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      化工生产中自动化仪表故障原因及故障解决方法的总结分析

      来源: 作者: 发布日期:2021-06-26

       摘 要:分析了化工生产中温度、压力、流量、液位控制仪表的常见故障原因及故障解决的方法,总结了气动调节阀的日常维护和常见故障及原因。

       
      自动化控制系统是化工生产系统的神经中枢、安全保障和运行中心, 同时仪表也是现代化工厂不可或缺的部分。 自动化仪表主要是指企业实际生产过程中的一系列仪表,如检查、控制、执行和显示等。自动化仪表可及时掌握企业生产动态, 获取相应数据,促进生产过程的有序运行。 
       
      1 仪表常见故障判断思路
      仪表经常出现的异常现象如显示偏高、 显示偏低、没有显示和显示值不变化等,主要是两种原因引起的:一是工艺原因,仪表正确的反应出了实际工艺
      异常情况;二是仪表自身原因,某一测量电路中出现故障,导致工艺参数显示与实际不符。两种因素容易混淆在一起, 所以在现场检查时要沉着冷静地判断问题,逐一排除。这就需要对仪表懂原理、懂结构、懂性能,同时要熟悉工艺流程及工艺介质物化性质。因 此,在现场处理问题时,应该从自身系统和过程操作系统两个方面进行综合考虑,找出原因。 
       
      2 四大常规测量仪表故障分析
      现场仪表出现故障时, 仪表本身问题主要从以下 3 个方面进行分析, 首先是检查现场测量元器件是否损坏;其次是检查中间变送?槭欠裾;非常后检查控制系统内设置是否正常。 同时还要考虑环境因素, 如测量仪表附近热源未做隔热处理或保冷工作不到位,冬天防冻工作未落实或不到位;工艺方面
      考虑主要表现在控制回路出现异常时, 从自动切换到手动,检查手动模式控制下调节开度是否正常,确认是否是过程系统的问题。 无论哪种类型的仪器发生故障, 首先要了解该仪器安装位置的生产工艺条件,了解该仪器自身的结构特征、性能和参数。 在维修前,通知对应装置负责人,联系对应工艺专工,分析判断出仪表故障的真实原因; 确定仪表是否涉及回路控制和联锁功能。综合上述考虑,确保在维修过程中保证工艺系统稳定运行。
       
      2.1 温度仪表常见故障分析
      (1)温度显示偏高或非常大。检查接线端子是否松动或者线缆是否断路; 检查热电阻阻值或热电偶电势是否正常;考虑插深是否太长;变送器接线端子是否有积灰。 (2)温度显示偏低或非常小。检查接线端子是否锈蚀或者不牢固; 接线盒或套管破损导致套管内有液体;热电偶补偿导线松动;考虑插深是否不够;转换变送元器件是否故障。 (3)温度显示波动。 检查测量电路的接线端子,电路是否有接地点;补偿导线有无破损;导管内的流入水(介质);调查趋势的变化,检查分析过程的操作情况。
       
      2.2 压力仪表常见故障分析
      (1)压力显示偏大、偏小或指示曲线无变化。 检查根部阀是否堵塞、正负引压管是否畅通、引压管内是否有异常介质、 排污丝堵及排污阀是否泄漏、平衡阀是否内漏、 考虑是否因堵塞导致单侧受压;冬季介质冻导致膜盒或者引压管冻;变送器自身电路故障。 (2)压力显示波动。 首先与工艺操作人员沟通,是否是工艺工况引起的波动,其次是调节系统不稳定,控制回路一直属于偏差修正自我调整状态。
       
      2.3 流量仪表常见故障分析
      (1)流量指示偏小或无显示。 零点漂移;显示有问题;变送器接线短路或断路;正压室堵死、轻微堵塞或者漏,冬季正负引压管是否冻管;系统压力低;电磁流量计测量管是否满管;涉及密度相关介质,检查密度是否发生变化; 转子流量计选型不合适致浮子浮不起来;工艺工况问题。 (2)流量指示偏大或超量程。主要原因为负压室引压系统造成的堵塞、轻微阻塞或渗漏,冬季正负引压管是否结冰;仪表量程选型或者设置太;转子流量计检查浮子是否卡在非常上端或者选型不合适;工艺工况问题。 (3)流量显示数值的波动大。 检查控制回路的PID 参数是否正常;检查引流管内是否有气泡,正负压引流管内液体是否相同高;管道是否有气液两相;对应控制阀附件气源泄漏导致的工作不稳定; 涡街流量计测量接地是否良好; 电磁流量计测量时附近是否有磁场干扰,接地是否正确;质量流量计测量时管线内介质是否满管; 安装位置不合适存在虹吸现象;工艺工况问题。
       
      2.4 液位仪表常见故障分析
      (1)显示液位偏大或非常大。检查液位变送器零点是否漂移;负压室堵塞、集气或缺液等,冬季正负引压管冻; 雷达液位计液位测量时喇叭口是否存在异物;超声波液位计测量液位时发射源口是否有异物;浮筒液位计确认浮筒是否脱落; 若是界面计判断介质密度是否变; 与工艺人员确认是否是工艺工况问题。(2)显示液位偏小或非常小。检查液位变送器零点是否漂移,正压室堵塞、泄漏、集气或缺液,平衡阀是关闭是否检查等,冬季的正负引压管是否结冰。若是界面计判断介质密度是否变大; 与工艺人员确认是否是工艺工况问题。 (3)主控室指示与现场液位不符。判断现场磁翻板液位计是否故障, 与工艺操作人员沟通人为调整液位,根据现场和主控指示情况具体分析问题原因;检查变送器量程和系统组态量程是否一致。 
       
      3 气动调节阀
      调节阀就是以压缩气体为动力源, 以气缸为执行器,通过阀门定位器、多路转换器、气动加速器、电磁阀、调速阀、储气罐、气体过滤器等附件去驱动阀门,实现调节阀门开度,接收 DCS 系统的控制信号来完成管道介质的流量、压力、温度、液位等各种工艺过程参数调节。
       
      3.1 故障关、故障开、正作用、反作用的区分
      故障关:当无气源的时候,阀门关闭(带电磁阀的阀门电磁阀失电时,阀门关闭);故障开:当无气源的时候,阀门打开(带电磁阀的阀门电磁阀失电时,阀门打开);当信号压力增大时,推杆向下移动称为正作用执行机构;信号压力增大时,推杆向上移动称为反作用执行机构[1]。
       
      3.2 气动调节阀的日常维护
      在调节阀中使用石墨作为填料时, 大约每 3 个月在填料中添加一次润滑油, 保证控制阀的使用灵活方便。如发现填料处压盖螺帽轻微松动,适当力度调整压紧螺帽,若压盖处螺帽松动严重,检查判断填料是否短缺,及时补充填料。 若发现 PTFE 型填料干燥,应及时更换填料。巡检时,注意调节阀的操作,检查定位器和调节阀的输出量, 确定定位器与调节阀的输出量是否一致。定期检查定位器及阀门附件(过滤减压阀、电磁阀、多路转换器、气动放大器、调速阀、气控换向阀等)工作是否正常及漏气,保持调节阀的干净卫生。
       
      3.3 常见故障及产生的原因
      3.3.1 调节阀不动作的故障及原因
      (1)无气源、无信号:气源未开,气源不干净导致气源管阻塞或减压过滤器阻塞 (特别注意冬季气源总管低点凝结), 压缩机故障造成的气体压力低,气源总管泄漏,定位器输出故障,控制室实际指令未发出。 (2)有气源、无信号:调节器故障,气源管泄漏,阀门定位器漏气,膜片破损。 (3)定位器无气源:过滤器堵塞,减压阀故障,气源管泄漏或堵塞。 (4)定位器有气体无输出:定位器的节气门堵塞,放大器故障,喷嘴堵塞,电气转换器坏。 (5)定位器有气源、有信号无动作:阀芯脱落,阀杆卡死,阀杆弯曲,执行机构弹簧断,填料压太紧[2]。
       
      3.3.2 调节阀的工作不稳定的故障及原因
      (1)气源压力不稳定:气源总管泄漏,减压阀故障,气源总管波动。 (2)信号压力不稳定:控制系统的时间常数不匹配,调节器输出不稳定,PID 参数调整不合适。 (3)气源压力稳定,信号稳定,但调节阀的动作仍波动:定位器中放大器球阀磨损,尤其是增加气体消耗时,会导致输出振荡,定位器中放大器的喷咀挡板不平行,挡板盖不能覆盖喷咀,定位器中电气转换器故障,输出管泄露。
       
      3.3.3 调节阀振动的故障及原因
      (1)全行程下均振动:附近有振动源,支撑不稳,阀芯与衬套磨损严重。 (2)接 近 全 关 位 置 时 振 动:调 节 阀 选 型 CV 值 大,经常在小开度下运行,调节阀安装反。
       
      3.3.4 调节阀的动作迟钝的故障及原因
      (1)定位器工作不正常;(2)填料压盖过紧;(3)气源不足或者不通畅;(4)填料老化缺少润滑;(5)阀杆变形;(6)膜头破损漏气;(7)阀体内有粘性大的介质,有堵塞、结焦现象;(8)执行机构弹簧受力不均匀。
       
      3.3.5 调节阀泄漏量大的故障及原因
      阀芯磨损严重, 阀座磨损严重, 阀座密封圈破损,阀门初始化整定时未整定合适。 介质压差太大,阀门关不严,阀门内有卡异物,导致阀杆磨损,填料选型不合适,弹簧预紧力差,阀芯腐蚀变小,流量可调范围变小。 提升自身业务技能水平,及时掌握、了解和分析调节阀故障及产生原因, 可以对症采取措施予以解决,同时也可以做预防性保养检修,为装置安全稳定运行创造有利条件。 
       
      4 结语
      自动化仪表由于自然损耗、 设计误差及运行环境的原因,在生产过程中会发生各种故障,严重影响了生产的稳定性。 因此,在化工生产过程中,如何分析、 解决和预处理仪器出现的故障对化工生产至关重要。

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