1、引言
化工生产过程中经常出现仪表故障现象,由于检测与控制过程中出现的故障现象比较复杂，正确判断、及时处理生产过程中仪表故障，不但直接关系到化工生产的安全与稳定，同时，也涉及到化工产品的质量和消耗，而且也最能反映出仪表维护人员的实际工作能力和业务水平，也是仪表维护人员能否获得工艺操作人员信任，彼此配合密切的关键。
2、仪表故障判断思路
由于化工生产操作管道化、流程化、全封闭等特点，尤其是现代化的化工企业自动化水平很高，工艺操作与检测仪表密切相关，工艺人员通过检测仪表显示的各类工艺参数，诸如反应温度、物料流量、容器的压力和液位、原料的成分等来判断工艺生产是否正常，产品的质量是否合格，根据仪表指示进行加量或减产，甚至停车。
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2.1 温度检测故障判断
故障现象：温度指示不正常，偏高或偏低，或变化缓慢甚至不变化等。
以热电偶作为测量元件进行说明。首先应了解工艺状况，可以询问工艺人员被测介质的情况及仪表安装位置，是在气相还是液相或其它的工艺状况。因为是正常生产过程中的故障，不是新安装的热电偶，所以可以排除热电偶补偿导线极性接反、热电偶和补偿导线不配套等因素。排除上述因素后可以按图1的思路进行判断和检查。
图1 温度检测故障判断
2.2 流量检测故障判断
故障现象：流量指示不正常，偏高或偏低，或指示为零、指示波动。
以差压式流量变送器为例(1151D)。仪表维护人员在处理故障时，应向工艺操作人员了解故障情况，了解工艺情况，如被测介质情况，机泵情况以及工艺流程等。通过对工艺开车情况的详细了解，故障处理可以按图2所示思路进行判断和检查。
图2 流量检测故障判断
2.3 压力检测故障判断
故障现象：某一化工容器压力指示不正常，偏高或偏低，或指示为零或不变化。
以电动压力变送器为例(3051C)。首先应了解被测介质是气体、液体还是蒸汽，了解工艺开车情况和简单工艺流程，根据对工艺情况的了解和仪表故障现象来进行仪表故障判断和处理。有关故障判断及处理可按图3的思路来进行检查。
图3 压力检测故障判断
2.4 液位检测故障判断
故障现象：液位指示不会变化，偏高或偏低，或无指示。
以差压式液位变送器为检测仪表。首先要了解工艺状况、工艺介质，被测对象是精馏塔、反应釜，还是储罐(槽)、反应器。用差压式液位计测量液位，往往同时配置玻璃液位计，工艺操作人员以现场玻璃液位计为参照判断差压式液位变送器所测量值指示偏高或偏低，因为玻璃液位计比较直观。而仪表维护人员应根据工艺状况和仪表故障现象进行判断和检查。有关液位(物位)检测故障判断思路可以参照图4进行。
图4 液位检测故障判断
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p; 2.5 简单控制系统故障判断故障现象：控制系统不稳定，输入信号波动大。
以流量简单控制系统为例，控制系统由电动差压变送器、单回路调节器和带电气阀门定位器的气动薄膜调节阀组成。在处理这类故障时，仪表维护人员应很清楚该流量控制系统的组成情况，要了解工艺情况，如工艺介质，简单工艺流程，是加料流量还是出料流量或是塔的回流量；是液体、气体还是蒸汽。处理故障步骤详见图5。
图5 控制系统故障判断
2.6 调节阀常见故障及原因分析
在化工生产过程中，调节阀的结构相对于自动调节系统的其他环节较为简单，但是它直接与工艺介质接触，因而故障率较高。调节阀在使用过程中有以下几种常见故障：
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(2) 调节阀动作正常，但不起调节作用：原因是阀芯脱落，此时，虽然阀杆动作正常，但阀芯不动，因此无调节作用。一般表现为，对于正作用气关阀和反作用气开阀，调节阀总处于关闭状态，无法开启；对于正作用气开阀，调节阀总处于全开状态，无法关闭。另外，管道堵塞也会出现调节阀不起调节作用的现象。
(3) 调节阀不稳定或产生振荡：原因可能是调节阀口径选得过大，经常在小开度下工作，或单座阀介质在阀内流动方向与关闭方向相同。在阀芯与衬套严重磨损的情况下，也可使调节阀在任何开度都发生振荡。附近有振荡源，是调节阀振荡的一个外界因素。
(4) 调节阀动作迟钝或跳动：由于密封填料老化或干枯，使阀杆与填料的干摩擦增大，会造成动作迟钝或跳动。有时也可能因阀体内含有粘性大的污物以及堵塞、结焦等情况而引起的。膜片及“O”型密封圈等处泄漏也会引起动作迟钝，但这往往表现为单方向动作迟钝。
(5) 调节阀泄漏量大：主要原因是阀芯与阀座腐蚀、磨损而造成。有时也可能因阀体内有异物，阀芯被垫住关不严，造成泄漏量大。
(6) 其它原因：调节阀阀门定位器故障或调节器故障也可能引起调节阀不动作等其它的故障。
3、仪表常见故障处理实例
在化工生产过程中，仪表检测所涉及的工艺参数比较多，为了更好的说明怎样判断和处理仪表故障，在这里以生产过程中所处理的温度和液位的一些故障实例为例来进行说明。
3.1 温度检测故障处理
3.1.1 温度指示为零
（1） 工艺过程：温度指示系统，采用热电偶作为测温元件，用温度变送器把信号转变成标准的4-20mA信号送给DCS显示。
（2） 故障现象：DCS系统上温度显示为零。
（3） 分析与判断：首先对DCS系统的模块输入信号进行检查，测得输入信号为4mA，这说明温度变送器的输出信号为4mA。为了进一步判断故障是出在温度变送器，还是在测温元件，对热电偶的mv信号进行测量，从测得mv信号得知，测温元件没有问题，这说明温度变送器存在故障。由于温度变送器存在故障致使温度变送器的输出为4mA，致使温度在DCS系统上显示值为零。
（4）处理方法：找到问题，其处理方法就是把温度变送器送检修理，如送检后不能修复，唯一的方法就是更换一台温度变送器。
3.1.2 控制室温度
指示比现场温度指示低(1) 工艺过程：温度指示调节系统，采用热电偶作为测温元件，除热电偶外，在装置上采用双金属温度计就地显示。
(2) 故障现象：控制室温度指示和现场就地温度指示不符，控制室温度指示比现场温度指示低50℃。
(3) 分析与判断：双金属温度计比较简单、直观，首先从控制室温度指示入手。在现场热电偶端子处测量热电势，对照相应温度，确定偏低，说明不是调节器指示系统有故障，问题出在热电偶测温元件上。抽出热电偶检查，发现在热电偶保护套管内有积水。积水造成下端短路，一则热电势减小，二则热电偶测量温度是点温，即热电偶测温点的温度，由于有积水，积水部分短路，造成热电偶测量点变动，引起测量温度变化。
(4) 处理方法：就是将保护套管内的水分充分擦干或用仪表空气吹干，热电偶在烘干后再安装。
3.1.3 温度指示不会变化
（1）工艺过程：硫酸焚硫炉温度指示，共有三点温度分别来测量炉头、炉中、炉尾温度，用热电偶作为测温元件，信号直接送DCS系统显示。
（2）故障现象：三点温度中有一点温度指示不会变化，而其它两点温度指示正常。
（3）分析与判断：三点温度同时测量焚硫炉温度，其中两点正常，而另外一点示值不会变化，说明该点温度的示值确实存在问题。首先在盘后测量该点温度的mv信号，从测得的值来看，热电偶不存在问题，在对现场的热电偶进行检查，也没有发现问题，为了进一步确认，把该点温度接至显示正常的另外两点温度的通道上，温度指示正常。这说明该点温度的测温元件没有问题，问题出在模块输入通道或系统组态上。在随后对系统组态检查时，发现该点温度的组态模块输出参数处于手动状态。由于组态模块输出参数处于手动状态，致使模块输出值一直保持不变，导致该温度指示值不会变化。
（4）处理方法：找到问题，处理方法就比较简单了，把组态模块输出参数置于自动状态，问题得到解决，温度指示恢复正常。
3.2 物位检测故障处理
3.2.1 锅炉汽包液位指示不准
（1）工艺过程：锅炉汽包液位指示，采用差压变送器检测液位，同时在汽包另一侧安装玻璃板液位计。
（2）故障现象：开车时，差压变送器输出比玻璃板液位计指示高很多。
（3）分析与判断：采用差压变送器检测密闭容器液位时，导压管内充满冷凝液，用100%负迁移将负压室内多于正压管内的液柱迁移掉，使差压变送器的正负压力差△P=r*h,h为液位高度，r为水的密度。差压变送器的量程就是Hr ，Ｈ为汽包上下取压阀门之间的距离。调校时，水的密度取锅炉正常生产时沸腾状态的值，r＝0.76。锅炉刚开车时，锅炉内温度、压力没有达到设计值，此时水的密度r＝0.98，虽然h不变，但h*r的值增大，△P=r*h,差压变送器的压差增大，变送器输出增加。玻璃板液位计只和h有关，所以它指示正常，从而出现差压变送器指示液位高度大于玻璃板液位计高度。
(4) 处理方法：这种情况是暂时现象，过一段时间锅炉达到正常运行时，两表指示就能达到一致，所以不必加以处理。但要和工艺操作人员解释清楚。在这里，要注意一点，由于仪表人员解释不清楚这个现象产生的原因，而工艺操作人员又坚持要两表指示一致，为了达到一致，仪表人员将差压变送器零位下调，直至两表指示一致。待锅炉运行一段时间后，要记住将变送器的零位调回来，否则，就会出现差压变送器的测量值指示偏低。
3.2.2 电极点水位计显示仪表少数指示灯常亮
（1）工艺过程：电极点水位计测量锅炉汽包液位。
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nbsp; （2）故障现象：显示(二次)仪表出现少数指示灯常亮故障。（3）分析与判断：电极点水位计是利用被测介质液相(水)和气相(蒸汽)导电率差异大的特点，使得汽包测量筒上的电极在浸入气相(蒸汽)中对筒体的阻抗发生数量级的变化，从而将被测容器的液位转化为电量信号，再经放大处理后，由指示仪表上一串指示灯的“亮”或“灭”来指示液位高度范围。
（4）处理方法：应先判断是指示仪表故障还是电极故障所引起的。断开指示仪表上常亮指示灯所对应的接线，若指示灯继续常亮，则故障应在指示仪表，否则应检查电极回路；若断开指示仪表上常亮指示灯对应电极的接线，指示灯灭，说明电极回路存在问题，则首先可以对电极点测量筒冲先排污，排除电极绝缘端子因沾污物而发生的故障。若故障还未消除，则可在停运测量筒的情况下拆下电极，检查电极内外极之间的绝缘电阻，一般属于绝缘电阻太低引起的故障，需重新更换电极。更换电极时，电极的额定工作压力、工作温度和长度应与锅炉汽包水位测量筒设计参
3.2.3 合成氨铜塔液位波动大(时高时低)，指示不稳
（1）工艺过程：由一台核液位计与控制室控制系统组成铜塔液位调节系统。
（2）故障现象：在生产过程中，铜塔液位指示不稳，时高时低，导致调节系统失调，影响了工艺的正常操作。
（3）分析与判断：铜塔液位控制系统是保证铜塔液位控制在有效范围，如果液位高于控制范围高限，将引起压缩机带液，液位低于控制范围低限，那么高压气体进入低压系统，后果将不堪设想。工艺要求该液位调节系统必须灵、准、稳，如果铜塔液位不稳，则不能达到系统正常控制的目的。根据故障判断思路进行检查，首先把调节系统打在手动位置进行手动调节，看液位是否能稳定下来，从而来判断到底是液位计故障，还是调节器或调节阀故障。通过手动调节，液位逐渐稳定，没有再出现波动。这说明核液位计及调节阀没有问题，液位出现波动是由于调节系统的PID参数设置不当所引起的。
（4）处理方法：把调节系统打在手动位置进行调节，待工艺状况及液位指示稳定后，对调节系统的PID参数重新整定，然后，把调节系统恢复到自动控制，通过观察记录曲线看PID参数的设置是否合理。通过对调节系统PID参数的整定，该问题得到解决。
4、结束语
通过对化工生产过程中仪表故障判断思路的论述及相应的仪表故障处理实例的举例，说明了怎样在生产过程中检查和处理仪表的故障，对怎样处理和判断仪表常见故障提供了一种工作思路和方法。由于仪表检测与控制过程中出现的故障现象比较复杂，正确判断、及时处理生产过程中仪表故障，是仪表维护人员必须具备的能力。只有在工作实践中不断的学习、不断的总结经验，这样才能提高自己的工作能力和业务水平。
