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仪表指示异常,仪表系统故障诊断及案例分析!
来源:[中国机电一体化技术应用协会工程技术发展中心] | 发布时间:2020-08-04 10:48:17
仪表指示出现异常现象(指示偏高、偏低、不变化、不稳定等),本身包含两种因素:工艺,仪表正确地反映出工艺异常情况;仪表,由于仪表(测量系统)某一环节出现故障而导致工艺参数指示与实际不符。这两种因素总是混淆在一起,很难马上判断出故障到底出现在哪里?

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在对化工仪表故障处理时,首先要排除仪表故障,对化工生产工艺进行分析,因为只有这样才能够保证化工生产线的安全运行,如果发现出现故障的为化工仪表,则需对仪表进行进一步的功能测试,发现仪表问题对其进行部件更换,再经测试后,符合工作要求对其进行更换。

哪些情况是仪表系统故障?

如果仪表记录曲线为一条死线(一点变化也没有的线称死线),或记录曲线原来为波动,现在突然变成一条直线,故障很可能在仪表系统。

因为目前记录仪表大多是DCS计算机系统,灵敏度非常高,参数的变化能非常灵敏的反应出来。此时可人为地改变一下工艺参数,看曲线变化情况。如不变化,基本断定是仪表系统出了问题;如有正常变化,基本断定仪表系统没有大的问题。

变化工艺参数时,发现记录曲线发生突变或跳到最大或最小,此时的故障也常在仪表系统。

当发现DCS显示仪表不正常时,可以到现场检查同一直观仪表的指示值,如果它们差别很大,则很可能是仪表系统出现故障。


故障出现以前仪表记录曲线一直表现正常,出现波动后记录曲线变得毫无规律或使系统难以控制,甚至连手动操作也不能控制,此时故障可能是工艺操作系统造成的。

流量仪表故障

当流量计指标达到最大值,通常检测仪表也会指示最大。

  • 此时可通过手动来调节遥控调节阀的大或小,若流量值下降则通常是工艺操作引起的;

  • 如果流量值不下降,那么说明是仪表系统的问题,这时需检查仪表信号传送系统、测量引压系统、流量控制仪表系统的调节阀是否正常。

当流量仪表指示值较频繁地波动时,可把自动控制改为手动。

  • 若波动变小,那么是PID 参数不合适或者是仪表方面的故障。

  • 如果仪表波动不减小,则是工艺流程的操作原因。

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案例一

电磁流量计显示归零的问题。

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电磁流量计在化工生产线中的应用是对化工生产过程所产生的电磁波进行监视,目的是为了能够保证化工设备运行所产生的电磁波在可控范围内。

分析:

首先,确认有流体经过,确认后,可通过以下方法判断故障原因。

1.流向与流体实际流向相反;

2.流体没有满管,有气泡。某些流量计在不满管或空管时,在显示屏上有提示;

3.表头(变送器)与电极接线断路或虚接;

4.没有设置流量计参数,如量程等;

5.由于感应装置长期暴漏在外,容易受到环境的影响,当感应装置因受潮或者被雨水侵袭,感应装置线路盒出现故障,励磁线圈与地面绝缘电阻降低,这会导致所感应到的电磁流量与实际流量不符。

当感应装置出现故障后,显示装置因无法获得准确数据而出现显示回零的现象或者是出现较大的感应值波动问题。

解决方案:

1.确定流向与流体实际流向相同;

2.确定流体满管;

3.检查表头(变送器)与电极接线;

4.检查流量计参数,如量程等;

5.将传感器的接线盒进行吹干,将其中的水分清除,保证线路的干燥,由于感应器置于室外,所以对于传感器的接线盒应采用完整密封进行处理,可以采用绝缘硅胶或者是绝缘线盒对其封装,以防止其受到雨水的侵袭或者是受潮。

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案例二

差压流量计显示值与实际偏差较大。

分析:

1.导压管堵塞;

2.三阀组漏气;

解决方案:

1.被测气体为腐蚀性气体,锈渣积存在导压管,打开排放阀排渣;被测气体含水,冬天易冻,加热融化冰,做好保温伴热。

2.导压管与三阀组接头处漏气,更换垫片;三阀组内漏,高压室与低压室通气,更换三阀组。

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案例三

气流量现场仪指示与主控显示仪指示差距较大问题。

化工生产气流量现场仪是对化工厂生产所产生的可燃性气体气流量值的监视,其可以分为现场气流量显示仪和主控室显示仪两部分,如果气流量检测仪器正常工作的情况下,其现场仪与主控显示仪所显示的数据差距在一定的范围内通常为300m3/h。

分析:

对化工厂化工炉炉原料气流量现场仪与主控显示仪表指示差距较大问题进行分析;

其出现故障主要是由于主控流量显示值所显示的数值是经过温差补偿而获得数据,其相对于现场仪有300m3/h差值为正常现象,但是如果这个偏差值超过了1000m3/h,则表明炉原料的气流量现场仪或者是主控流量显示仪出现了问题。

解决方案:

对其进行处理应首先排除因温差补偿环节问题,如果化工工艺正在串脱硫槽,这时出现的温差补偿脱硫槽出口温度下降了50摄氏度,主显示屏所显示的气流量比化工炉原料气流现场仪显示的气流量差值较大也属于正常现象。

但是如果不是因为此原因所导致的仪表指示差距大的问题则需要对仪表性能进行进一步的测试。

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案例四

某公司炼油装置渣油测量使用的都是美国伟业公司的WFV系列靶式流量计,现将故障分析处理总结如下。

一次操作人员在操作过程中将调节阀阀位由35%开到65%时,流量计指示由50%达到100%,以后不论是开阀还是关阀流量计都是100%。

分析:

焊渣卡在靶板上使靶板上所受的作用力增加变送器指示100%。

靶式流量计原理如下:

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它有一根不锈钢杠杆,一端固定圆靶,另一端连着两对压敏电阻(它们构成电桥的四个臂)。

当介质流动时,流动质点冲击靶,使靶产生位移(约2-3mm),经不锈钢杠杆传递到转换器中的压敏电阻应变片。

由于应变片A2、A4朝着介质流动方向,A1、A3背着介质流动方向,所以当靶上受力后,A2、A4受压电阻减小,A1、A3受拉电阻增加,于是电桥失去平衡,产生与流速成平方正比的电信号。

即:

  E=KF

  F=ζAρV2/2

  E:电压信号;F:靶板上所受的作用力;K:比例系数;ζ:阻尼系数;A:靶板面积;ρ:流体密度;V:流体流速

解决方案:

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1.了解工艺人员工艺操作没有发生改变。

2.通知工艺改走副线,将前后截止阀关闭,放空阀打开。变送器仍指示100%。

3.测量惠斯通电桥四根信号线的电阻均正常。(在断电的情况下,将绿、白、红、黑四根信号线与变送器断开连接,然后用电阻表分别连接其中两根信号线,逐一检查。其检测值应该分别是350欧姆或者262欧姆两个数值。)

4.检查信号线与外壳之间也没有漏电。(即用电阻表测量任何一根信号线与外壳之间的电阻,如果测量值在10兆欧姆以上或者显示无穷大,则没有漏电。如果小于这一数值,则信号线内部可能有水分渗入,此时需要将外层的防护泥去掉,将靶式流量计吹干,然后再重新加上防护泥。)

5.在没有介质流动的情况下,检查所有参数设置都正常。

6.检查仪表接线均正常。

7.将流量计从管道上取下来,经检查有一颗焊渣卡在靶板上。造成变送器指示100%。清除焊渣后回装正常。

物位检查仪表

液位控制仪表系统指示值变化到最大或最小。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,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。

差压式液位控制仪表指示和现场直读式指示仪表指示对不上。首先检查现场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。

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:

  • 容量大一般是仪表故障造成;

  • 容量小,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。

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案例五

ENRAF伺服液位计的液位值经常在某个同样高度的点不变。

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工作原理

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测量原理

分析:

1.稳液管在安装的时候不垂直。

2.稳液管内壁焊缝不光滑。

3.稳液管内壁腐蚀,有毛刺。

解决方案:

1.把磁鼓上的钢丝剪掉一截,使浮子落到罐中心高度的时候,钢丝也恰好在磁鼓中间缠绕。浮子的上下运动过程中会有一定的水平位移,以中间高度为基准,浮子上下的时候分别向两边偏离,这样偏离的值就会少一些。

2.把表头换一个方向安装。把表头换一个方向,那么浮子上下运动导致的水平位移就不会在毛刺的方位上。

3.把浮子更换为45m m直径的浮子。浮子的直径有45m m、90m m、110m m3种尺寸,直径越大,精度越高,但也越容易被卡住。当选用45mm浮子的时候,这种浮子属于细长型浮子,即便接触毛刺也很容易歪斜脱钩,克服卡住的现象。

4.重新校验力传感器,测量浮子重量,重新计算设置合适的S1值。如果浮子的重量偏差很多,那么有可能是力传感器不准导致的。

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案例六

液位变送器显示液位长时间,与实际不符。检查根部阀内是否有结晶物。

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案例七

静压液位计显示的液位与实际不符。探头长时间沉在容器底部,淤泥堆积,压力不变。

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案例八

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软线缆的雷达液位计、射频导纳液位计测不到液位。线缆长时间摆动,摩擦断开。

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案例九

磁翻板液位计显示液位不动,浮子卡住,打开检查;磁柱没有翻转,用磁笔翻转。

压力检查仪表

当容器压力指示偏低、偏高或者不变化时,首先要了解被测介质是气体、液体还是蒸汽,了解简单的工艺流程。

压力控制系统仪表指示出现快速振荡波动时,首先检查工艺操作有无变化,这种变化多半是工艺操作和调节器PID 参数整定不好造成。

压力控制系统仪表指示出现死线,工艺操作变化了压力指示还是不变化, 一般故障出现在压力测量系统中:

首先检查测量引压导管系统是否有堵的现象,不堵,检查压力变送器输出系统有无变化,有变化,故障出在控制器测量指示系统。

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案例十

隔膜压力表或带法兰压力变送器测量压力不准确,压力偏大、不归零。

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分析:

若无其他原因,可检查垫片是否压住膜片。

解决方案:

膜片为耐腐蚀材质,一般外圆焊在法兰上,法兰材质一般为不耐腐蚀的不锈钢。

垫片要压在焊口上, 但垫片内径不能太小, 否则会压住膜片, 要选择合适内外径的垫片。膜片一般与法兰平齐,也有内凹法兰,建议选用与法兰平齐的膜片。

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案例十一

某石化企业一裂解汽油压力检测系统中测压导管由于保温伴热关闭不久,出现压力指示回零,控制阀关死,裂解塔不出料,因塔液位太高造成停车事故。

分析:

由于该系统平时运行时压力波动较大,采用了开大一次取压阀,用针阀控制阻力的办法,可以减小仪表指示的波动。由于仪表工不了解该表的具体情况启动仪表指示波动太大即把一次取压阀关小。

因为一次取压阀口径比较大,很难控制,一旦一次取压阀关小到压力指示波动在允许范围内时,实际上该阀门已基本处于全关位置,而平时也没有注意到这个问题,当关闭保温后,即出现指示为零,控制阀全关现象。

原因在于保温蒸汽关闭后,导压管冷却了,导压管内原来全部汽化的介质冷凝成液体体积减小、压力骤降(几乎为零),如取压阀门没有关死,介质冷凝成液体体积减小、塔内介质向导管中补充,才使仪表受压与塔内压力一致。

阀门关死变成一个封闭容器,由于保温时介质处于汽化状态,压力较高或不变当温度变低时,介质液化压力变小,指示回零。仪表信号为零,通过调节器使控制阀全关,致使塔液位迅速上升而造成停车事故。

解决方案:

打开一次取压阀,指示恢复正常。应当注意对一些压力较大的检测控制系统常常通过节流阻力来减小检测波动,但阻力要控制适当,否则就会出现上述故障,造成严重后果。

温度检查仪表

温度指示不正常通常指指示偏高、偏低或者变化缓慢甚至不变化等。分析温度控制仪表系统故障时,要注意两点:该系统仪表多采用电动仪表测量;指示、控制该系统仪表的测量往往滞后较大。

温度仪表系统的指示值突然变到最大或最小,一般为仪表系统故障,因为温度仪表系统测量滞后较大,不会发生突然变化,此时的故障原因多是热电偶、热电阻、补偿导线断线或变送器放大器失灵。

温度控制仪表系统指示出现快速振荡现象,多为控制参数PID 调整不当造成。

温度控制仪表系统指示出现大幅缓慢的波动,很可能是工艺操作变化引起的。如果当时工艺操作没有变化,则很可能是仪表控制系统本身的故障。

温度控制系统本身的故障。

  • 检查调节阀输入信号是否变化,输入信号不变化,调节阀动作,调节阀膜头膜片漏了。

  • 检查调节阀定位器输入信号是否变化,输入信号不变化,输出信号变化,定位器有故障。

  • 检查定位器输入信号有变化,再查调节器输出有无变化,如果调节器输入不变化,输出变化,此时是调节器本身的故障。

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案例十二

工业热电阻的常见故障是工业热电阻断路和短路。一般断路更常见,这是因为热电阻丝较细所致。

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分析:

断路和短路是很容易判断的,可用万用表的“×1Ω”档,如测得的阻值小于R0,则可能有短路的地方;若万用表指示为无穷大,则可判定电阻体已断路。

解决方案:

电阻体短路一般较易处理,只要不影响电阻丝长短和粗细,找到短路处进行吹干,加强绝缘即可。电阻体断路修理必须要改变电阻丝的长短而影响电阻值,为此以更换新的电阻体为好;

若采用焊接修理,焊接后要校验合格后才能使用。热电阻测温系统在运行中常见故障及处理方法如下表:

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