發布日期：2022-07-14 點擊率：47
一、引言
化工生產過程中經常出現儀表故障現象,由于檢測與控制過程中出現的故障現象比較復雜,正確判斷、及時處理生產過程中儀表故障,不但直接關系到化工生產的安全與穩定,同時,也涉及到化工產品的質量和消耗,而且也最能反映出儀表維護人員的實際工作能力和業務水平,也是儀表維護人員能否獲得工藝操作人員信任,彼此配合密切的關鍵。
二、儀表故障判斷思路
由于化工生產操作管道化、流程化、全封閉等特點,尤其是現代化的化工企業自動化水平很高,工藝操作與檢測儀表密切相關,工藝人員通過檢測儀表顯示的各類工藝參數,諸如反應溫度、物料流量、容器的壓力和液位、原料的成分等來判斷工藝生產是否正常,產品的質量是否合格,根據儀表指示進行加量或減產,甚至停車。
儀表指示出現異常現象(指示偏高、偏低,不變化,不穩定等),本身包含兩種因素:一是工藝因素,儀表正確的反映出工藝異常情況；二是儀表因素,由于儀表(測量系統)某一環節出現故障而導致工藝參數指示與實際不符。這兩種因素總是混淆在一起,很難馬上判斷出故障到底出現在那里。儀表維護人員要提高儀表故障判斷能力,除了對儀表工作原理、結構、性能特點熟悉外,還需熟悉測量系統中每一個環節,同時,對工藝流程及工藝介質的特性、化工設備的特性應有所了解,這能幫助儀表維護人員拓展思路,有助于分析和判斷故障現象。
1、溫度檢測故障判斷
故障現象:溫度指示不正常,偏高或偏低,或變化緩慢甚至不變化等。
以熱電偶作為測量元件進行說明。首先應了解工藝狀況,可以詢問工藝人員被測介質的情況及儀表安裝位置,是在氣相還是液相或其它的工藝狀況。因為是正常生產過程中的故障,不是新安裝的熱電偶,所以可以排除熱電偶補償導線極性接反、熱電偶和補償導線不配套等因素。排除上述因素后可以按圖1的思路進行判斷和檢查。
圖1溫度檢測故障判斷
2、流量檢測故障判斷
故障現象:流量指示不正常,偏高或偏低,或指示為零、指示波動。
以差壓式流量變送器為例(1151D)。儀表維護人員在處理故障時,應向工藝操作人員了解故障情況,了解工藝情況,如被測介質情況,機泵情況以及工藝流程等。通過對工藝開車情況的詳細了解,故障處理可以按圖2所示思路進行判斷和檢查。
圖2流量檢測故障判斷
3、壓力檢測故障判斷
故障現象:某一化工容器壓力指示不正常,偏高或偏低,或指示為零或不變化。
以電動壓力變送器為例(3051C)。首先應了解被測介質是氣體、液體還是蒸汽,了解工藝開車情況和簡單工藝流程,根據對工藝情況的了解和儀表故障現象來進行儀表故障判斷和處理。有關故障判斷及處理可按圖3的思路來進行檢查。
圖3壓力檢測故障判斷
4、液位檢測故障判斷
故障現象:液位指示不會變化,偏高或偏低,或無指示。
以差壓式液位變送器為檢測儀表。首先要了解工藝狀況、工藝介質,被測對象是精餾塔、反應釜,還是儲罐(槽)、反應器。用差壓式液位計測量液位,往往同時配置玻璃液位計,工藝操作人員以現場玻璃液位計為參照判斷差壓式液位變送器所測量值指示偏高或偏低,因為玻璃液位計比較直觀。而儀表維護人員應根據工藝狀況和儀表故障現象進行判斷和檢查。有關液位(物位)檢測故障判斷思路可以參照圖4進行。
圖4液位檢測故障判斷
5、簡單控制系統故障判斷
故障現象:控制系統不穩定,輸入信號波動大。
以流量簡單控制系統為例,控制系統由電動差壓變送器、單回路調節器和帶電氣閥門定位器的氣動薄膜調節閥組成。在處理這類故障時,儀表維護人員應很清楚該流量控制系統的組成情況,要了解工藝情況,如工藝介質,簡單工藝流程,是加料流量還是出料流量或是塔的回流量；是液體、氣體還是蒸汽。處理故障步驟詳見圖5。
圖5控制系統故障判斷
6、調節閥常見故障及原因分析
在化工生產過程中,調節閥的結構相對于自動調節系統的其他環節較為簡單,但是它直接與工藝介質接觸,因而故障率較高。調節閥在使用過程中有以下幾種常見故障:
(1)調節閥不動作:原因可能是沒有信號壓力或雖有信號壓力但膜片裂損,膜片漏氣。也可能是閥芯與閥座或襯套卡死,閥桿彎曲。
(2)調節閥動作正常,但不起調節作用:原因是閥芯脫落,此時,雖然閥桿動作正常,但閥芯不動,因此無調節作用。一般表現為,對于正作用氣關閥和反作用氣開閥,調節閥總處于關閉狀態,無法開啟；對于正作用氣開閥,調節閥總處于全開狀態,無法關閉。另外,管道堵塞也會出現調節閥不起調節作用的現象。
(3)調節閥不穩定或產生振蕩:原因可能是調節閥口徑選得過大,經常在小開度下工作,或單座閥介質在閥內流動方向與關閉方向相同。在閥芯與襯套嚴重磨損的情況下,也可使調節閥在任何開度都發生振蕩。附近有振蕩源,是調節閥振蕩的一個外界因素。
(4)調節閥動作遲鈍或跳動:由于密封填料老化或干枯,使閥桿與填料的干摩擦增大,會造成動作遲鈍或跳動。有時也可能因閥體內含有粘性大的污物以及堵塞、結焦等情況而引起的。膜片及“O”型密封圈等處泄漏也會引起動作遲鈍,但這往往表現為單方向動作遲鈍。
(5)調節閥泄漏量大:主要原因是閥芯與閥座腐蝕、磨損而造成。有時也可能因閥體內有異物,閥芯被墊住關不嚴,造成泄漏量大。
(6)其它原因:調節閥閥門定位器故障或調節器故障也可能引起調節閥不動作等其它的故障。
三、儀表常見故障處理實例
在化工生產過程中,儀表檢測所涉及的工藝參數比較多,為了更好的說明怎樣判斷和處理儀表故障,在這里以生產過程中所處理的溫度和液位的一些故障實例為例來進行說明。
1、溫度檢測故障處理
1)溫度指示為零
(1)工藝過程:溫度指示系統,采用熱電偶作為測溫元件,用溫度變送器把信號轉變成標準的4-20mA信號送給DCS顯示。
(2)故障現象:DCS系統上溫度顯示為零。
(3)分析與判斷:首先對DCS系統的模塊輸入信號進行檢查,測得輸入信號為4mA,這說明溫度變送器的輸出信號為4mA。為了進一步判斷故障是出在溫度變送器,還是在測溫元件,對熱電偶的mv信號進行測量,從測得mv信號得知,測溫元件沒有問題,這說明溫度變送器存在故障。由于溫度變送器存在故障致使溫度變送器的輸出為4mA,致使溫度在DCS系統上顯示值為零。
(4)處理方法:找到問題,其處理方法就是把溫度變送器送檢修理,如送檢后不能修復,唯一的方法就是更換一臺溫度變送器。
2)控制室溫度指示比現場溫度指示低
(1)工藝過程:溫度指示調節系統,采用熱電偶作為測溫元件,除熱電偶外,在裝置上采用雙金屬溫度計就地顯示。
(2)故障現象:控制室溫度指示和現場就地溫度指示不符,控制室溫度指示比現場溫度指示低50℃。
(3)分析與判斷:雙金屬溫度計比較簡單、直觀,首先從控制室溫度指示入手。在現場熱電偶端子處測量熱電勢,對照相應溫度,確定偏低,說明不是調節器指示系統有故障,問題出在熱電偶測溫元件上。抽出熱電偶檢查,發現在熱電偶保護套管內有積水。積水造成下端短路,一則熱電勢減小,二則熱電偶測量溫度是點溫,即熱電偶測溫點的溫度,由于有積水,積水部分短路,造成熱電偶測量點變動,引起測量溫度變化。
(4)處理方法:就是將保護套管內的水分充分擦干或用儀表空氣吹干,熱電偶在烘干后再安裝。重新安裝后,要注意熱電偶接線盒的密封和補償導線的接線要求,防止雨水再次進入保護套管內。
3)溫度指示不會變化
(1)工藝過程:硫酸焚硫爐溫度指示,共有三點溫度分別來測量爐頭、爐中、爐尾溫度,用熱電偶作為測溫元件,信號直接送DCS系統顯示。
(2)故障現象:三點溫度中有一點溫度指示不會變化,而其它兩點溫度指示正常。
(3)分析與判斷:三點溫度同時測量焚硫爐溫度,其中兩點正常,而另外一點示值不會變化,說明該點溫度的示值確實存在問題。首先在盤后測量該點溫度的mv信號,從測得的值來看,熱電偶不存在問題,在對現場的熱電偶進行檢查,也沒有發現問題,為了進一步確認,把該點溫度接至顯示正常的另外兩點溫度的通道上,溫度指示正常。這說明該點溫度的測溫元件沒有問題,問題出在模塊輸入通道或系統組態上。在隨后對系統組態檢查時,發現該點溫度的組態模塊輸出參數處于手動狀態。由于組態模塊輸出參數處于手動狀態,致使模塊輸出值一直保持不變,導致該溫度指示值不會變化。
(4)處理方法:找到問題,處理方法就比較簡單了,把組態模塊輸出參數置于自動狀態,問題得到解決,溫度指示恢復正常。
2、物位檢測故障處理
1)鍋爐汽包液位指示不準
(1)工藝過程:鍋爐汽包液位指示,采用差壓變送器檢測液位,同時在汽包另一側安裝玻璃板液位計。
(2)故障現象:開車時,差壓變送器輸出比玻璃板液位計指示高多。
(3)分析與判斷:采用差壓變送器檢測密閉容器液位時,導壓管內充滿冷凝液,用100%負遷移將負壓室內多于正壓管內的液柱遷移掉,使差壓變送器的正負壓力差△P=r*h,h為液位高度,r為水的密度。差壓變送器的量程就是Hr,H為汽包上下取壓閥門之間的距離。調校時,水的密度取鍋爐正常生產時沸騰狀態的值,r＝。鍋爐剛開車時,鍋爐內溫度、壓力沒有達到設計值,此時水的密度r＝,雖然h不變,但h*r的值增大,△P=r*h,差壓變送器的壓差增大,變送器輸出增加。玻璃板液位計只和h有關,所以它指示正常,從而出現差壓變送器指示液位高度大于玻璃板液位計高度。
(4)處理方法:這種情況是暫時現象,過一段時間鍋爐達到正常運行時,兩表指示就能達到一致,所以不必加以處理。但要和工藝操作人員解釋清楚。在這里,要注意一點,由于儀表人員解釋不清楚這個現象產生的原因,而工藝操作人員又堅持要兩表指示一致,為了達到一致,儀表人員將差壓變送器零位下調,直至兩表指示一致。待鍋爐運行一段時間后,要記住將變送器的零位調回來,否則,就會出現差壓變送器的測量值指示偏低。
2)電極點水位計顯示儀表少數指示燈常亮
(1)工藝過程:電極點水位計測量鍋爐汽包液位。
(2)故障現象:顯示(二次)儀表出現少數指示燈常亮故障。
(3)分析與判斷:電極點水位計是利用被測介質液相(水)和氣相(蒸汽)導電率差異大的特點,使得汽包測量筒上的電極在浸入氣相(蒸汽)中對筒體的阻抗發生數量級的變化,從而將被測容器的液位轉化為電量信號,再經放大處理后,由指示儀表上一串指示燈的“亮”或“滅”來指示液位高度范圍。
(4)處理方法:應先判斷是指示儀表故障還是電極故障所引起的。斷開指示儀表上常亮指示燈所對應的接線,若指示燈繼續常亮,則故障應在指示儀表,否則應檢查電極回路；若斷開指示儀表上常亮指示燈對應電極的接線,指示燈滅,說明電極回路存在問題,則首先可以對電極點測量筒沖先排污,排除電極絕緣端子因沾污物而發生的故障。若故障還未消除,則可在停運測量筒的情況下拆下電極,檢查電極內外極之間的絕緣電阻,一般屬于絕緣電阻太低引起的故障,需重新更換電極。更換電極時,電極的額定工作壓力、工作溫度和長度應與鍋爐汽包水位測量筒設計參數相符,電極太長或太短使電極的內電極與測量筒壁距離太近,可能導致該點對應的指示燈常亮。
3)合成氨銅塔液位波動大(時高時低),指示不穩
(1)工藝過程:由一臺核液位計與控制室控制系統組成銅塔液位調節系統。
(2)故障現象:在生產過程中,銅塔液位指示不穩,時高時低,導致調節系統失調,影響了工藝的正常操作。
(3)分析與判斷:銅塔液位控制系統是保證銅塔液位控制在有效范圍,如果液位高于控制范圍高限,將引起壓縮機帶液,液位低于控制范圍低限,那么高壓氣體進入低壓系統,后果將不堪設想。工藝要求該液位調節系統必須靈、準、穩,如果銅塔液位不穩,則不能達到系統正常控制的目的。根據故障判斷思路進行檢查,首先把調節系統打在手動位置進行手動調節,看液位是否能穩定下來,從而來判斷到底是液位計故障,還是調節器或調節閥故障。通過手動調節,液位逐漸穩定,沒有再出現波動。這說明核液位計及調節閥沒有問題,液位出現波動是由于調節系統的PID參數設置不當所引起的。
(4)處理方法:把調節系統打在手動位置進行調節,待工藝狀況及液位指示穩定后,對調節系統的PID參數重新整定,然后,把調節系統恢復到自動控制,通過觀察記錄曲線看PID參數的設置是否合理。通過對調節系統PID參數的整定,該問題得到解決。
四、結束語
通過對化工生產過程中儀表故障判斷思路的論述及相應的儀表故障處理實例的舉例,說明了怎樣在生產過程中檢查和處理儀表的故障,對怎樣處理和判斷儀表常見故障提供了一種工作思路和方法。由于儀表檢測與控制過程中出現的故障現象比較復雜,正確判斷、及時處理生產過程中儀表故障,是儀表維護人員必須具備的能力。只有在工作實踐中不斷的學習、不斷的總結經驗,這樣才能提高自己的工作能力和業務水平。
