自动化仪器仪表的故障诊断和智能维护策略研究

【摘要】中国石化为实现“建设世界一流能源化工公司”的战略目标，积极推进科技与管理创新，强调用“信息化”支撑传统产业的升级转型，致力于打造“数字油田”和“智能油田”。在大型国有企业面临庞大生产管理体系、人员负担沉重、管理效率低下及低油价冲击等挑战的背景下，信息化成为提升企业核心竞争力的重要手段，成为管理者改善企业发展前景的关键。然而，信息化仪表、自动化设备发生故障，将对企业经营产生重大影响。因此，对信息化仪表、自动化设备的故障分析与维护技术的研究显得尤为必要与重要。

【关键词】信息化 自动化设备 故障分析 维护技术

一、信息化仪表故障分析

（一）压力检测仪表故障及维护

常见故障：

①压力传感器隔离膜片破漏，使感压芯体受力不均，其测量失准。

②被雷击或瞬间电流过大，变送器内电路板损坏烧毁。

③变送器隔离膜片、取压管内积垢堵塞，变送器误差会逐渐增大。

④感压膜片长期侵蚀和冲刷，腐蚀、变形，导致仪表测量失准。

⑤变送器电路部分潮湿或进水，电路短路损杯。

⑥变送器长时间超量程使用，感压元器件产生永久变形。

⑦变送器取压管发生堵塞、泄漏，压力不真实、不稳定。

日常维护方法：

①检查电源、接线端子、电源引线、电源极性、电子线路板是否损坏。

②检查接线端子是否接触不良，检查是否有外部电气干扰，检查4mA和20mA量程是否正确，电子线路板损坏、感压膜头损坏，检查取压管上的阀门是否正常。

③检查管道设备内有无压力，检查引压管阀门是否打开，检查引压管是否堵塞，电子线路板损坏。

④检查隔离膜片是否变形或蚀坑，检查导压管有无泄漏或堵塞，检查是否有外界电磁干扰、管道有杂物，形成流体扰动，检查感压膜头表面是否损伤，检查设备和管线压力确有波动电子线路板损坏。

⑤检查变送器电源电压是否符合要求，检查回路电阻最小为250欧姆，检查单元地址是否正确，检验输出是否在4-20mA之间。

（二）温度检测仪表故障及维护

常见故障：

①传感器断路：质量好的温度变送器有温度传感器熔断报警功能，当温度传感器断路时，变送器输出值小于标准信号（一般小于4mA），万用表显示的电流值可能为特定的熔断报警电流（如3.75mA），同时变送器模块的红灯闪烁。

②传感器短路：此时温度变送器输出的数值一般没有规律，是个异常值。由于温度传感器短路，经过恒流源激励后流入单片机的电压异常，再经过系列转换，最终输出非正常数值，还可能损坏模块。

③传感器 “虚断虚短”：温度变送器时而正常，时而不正常，多数是因为温度传感器封装质量问题。

④供电电压偏低：若低于标准供电电压 2 - 3V（低功耗的温度变送器根据不同输出，供电要求有所不同），在满足温度变送器正常功耗的情况下可正常工作，否则不能正常工作。

⑤供电电压偏高：一般最高电压不能超过 32V，超过可能会损坏温度变送器，即使电源电路中没有元件烧毁，也会降低其使用寿命。

⑥输出不稳定：可能是由于温度源本身不稳定，或者是仪表的抗干扰能力不强。

维护方法：

①定期清洁：定期去除积聚在传感器和连接部件上的灰尘、油污等杂质，使用适当的清洁剂和工具，注意不要损坏设备。

②检查密封件：检查温度变送器的密封件，确保没有泄漏。如果发现泄漏，及时更换密封件以避免进一步损坏。

③定期校准：按照制造商的建议，定期使用标准温度源进行比对校准，以确保测量的准确性。

④检查电源和信号线路：定期检查电源供应是否稳定，电缆连接是否良好，检查信号线路是否存在断路或短路等问题。

（三）液位检测仪表故障及维护

常见故障：

①原油的介电常数：油气介电常数过小、微波衰减过大，无法测量回波。否则需要用导波管。

②温度和压力：微波的传播速度不受温度变化的影响。

③液体特性：液体介质的相对介电常数，液面湍流状态、气泡大小等对微波有散射和吸收作用，从而造成对微波信号的衰减，这将影响液位计的正常工作。

日常维护：

①切勿将24VDC电源加到测试端子TEST上，切勿将220V交流电误加到变送器上，导致变送器损坏。

②切勿用硬物碰触膜片，导致隔离膜片损坏。

③冬天需对变送器进行保温伴热，以防结冰，损伤传感器隔离膜片。

④在测量蒸汽或高温液体时，必须使用散热管、凝液罐等隔离装置。防止温度超过变送器极限温度，损坏传感器。

⑤开启差压变送器引压阀时，应该非常小心、缓慢地打开阀门，以防水击损坏传感器膜片。

⑥检查设备外观是否完好、接线是否松动、密封是否完好。

⑦检查指示液位是否正常波动，与磁翻板液位计接近。

（四）流量检测仪表故障及维护

①仪表无流量信号输出：可能是仪表供电不正常、电缆连接不正常、液体流动状况不符合要求、传感器零部件损坏或测量内壁有附着层、转换器元器件损坏等原因导致。

②输出值波动：外界杂散电流等产生的电磁干扰、管道未充满液体或液体中含有气泡、流量计的电源板松动等都可能引起输出值波动。

③流量测量值与实际值不符：可能是变送器电路板故障、液体流速过低且含有微小气泡、信号电缆连接不好、转换器的参数设定值不准确等原因造成。

④输出信号超量程：信号电缆接线出现错误、转换器的参数设定不正确、转换器与传感器型号不配套等情况会导致输出信号超量程。

⑥传感器损坏：水锤现象可能导致传感器损坏；介质腐蚀、传感器工作温度大于额定值等也可能造成传感器损坏。

二、自动化设备维护技术研究

（一）日常维护技术

为了减少自动化设备出现故障的次数，必须要做好自动化设备的日常维护技术。

第一，可以采取划分级别的管理体系，预测有可能发生的故障现象，及时预防故障的产出和解决出现的故障，从而保证设备运转的稳定性。

第二，要在固定的时间及时地清理自动化设备，以保证自动化设备整体运转的稳定性。

第三，要根据自动化设备的特性和实际发展状况以进行相应的维护工作。及时地根据现实的技术条件来升级保温所用的材料，提高自动化设备整体的维护力度与作用。

（二）预防性维护技术

这些年来，为了减少自动化设备突发故障出现的次数，多个企业开展了对自动化设备预防性维护技术的研究。换而言之，就是应用TNP管理模式来对自动化设备的方方面面进行科学而合理的管理，用专业的标准和方法来升级自动化设备的维护体系。在使用预防性维护技术的过程之中，维护人员必须细致、全面地掌握自动化设备运转的性能、运转情况等等，并根据以上所掌握的内容来决定针对性较强的计划方案以供操作。按照既定的标准进行各种操作、维护等工作，有利于降低自动化设备故障出现的可能性，提高自动化设备的使用寿命，从而降低企业的运营资金投入以提高盈利。

三、结语

综上所述，在自动化技术不断发展的大背景之下，企业在运营的过程中所使用信息化仪表与自动化设备越来越多，也越来越先进，这促使了企业的发展和现代化进程中。然而，自动化设备在运转过程中将不可避免地会出现故障，故而，维护人员必须采取合适的维护技术以确保自动化设备运转的稳定性。

参考文献：

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[2] 周富. 自动化仪表常见故障分析[J]. 中国氯碱， 2021（5）： 21-23.

[3] 张超. 自动化仪表的智能维护及校验途径[J]. 中国科技期刊数据库工业A， 2022（6）： 0120-0122.