伴隨著經(jīng)濟的發(fā)展及科學技術(shù)的進步，儀表自動化控制技術(shù)發(fā)展日漸成熟，在越來越多的領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮了重要的作用，本文就儀表自動化控制系統(tǒng)故障與維護技術(shù)展開探討。

　　《自動化與儀器儀表》Automation&Instrumentation(月刊)1981年創(chuàng)刊，由重慶市自動化與儀器儀表學會和重慶工業(yè)自動化儀表研究所主辦，其特點是學術(shù)水平較高、實用性強、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)負責人員應(yīng)充分意識到儀表自動化控制系統(tǒng)故障維護的重要性，并對存在的故障進行分析。基于此，文章　　儀表自動化控制系統(tǒng)由于受到多種內(nèi)在與外在因素的影響，無可避免地出現(xiàn)各種故障問題，嚴重影響了系統(tǒng)設(shè)備的使用功能，進而阻礙生產(chǎn)的正常運作，影響企業(yè)的經(jīng)濟效益。可見，針對儀表自動化控制系統(tǒng)存在的故障，找出維護技術(shù)，不斷提升故障診斷、維護技術(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)實意義。

　　1 儀表自動化控制系統(tǒng)的常見故障

　　所謂儀表自動化控制系統(tǒng)故障，主要是指系統(tǒng)在運作的過程中出現(xiàn)問題，導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常運作，影響系統(tǒng)和生產(chǎn)的正常運行。一般來說，儀表自動化控制系統(tǒng)常見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大，超出了元件本身的容差，那么系統(tǒng)就會引起故障，這種故障會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)的故障被稱為溫度控制儀表系統(tǒng)故障。當溫度控制儀表出現(xiàn)故障時，我們可以看到儀表測量會滯后。如果工藝條件發(fā)生不正常變化就會損壞一次測量元件，那么測量值就會發(fā)生一種突然變化，這種變化被稱為測量元件故障。出現(xiàn)上述問題時，可以通過以下方法判斷：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)值嚴重不符合實際情況，就可以判斷該故障出現(xiàn)在一次測量元件和測量回路上;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)的運行過程中，我們可以對流量大小進行測試。一般來說，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現(xiàn)場儀表的檢查力度，如果沒有發(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)堵塞問題，而這些問題一般都是因為人為操作不當或者是介質(zhì)結(jié)晶參數(shù)不對所造成的。正常情況下，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)堵塞的大多是因為孔板差壓流量計正壓引壓管出現(xiàn)堵塞，維修人員只需要針對性進行檢修即可。再有，當測量儀表的指示值處于最大狀態(tài)，與之對應(yīng)的檢測儀表指示也隨之處于最大狀態(tài)時，維護人員可以人工手動調(diào)試調(diào)節(jié)閥開度來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頻率過高，維護人員就可以把控制狀態(tài)改為手動調(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，則需要對檢測儀表進行檢查，觀察儀表是否處于正常的指標狀態(tài)。維護人員可以采用手動的液位控制方式，觀察液位在操作過程中的變化，并根據(jù)液位的變化來對故障點的位置進行判斷，以找出精準的區(qū)間范圍，如果液位的變化不隨手動調(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，那么可能是由于測量元件和變送故障而引發(fā)的，具體可根據(jù)實際測量方式及儀表類型對故障予以排查。

　　第二，當液位控制指示和現(xiàn)場的儀表指示不配套時，如測量方式為導(dǎo)壓管差壓測量，那么就需要對負壓導(dǎo)壓管的封液情況進行檢查，如果出現(xiàn)側(cè)漏、滲漏等問題，對負壓導(dǎo)壓管進行灌注封液即可。

　　第三，當液位控制儀表的頻率波動比較頻繁時，就需要和工藝操作系統(tǒng)結(jié)合起來對液位容量進行檢測，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

　　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)致閥門處于失效開或關(guān)狀態(tài)，針對這種情況只能更換膜片;第二，整個儀表自動化系統(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，維護人員可以把閥門定位器重新整定或更換新定位器，使用新的調(diào)節(jié)閥進行工作;第三，由于工藝流體長時間沖刷閥芯而導(dǎo)致閥門內(nèi)漏，這時需要補焊或更換閥芯主要元件直到閥門恢復(fù)正常使用。

　　2 防止控制系統(tǒng)故障的相關(guān)技術(shù)

　　2.1 微機自診斷技術(shù)

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

　　2.2 冗余技術(shù)

　　在儀表自動化控制系統(tǒng)的運行過程中，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型功能硬件一對或多個并聯(lián)在一起，工作時平分工作負荷或一用一熱備，當有一個設(shè)備故障時另一個設(shè)備會承擔全部工作負荷正常工作。以工廠冗余服務(wù)器為例，兩個服務(wù)器同時承擔著系統(tǒng)內(nèi)的全部數(shù)據(jù)保存和運算，當有一臺服務(wù)器被認為關(guān)掉或故障時系統(tǒng)就會將所有數(shù)據(jù)運算分配給另一臺服務(wù)器獨自承擔以保證系統(tǒng)正常運行。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)場儀表冗余等，它們對生產(chǎn)和設(shè)備的安全運行性發(fā)揮著積極的作用。在現(xiàn)代化信息技術(shù)的推動作用下，冗余技術(shù)不僅能夠?qū)�控制系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)的故障自動進行檢測并做出切換動作，而且能夠?qū)�控制系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)的故障自動進行檢測并通過人機界面報錯，它一方面有助于維護技術(shù)人員快速及時對系統(tǒng)設(shè)備進行維護、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1oo2(二選一)、1oo3、2oo3的方式對冗余硬件進行表決。這一應(yīng)用的目的是為系統(tǒng)提供更高的可靠性，同時降低非必要設(shè)備連鎖對生產(chǎn)造成影響的可能性。1oo2這種方法是將兩個測量儀表安裝在同一被測介質(zhì)，分別把各自測得的信號值變送給DCS作表決計算，當有一塊儀表或該表回路故障時就會引發(fā)連鎖，它提高了系統(tǒng)的安全性，但也會增加系統(tǒng)的誤動作幾率。1oo3和2oo3原理相似，即現(xiàn)場用三臺測量儀表測量同一個被測值，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。即當有兩塊表同時有問題時才引發(fā)連鎖動作，它的優(yōu)點是減小了設(shè)備的誤動作，但卻又增加了控制成本。當然系統(tǒng)做出這些表決之前會有提前顯示偏差報警，這樣可以給維修技術(shù)人員做提前預(yù)判以便應(yīng)對突發(fā)生產(chǎn)或安全事故。

　　2.3 監(jiān)測模型分析技術(shù)

　　監(jiān)測模型分析技術(shù)是儀表自動化控制系統(tǒng)故障維護的關(guān)鍵性技術(shù)之一，對于全面把握設(shè)備的運作情況、及時準確診斷故障、提高設(shè)備的安全可靠性都有著十分重要的意義。通過建立監(jiān)控模型，預(yù)先對控制系統(tǒng)的運作過程有一個全面而具體的掌握，能在一定程度上保證整個系統(tǒng)運作的安全與可靠運行。監(jiān)控模型中的監(jiān)測途徑主要有如下兩種：一種是在經(jīng)過深入的理論研究后，以理論知識為基礎(chǔ)，建立相對應(yīng)的數(shù)學建模，并通過被建立的數(shù)學模型對實際模型進行預(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;二是通過先前實驗數(shù)據(jù)來獲取各種故障波形，研究各種系統(tǒng)設(shè)備故障的波形輸出，對這些故障的規(guī)則進行總結(jié)判別。通過對系統(tǒng)運行狀況的監(jiān)測與分析，不僅可以及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的故障或隱患，而且有助于消除設(shè)備的使用風險和可靠問題。

　　2.4 實時遠程監(jiān)控技術(shù)

　　儀表遠程監(jiān)控技術(shù)是實現(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，并對儀表測量數(shù)據(jù)的正確性進行分析，實現(xiàn)對生產(chǎn)測量風險的及時評估。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的到來，實時遠程儀表監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)誕生，如可實現(xiàn)跨國跨地域的遠程控制中心，它為順利實現(xiàn)企業(yè)的安全生產(chǎn)及高績效生產(chǎn)目標奠定堅實的基礎(chǔ)。

　　3 結(jié)語

　　綜上所述，儀表自動化控制系統(tǒng)對于各個行業(yè)來說有著非常重要的影響作用，尤其是工業(yè)制造類，它對于企業(yè)的整個生產(chǎn)運行起著安全高效的作用。伴隨著現(xiàn)代化科學技術(shù)的高速發(fā)展，儀表自動化控制系統(tǒng)故障也日趨復(fù)雜，只有從其常見的故障入手并努力接受學習新技術(shù)，找出針對性的解決措施，才能把故障扼殺在萌芽階段，確保系統(tǒng)得以可靠地運作。

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