化工生产过程自控仪表技术改造及检修分析

查龙信

（铜陵市义安区安全生产执法大队，安徽铜陵 244100）

在相关技术飞速发展的过程中，化工生产中对一些装置在工艺变更、产能升级以及更高安全管理的需要等因素的影响下需要进行不同规模的技术改造，同步展开技术改造的就是化工仪表，进而使改造完毕后的生产、安全监控需求得以满足。

1 自动化仪表类型

1.1 检测仪表

主要检测变量数值，结合变送器实现对数值的全面转化，最后将其变为某种标准信号。无论从上限还是下限来分析此信号，都可达到标准化状态。

1.2 显示仪表

在具体使用环节中，只要有异常情况出现在显示仪表中，就必然会即刻引发低报或高报来发出提醒信号。以显示角度入手对其进行分类可分为数据仪表、模型仪表和图形仪表。

1.3 执行仪表

执行器对终端控制而言是不可或缺的关键基本元件。在化工日常生产中可根据调节器自身向外发出信号。以正向通路调整物料，具体涉及给定量与节能量，包括流量、温度、液位和压力在内的参数均可接受灵活调节。具体改造主要分为执行机构和调节机构两个方面。

1.4 调节仪表

调节仪表本就具备自动控制的功能，基于既定的程序设定展开被控变量的合理调整与控制。由操作层面分析，几乎都是在密封空间完成工作任务，具体可划分为比例积分类、微分类和比例微分类。

2 化工生产中自控仪表技术改造

2.1 围绕明确的改造目的做好设计铺垫工作

自动化仪表对化工生产装置而言的使命就在于“为化工工艺服务”，工艺需求是开展自动化仪表技术改造的目的，在明确改造目的的基础上查看PID图和相关工艺描述，顺利实施自动化仪表技术改造的基础工作之一就是了解控制原理。另外，最好能详细梳理技术改造项目仪表设备和有关要点（技术改造项目待用仪表基础信息），明确具体涉及那些仪表设备、电源、必要的I/O点等[1]。然后总结当前系统运行中的问题，将其与改造项目进行比对，实现进一步优化。

2.2 盘点并比对公共资源与项目改造需求

围绕技术改造项目待用仪表基础信息来统计分析开展项目所需的资源名称、类型和具体数量，将其与改造设计方案进行一一比对，查漏补缺尽可能做到完善。用DCS系统自带手册为导向，认真梳理授权系统的可用性软件资源名称、类别和数量，以列表的形式对比“需求量”和“可用量”，以某个在役化工装置自动化仪表技术改造项目为例，参照其DCS系统可用资源与资源列表（见表1）整合归纳出当下改造项目对照列表，最终做出合理的购买决策。一定要预先做好计划，不怕考虑冗余，只有保证计划不漏项才能保证项目整体进度。

表1 **技改项目DCS系统可用资源与需求资源对比列表

对技术改造成本有着较大影响的关键因素之一就是现场公共硬件资源统筹合理性。每个化工装置从原始设计开始就预留5%以上的冗余空间，确定项目方案后再根据工艺流程、设备布局以及现场实际情况对具有使用性的现场资源进行清理[2]。比如中间接线箱端口、线缆桥架最大容量、多通道变送器端口和仪表工电箱端口等，从统筹的角度对其进行合理整理利用，不但能大幅降低成本投入，还能杜绝出现现场臃肿的情况。清晰地统筹完所有资源后，在技术交底环节将其作为汇报材料，供改造设计人员参考，最大化实现资源的科学合理利用。

2.3 对设计文件进行纠偏补缺校误工作

一方面，初步审核初版设计文件，一一确认设备配置、选型、辅材、附件等，采取针对性调整策略，完成纠偏补缺校误等一系列工作。另一方面，围绕成熟设计文件中的材料与设备采购计划展开申购工作，需要重点考虑的是国产产品与进口产品不同的供货周期[3]。为了从容应对突发情况，在后续关联工作安排环节中可预留一些弹性时间。

2.4 有效展开正式工前准备工作

一方面，申报设备与材料计划后，可高效的将待货时段利用起来做好工钱准备。严格审查安装公司专业技术人员从业资格、解读作业指导书、安全培训教育活动、审阅技术交底文件和编制施工进度计划。另一方面，所有化工项目的仪表建设与改造通常都是在管道、设备之后开展，可利用这一时间段加深对设计现场的熟悉度，以便预先发现问题并进行适当的调整和改动。

2.5 严格按照全新标准把控技术改造质量关

整个技术改造工程的重中之重就是安装与调试，这两大环节紧密地联系于改造质量、改造进度以及安全运行4个方面。

①要确保技术改造工程质量，具体需要参照GB 50093—2013《自动化仪表工程施工及质量验收规范》进行质量控制，同时要一并抓好设备与材料的品质、品牌选择。②实施全过程管控来做好改造工程监督工作，以隐蔽工程为重点内容，必要情况最好辅以图片信息来佐证[4]。③完成现场仪表安装作业后，在有安全带电条件下开展单体设备调试，与此同时严格遵照设计文件准则，在过程管理与技术控制指导下进入DCS系统组态环节，逐项通过模拟测试和系统联调。④自控仪表技术改造进入调试阶段后，要由专人负责检查问题并验收，尤其是针对杂、难问题要逐一妥善处理。⑤收集整理有关改造工程技术、质量、安全和用时的一系列管控文件，将其作为改造项目技术文件保存好。

2.6 一并开展投料运行和资料归集

迅速安装调试后就进入投料联动试运行环节，在试运行过程中灵活调整工艺参数，直到进入稳定状态后再开展常态化考核。常态化考核时间可以设定为48h或者72h，只要在考核运行期间有效收集所有运行数据和信息即可，通过分析对比运行参数和设计参数来客观审视技术改造结果，最后形成书面报告[5]。自控仪表技术改造试运行阶段，要有计划地完成改造资料收集、整理和归档。

3 大型化工装置仪表自控系统常见故障

3.1 温度控制仪

3种主要的温度控制分别为热电偶测量仪、双金属温度测量仪和热电阻测量仪。不同类型的温度测量仪对应着不同的使用技巧和成效，因此故障问题也是有差异性的。大体而言，主要是接线腐蚀或线路短路这两种，深入确认故障类型的方法就是切断热电偶测量仪接线后进行内部结果检查。另外，单独确认温度控制仪运行状态是否正常，可通过短接测量仪导线后观察仪表盘数值与室内实际温度是否相符，是则正常，否则异常。

3.2 压力测量仪

压力测量仪功能的发挥主要依赖于内部敏感元件，外部在压力变化影响下发生形变时，即使是细微的变化都能被内部敏感元件感应到，并将相关信息立即以电信号的形式对外传输。这样的工作原理决定了导压管容易堵塞、内膜片易变形等故障发生。要想保证压力测量仪所得数据的精准性，就必须使压力测量仪每个点均保持良好接触状态，以便及时感应外部压力水平的变动。此外，要综合考虑线路腐蚀或磨损问题，做好清洁工作。

3.3 流量测量仪

流量测量仪种类较多，对应的故障问题就更加复杂，但就总体而言，故障集中发生于仪表读数有大波动或者数值偏离严重时，主要是由工艺密度差异、温度测量不稳定、仪表雷诺数偏差等因素引起的。此外，流量测量仪自身运行原理就存在客观上的故障发生可能性，比如管线震动、压管泄漏等。避免这类故障出现最佳的方式就是保护好仪表回路的接线端，杜绝接线端破损或松动。

4 大型化工装置仪表自控系统故障处理方法

4.1 按时检查仪表自控系统

分布式控制系统本身存在诸多优势，正确率高、超高效运行、动态化检测结果、实时备份数据等。正是因为如此，常在仪表自控系统出现故障时得以运用，检查现场仪表效果最好的就是分布式控制系统。具体工作过程中，要按时检查仪表自控系统，以便及时发现检测到潜在于仪表自控系统中的安全隐患。分布式控制系统可综合性全面检测生产技术、内部元件、操作流程等，保障工作效率与质量。

4.2 基于故障部位展开合理分析

绝大部分测量仪故障的发生都与仪器自身工作原理有关，所以可锁定到测量仪内部工作原理进行故障原因分析，让维修人员快速确定故障位置。要快速确定故障部位，对检修人员专业知识有着较高的要求，尤其是关于仪表自控系统的工作性能、生产过程和相关参数等。建议多引进有对应专业背景的人才，或者让检修人员接受仪表自动系统工作者的指导和培训，以便快速、准确地找到故障发生部位，并分析具体原因。

4.3 做好仪表自控系统日常维护

日常维护于保养是化工企业仪表检修管理工作的重要内容，基于对化工行业特殊性的考虑，为企业运营提供安全保障的主要方式之一就是做好日常维护工作。仪表自动系统日常维护工作需从细节入手，逐一排查潜在的安全隐患，与此同时还要评估仪表运行环境和零件磨损度，对于老旧部件要及时更换，并做好现有零部件清洁，还有最容易被忽略的季节气温因素。围绕仪表自控系统制定日常维护制度也是非常有必要的。一方面，要求相关工作人员在定期故障排查中留意测量仪清洁度，用新仪器替换老旧、受损测量仪；另一方面，要求检修人员抓住季节转换时点，最大程度控制季节气温对系统运行的影响。

4.4 基于测量仪特征开展故障维修

每种仪表设计上和使用上的差异化都决定了其内部结构的不同，所以故障排查工作也要根据不同仪表特性做出针对性的调整。比如遇到加热系统控制装置故障，需要检修人员基于对加热系统控制装置特征进行检修，通常情况下温差＞5℃时系统会自动停止运行，但暂停运行后再次启动就可能停炉，检修人员可从这一点入手采用预防措施。

5 升级改造过程中的维护与维修重点

5.1 各个自控仪表典型故障主要原因

组成化工企业生产的几大部分主要是执行仪表、检测仪表、控制仪表和通信工具等，当中的检测仪表的主要对象就是现场材料，具体监测材料构成、材料流量和材料温度等数值，不过实际的生产过程有诸多方面的影响因素，在复杂工作环境下很容易在介质影响下频频出现各种故障。

化工生产中的每个自控仪表都是管理人员赖以观察和判断的主要数值来源，如果在常规工作条件下有异常现象出现于参数、数据中时，必然会给整个产品生产工艺流程都造成影响，从而破坏产品质量和数量这一层面的有效保障，甚至引发安全问题。如果自控仪表发生故障，第一步要考虑的问题就是就操作层面上是否符合要求，有没有异常操作；第二步才是分析自控仪表自身的问题和故障，判断是否是自控仪表自身损坏。因此，管理人员每次在处理仪表故障问题时，一定要仔细研究相关参数，以此来准确找出故障原因，一切主观性的判断都比不上切实的数据、参数分析，这对仪表故障管理人员而言意味着要具备专业的参数理论基础并灵活运用，如此才能高效找出切实的故障原因。

5.2 化工企业自控系统故障检修

化工企业的生产操作在化工行业生产技术水平逐步提升的过程中，对相关操作人员和管理人员提出了掌握自控系统内部软件知识的要求，整个自控系统由多个软硬件组成，其中任一硬件或软件有异常情况出现都会引发运行故障，因此有必要严格开展系统检修与维护。现阶段自控仪表普遍应用的都是DCS控制系统，该系统的一大特点就是及时反映控制中心的系统参数。管理人员要根据参数记录来分析所呈现的直线信息，如若经前后对比无变化，则可以判断仪表自身故障[6]。另外，当呈现出来的结果随变化产生了不同程度的反映时，也能判断仪表自身出现了问题。反之，如果曲线随着参数变动而变化，就基本能排除自控仪表自身故障。

6 结语

对化工企业而言，生产过程自控仪表技术改造和系统检修有着非常重要的意义，当然终极目的就是为了有效防控降低发生安全事故的概率，最大化保证化工产品数量与质量。在相关技术水平提升的进程中，化工企业还要提高对专业基础知识培训的重视，让管理人员具备基础的检修维护能力。