù)技術(shù)水平，以遏制和減少系統(tǒng)故障的發(fā)生，將具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

　　1 儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)的常見(jiàn)故障

　　所謂儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)故障，主要是指系統(tǒng)在運(yùn)作的過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)作，影響系統(tǒng)和生產(chǎn)的正常運(yùn)行。一般來(lái)說(shuō)，儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)常見(jiàn)故障主要有以下四種：

　　1.1 溫度控制儀表系統(tǒng)故障

　　系統(tǒng)內(nèi)部的各種元件會(huì)伴隨著設(shè)備的使用、環(huán)境變化和工藝條件改變發(fā)生相應(yīng)的變化，隨之影響到系統(tǒng)的適用性。如果環(huán)境溫度或濕度變化過(guò)大，超出了元件本身的容差，那么系統(tǒng)就會(huì)引起故障，這種故障會(huì)隨著溫度的變化而發(fā)生一種緩慢變化，這種變化所引發(fā)的故障被稱(chēng)為溫度控制儀表系統(tǒng)故障。當(dāng)溫度控制儀表出現(xiàn)故障時(shí)，我們可以看到儀表測(cè)量會(huì)滯后。如果工藝條件發(fā)生不正常變化就會(huì)損壞一次測(cè)量元件，那么測(cè)量值就會(huì)發(fā)生一種突然變化，這種變化被稱(chēng)為測(cè)量元件故障。出現(xiàn)上述問(wèn)題時(shí)，可以通過(guò)以下方法判斷：首先，觀察儀表的顯示值，如果儀表的顯示值突然變大或減小，出現(xiàn)數(shù)值嚴(yán)重不符合實(shí)際情況，就可以判斷該故障出現(xiàn)在一次測(cè)量元件和測(cè)量回路上;其次，倘若發(fā)現(xiàn)溫度控制儀表出現(xiàn)震蕩，就可以判斷該故障是由系統(tǒng)故障引發(fā);最后，如若溫度控制儀表出現(xiàn)慢速波動(dòng)而且符合工藝熱量守恒，基本可以判斷該故障是由工藝生產(chǎn)所引發(fā)的。

　　1.2 流量控制儀表系統(tǒng)故障

　　在系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，我們可以對(duì)流量大小進(jìn)行測(cè)試。一般來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)的流量參數(shù)突然發(fā)生變化而引發(fā)的故障，我們將其歸屬于流量控制儀表系統(tǒng)故障。倘若流量控制儀表的指示值處于最小狀態(tài)，那么我們需要加大對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表的檢查力度，如果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常，那么就應(yīng)該把故障定位在顯示儀表中。此時(shí)如果還未能檢查出系統(tǒng)的異常，則極有可能存在系統(tǒng)壓力參數(shù)不足或系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)堵塞問(wèn)題，而這些問(wèn)題一般都是因?yàn)槿藶椴僮鞑划?dāng)或者是介質(zhì)結(jié)晶參數(shù)不對(duì)所造成的。正常情況下，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)堵塞的大多是因?yàn)榭装宀顗毫髁坑?jì)正壓引壓管出現(xiàn)堵塞，維修人員只需要針對(duì)性進(jìn)行檢修即可。再有，當(dāng)測(cè)量?jī)x表的指示值處于最大狀態(tài)，與之對(duì)應(yīng)的檢測(cè)儀表指示也隨之處于最大狀態(tài)時(shí)，維護(hù)人員可以人工手動(dòng)調(diào)試調(diào)節(jié)閥開(kāi)度來(lái)檢查是否是超量程所導(dǎo)致故障。最后，如果流量控制指示的波動(dòng)頻率過(guò)高，維護(hù)人員就可以把控制狀態(tài)改為手動(dòng)調(diào)整工藝操作流程予以解決故障或?qū)��?yīng)改變控制參數(shù)PID等。

　　1.3 液位控制儀表系統(tǒng)故障

　　第一，當(dāng)液位控制儀表的顯示值出現(xiàn)最大值或者最小值情況異常時(shí)，則需要對(duì)檢測(cè)儀表進(jìn)行檢查，觀察儀表是否處于正常的指標(biāo)狀態(tài)。維護(hù)人員可以采用手動(dòng)的液位控制方式，觀察液位在操作過(guò)程中的變化，并根據(jù)液位的變化來(lái)對(duì)故障點(diǎn)的位置進(jìn)行判斷，以找出精準(zhǔn)的區(qū)間范圍，如果液位的變化不隨手動(dòng)調(diào)節(jié)變化，那么液位控制儀表系統(tǒng)中是存在故障的。反之，如果液位變化是漂移不定的，那么可能是由于測(cè)量元件和變送故障而引發(fā)的，具體可根據(jù)實(shí)際測(cè)量方式及儀表類(lèi)型對(duì)故障予以排查。

　　第二，當(dāng)液位控制指示和現(xiàn)場(chǎng)的儀表指示不配套時(shí)，如測(cè)量方式為導(dǎo)壓管差壓測(cè)量，那么就需要對(duì)負(fù)壓導(dǎo)壓管的封液情況進(jìn)行檢查，如果出現(xiàn)側(cè)漏、滲漏等問(wèn)題，對(duì)負(fù)壓導(dǎo)壓管進(jìn)行灌注封液即可。

　　第三，當(dāng)液位控制儀表的頻率波動(dòng)比較頻繁時(shí)，就需要和工藝操作系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)對(duì)液位容量進(jìn)行檢測(cè)，判斷容量是否正常，如果發(fā)現(xiàn)故障隱患的存在，則需要采取針對(duì)性的解決措施把故障扼殺在萌芽階段。

　　1.4 調(diào)節(jié)閥故障及波動(dòng)

　　引發(fā)系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥故障的原因主要有如下三方面：第一，由于隔膜調(diào)節(jié)閥膜片泄露而導(dǎo)致閥門(mén)處于失效開(kāi)或關(guān)狀態(tài)，針對(duì)這種情況只能更換膜片;第二，整個(gè)儀表自動(dòng)化系統(tǒng)的控制頻率和調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)頻率不同而引發(fā)波動(dòng)，維護(hù)人員可以把閥門(mén)定位器重新整定或更換新定位器，使用新的調(diào)節(jié)閥進(jìn)行工作;第三，由于工藝流體長(zhǎng)時(shí)間沖刷閥芯而導(dǎo)致閥門(mén)內(nèi)漏，這時(shí)需要補(bǔ)焊或更換閥芯主要元件直到閥門(mén)恢復(fù)正常使用。

　　2 防止控制系統(tǒng)故障的相關(guān)技術(shù)

　　2.1 微機(jī)自診斷技術(shù)

　　當(dāng)儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，技術(shù)維修人員能夠快速、精準(zhǔn)地對(duì)故障進(jìn)行判斷，以采取相應(yīng)的措施排除故障，盡快恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，提高故障判斷的正確率，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)故障的快速判別和恢復(fù)，是故障維護(hù)的關(guān)鍵所在，現(xiàn)階段的微機(jī)診斷技術(shù)可以幫助維修人員實(shí)現(xiàn)。通過(guò)微機(jī)自診斷功能就可以快速判斷出系統(tǒng)的故障類(lèi)型，它可以給出相應(yīng)的告警提示和順控動(dòng)作記錄供技術(shù)人員分析和處理，并可以進(jìn)行系統(tǒng)故障事故仿真等。

　　2.2 冗余技術(shù)

　　在儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，冗余技術(shù)有助于提高系統(tǒng)的安全性和可操作性，冗余技術(shù)包括以下兩方面：

　　2.2.1 硬件冗余：硬件冗余是將同一類(lèi)型功能硬件一對(duì)或多個(gè)并聯(lián)在一起，工作時(shí)平分工作負(fù)荷或一用一熱備，當(dāng)有一個(gè)設(shè)備故障時(shí)另一個(gè)設(shè)備會(huì)承擔(dān)全部工作負(fù)荷正常工作。以工廠冗余服務(wù)器為例，兩個(gè)服務(wù)器同時(shí)承擔(dān)著系統(tǒng)內(nèi)的全部數(shù)據(jù)保存和運(yùn)算，當(dāng)有一臺(tái)服務(wù)器被認(rèn)為關(guān)掉或故障時(shí)系統(tǒng)就會(huì)將所有數(shù)據(jù)運(yùn)算分配給另一臺(tái)服務(wù)器獨(dú)自承擔(dān)以保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。冗余設(shè)備有冗余服務(wù)器、冗余網(wǎng)絡(luò)、冗余CPU、冗余通訊卡、冗余I/O模塊、現(xiàn)場(chǎng)儀表冗余等，它們對(duì)生產(chǎn)和設(shè)備的安全運(yùn)行性發(fā)揮著積極的作用。在現(xiàn)代化信息技術(shù)的推動(dòng)作用下，冗余技術(shù)不僅能夠?qū)�控制系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的故障自動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)并做出切換動(dòng)作，而且能夠?qū)�控制系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的故障自動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)并通過(guò)人機(jī)界面報(bào)錯(cuò)，它一方面有助于維護(hù)技術(shù)人員快速及時(shí)對(duì)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)、維修以及排除故障;另一方面還提高了系統(tǒng)的可靠性，有利于提高企業(yè)的生產(chǎn)效益。

　　2.2.2 軟件判定：通過(guò)1oo2(二選一)、1oo3、2oo3的方式對(duì)冗余硬件進(jìn)行表決。這一應(yīng)用的目的是為系統(tǒng)提供更高的可靠性，同時(shí)降低非必要設(shè)備連鎖對(duì)生產(chǎn)造成影響的可能性。1oo2這種方法是將兩個(gè)測(cè)量?jī)x表安裝在同一被測(cè)介質(zhì)，分別把各自測(cè)得的信號(hào)值變送給DCS作表決計(jì)算，當(dāng)有一塊儀表或該表回路故障時(shí)就會(huì)引發(fā)連鎖，它提高了系統(tǒng)的安全性，但也會(huì)增加系統(tǒng)的誤動(dòng)作幾率。1oo3和2oo3原理相似，即現(xiàn)場(chǎng)用三臺(tái)測(cè)量?jī)x表測(cè)量同一個(gè)被測(cè)值，可根據(jù)人為定義在DCS中表決為取中間值、最大值或最小值。即當(dāng)有兩塊表同時(shí)有問(wèn)題時(shí)才引發(fā)連鎖動(dòng)作，它的優(yōu)點(diǎn)是減小了設(shè)備的誤動(dòng)作，但卻又增加了控制成本。當(dāng)然系統(tǒng)做出這些表決之前會(huì)有提前顯示偏差報(bào)警，這樣可以給維修技術(shù)人員做提前預(yù)判以便應(yīng)對(duì)突發(fā)生產(chǎn)或安全事故。

　　2.3 監(jiān)測(cè)模型分析技術(shù)

　　監(jiān)測(cè)模型分析技術(shù)是儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)故障維護(hù)的關(guān)鍵性技術(shù)之一，對(duì)于全面把握設(shè)備的運(yùn)作情況、及時(shí)準(zhǔn)確診斷故障、提高設(shè)備的安全可靠性都有著十分重要的意義。通過(guò)建立監(jiān)控模型，預(yù)先對(duì)控制系統(tǒng)的運(yùn)作過(guò)程有一個(gè)全面而具體的掌握，能在一定程度上保證整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)作的安全與可靠運(yùn)行。監(jiān)控模型中的監(jiān)測(cè)途徑主要有如下兩種：一種是在經(jīng)過(guò)深入的理論研究后，以理論知識(shí)為基礎(chǔ)，建立相對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)建模，并通過(guò)被建立的數(shù)學(xué)模型對(duì)實(shí)際模型進(jìn)行預(yù)先判斷，它主要用于系統(tǒng)設(shè)備的定性分析，以分析出故障的基本規(guī)則;二是通過(guò)先前實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)獲取各種故障波形，研究各種系統(tǒng)設(shè)備故障的波形輸出，對(duì)這些故障的規(guī)則進(jìn)行總結(jié)判別。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀況的監(jiān)測(cè)與分析，不僅可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的故障或隱患，而且有助于消除設(shè)備的使用風(fēng)險(xiǎn)和可靠問(wèn)題。

　　2.4 實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)

　　儀表遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)是實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的重要保障，是安全生產(chǎn)中必不可缺的環(huán)節(jié)。通過(guò)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)連接相關(guān)技術(shù)人員可以清晰了解以及掌握企業(yè)的生產(chǎn)狀況，并對(duì)儀表測(cè)量數(shù)據(jù)的正確性進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)測(cè)量風(fēng)險(xiǎn)的及時(shí)評(píng)估。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的到來(lái)，實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程儀表監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)誕生，如可實(shí)現(xiàn)跨國(guó)跨地域的遠(yuǎn)程控制中心，它為順利實(shí)現(xiàn)企業(yè)的安全生產(chǎn)及高績(jī)效生產(chǎn)目標(biāo)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

　　3 結(jié)語(yǔ)

　　綜上所述，儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)于各個(gè)行業(yè)來(lái)說(shuō)有著非常重要的影響作用，尤其是工業(yè)制造類(lèi)，它對(duì)于企業(yè)的整個(gè)生產(chǎn)運(yùn)行起著安全高效的作用。伴隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)故障也日趨復(fù)雜，只有從其常見(jiàn)的故障入手并努力接受學(xué)習(xí)新技術(shù)，找出針對(duì)性的解決措施，才能把故障扼殺在萌芽階段，確保系統(tǒng)得以可靠地運(yùn)作。

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