新建装置仪表调试常见故障分析处理与探讨

摘要：本文以齐鲁石化资源优化项目中的CFB燃煤锅炉、汽化装置、BQG空分装置为基 础，对其控制系统和联锁系统（SIS）开车前的调试常见故障进行分析。对故障出现的可能性大小和各回路故障的特点及产生原因分别阐述。目的在于总结经验，吸取教训。为以后仪表调试提高质量和效率提供参考。
关键词：仪表调试；常见故障；信号流向；信号分类；典型环节

一 引言
计算机控制系统结构简介：
为便于分析问题，以控制系统信号和数据流向为顺序进行一般性叙述。（见图一）
        现场将工艺参数（压力、流量、温度、液位、成分等）通过测量仪表转换为电信号送入DCS卡件，卡件做相应处理后送入控制器，控制器按控制方案（组态要求）分别送给操作站或现场控制阀等设备。操作人员按控制意图将将参数通过控制站送入控制器，控制器发出控制信号给现场控制设备，控制设备改变被控对象参数以达到控制目的。上述两条信号流向线（输入回路、输出回路），不同系统，不同装置，不同设计，所经环节差异很大，在判断和处理故障时必须熟知。

图一

二 信号分类和典型环节
为便于详细分析和处理故障将信号类型分为四大类：
1 AI点－－-模拟信号输入点：多为现场变送器、温度点、阀的行程反馈信号、特殊仪表指示（轴位移、轴振动和转速）等。(各环节见图二)


图二
2 DI点－－-数字量（开关量）输入点：多为现场各种压力、流量、液位、温度开关，或电气来的继电器接点，或控制阀的限位开关及按钮信号。(各环节见图三)

图三
3 AO点－－-模拟信号输出点：多为去现场控制阀、调速器的电信号。(各环节见图四)


图四
4 DO点－－-数字量（开关量）输出点：多为去现场电磁阀、电气继电器接点和报警的控制信号(各环节见图五)

图五

三 故障的分析和处理
1 模拟输入量的常见故障：
         由于现场测量仪表发展日新月异，测量对象较为繁杂，点数相对较多。此类故障调试过程中发生最多，原因最为复杂，处理起来难度较大。个人不完全统计为线路故障量的40%左右。已经遇到的故障有以下几种原因：1 电源配置不当或保险丝有问题 2 四线制/三线制/二线制/热电阻公共端 区分不清。3 现场信号线极性配反。4 机房接线柜端子处极性配反。5 安全栅处电源/输入输出极性不正确。6 AI卡件有源/无源配置错误。7构成输入回路的各环节仪表参数/置位开关不正确。8 DCS 控制点组态有误。9 公共线室内外不对应。10 连接导线、端子有误。11 安全栅自身故障。 12仪表自身故障（微乎其微）。下面就几种典型故障现象进行详细分析论述：
1.1现场变送器无法加信号

 
图六
        此种故障多为现场或机房内，用275、375手持终端加信号进行回路检查时无法连接。现场检查多为没有电源，DCS多显示坏值或开路。本人完整详细检查思路（见图六），本着由室内至室外，由简到繁的原则。在实际调试中并非完全按上述处理流程，常常是 根据系统特点、个人经验、施工情况做一些技巧性处理。此种故障点易出现在端子柜、端子箱、AI卡件以及安全栅、保险丝等处。错缆的情况也时有发生。另外重叠故障、检查中疏忽又人为设置的故障点也是时常可见。
        此种故障如果从室内－－－－室外和室外－－－－室内相向处理（两组），按次序逐个环节检查平均效率最高。分段、分重点检查偶然效率较高，常常取决于操作者技能和经验。
1.2热电阻/热电偶（或电阻箱）连接后无法正常指示
        此种故障相对简单，环节较少，处理也相对容易。产生故障点的位置多为接线箱、接线柜、AI卡件等处。{分析处理同1.1}。产生原因多为设计、组织施工协调不当，造成热电阻公共端彼此不对应，热电偶补偿导线不匹配，AI卡件通道连接不正确，组态时热电偶、热电阻类型参数选择有误，温度变送器接线、设置不正确，造成DCS指示异常。
此种故障特点是：成批量错误，发现容易（通过流程图是否指示室温判定）。
        保证该点的物理位置与控制方案位号对应非常重要（混点很难发现），需逐点校验常用方法为：开路法和短路法。
1.3现场信号已正常发出，操作站无指示
        此种故障出现的较为零散，多为错线、错缆、错通道、错位号。组态错误占相当比例。此种故障解决起来偶然性较大，时难时易，需对照多种图纸，逐个环节检查。
1.4现场信号与操作站指示不对应
        此种故障多为仪表设置和DCS组态问题等软故障。具体表现在：零点和量程、是否迁移、单位换算、是否累积、是否流量开方、是否小信号切除等。{温度点单列见1.2 } 此种故障属易发现易处理。出现的频次一般。

2 数字输入量常见故障：
        此类信号多为现场阀位开关、泵状态、液位开关、流量开关、压力开关、温度开关、各种按钮等。各装置不同，数量差异较大，这些点多为重要的联锁点和报警点，对系统的安全性起着至关重要作用。但出现的故障并不是十分复杂，出现的几率也不是太多，大约为故障点10%。出现的原因已遇到的有：错缆、错线、常开与常闭选择错误、设计图有误、组态有误、继电器配置有误及继电器故障、电源串入有误、卡件通道错误等。其中设计图有误和电源有误常常会伴随大量DI点不正常，是调试中应注意的要点。下面就几种常见故障现象，做简要分析。
2.1现场发讯部件已动作，操作站显示不变化。
2.1.1.电源部分送电检查，方法同1.1所述。
2.1.2.检查继电器是否动作，触点是否真实动作，配线是否正确并处理。
2.1.3检查发讯元件触点是否真实动作，接线是否正确并处理。
2.1.4 检查DI卡及通道配置是否正确并处理。
2.1.5 检查组态是否正确并处理。
2.1.6 检查是否错缆、错线并处理。
2.2现场发讯部件已动作，操作站显示多点动作。
         此种故障多为公共线错接，一个继电器得电后，其它继电器串入电流后，误动作。组态错误，由于组态时运用复制/粘贴的方法，而漏改。是局部和偶然的现象。细心和注意是可避免的。
2.3现场发讯部件未动作，操作站显示已动作。
        此种故障现象多为常开/常闭选用错误或组态“非”的运算选用错误。在排除错线、错缆后应主要考虑上述两个原因。
2.4现场发讯部件再次动作，操作站显示不随之动作。
原因分析：
2.4.1 发讯元件粘连、继电器粘连不能有效断开
2.4.2 组态中有RS触发器或时间继电器存在有记忆功能，状态不具备变化条件。
处理：
2.4.3 需知DI点在系统中的功能及组成的回路环节，对应检查并处理。
3 数字输出量常见故障：
        此类信号多为控制的结果：报警灯、电磁阀、去电气或现场启/停泵信号等。此类信号数目因装置不同差异很大，关系到装置安全运行。因此调试中要更加细致，不仅要看信号正确与否，而且常常还要注意动作的时间和速度。调试中统计故障点与DI相似大约为10%。
常见故障多为：错线、错缆、错组态以及继电器相应故障，被驱动设备自身故障也较为常见。
常见的故障现象有：条件到，报警灯不亮、电磁阀不动、电气没接到触点信号。
条件不到，报警灯误亮、电磁阀误动、电器接到错误触点信号。
条件到，电磁阀或被启动设备动作速度不符合要求等
线路故障处理思路及检查方法同1.1所述。原因分析与DI点相同，只是信号流向相反。注意各环节自身的特点，以及与时间有关的设置。
4模拟输出量常见故障
        此类信号为控制系统控制工艺的直接环节，也是工艺人员经常操纵和改变的变量。其品质的好坏直接影响工艺指标，关系到产品质量。此类信号控制的现场设备一般包括控制阀和调速器等。由于阀的种类繁多，性能差异也很大，故阀的选型对控制系统影响尤为重要。在调试过程中出现故障的环节与模拟输入量相似，难易程度相似。处理方式也基本相同。（可参照1.1处理。信号流向相反。）不同的是，在现场控制阀自身出现故障的机率要大于变送器出现故障的机率。因此系统调试前的单体调试应是不可缺少的步骤。出现故障的点数大约为40%（略少于模拟输入量）。已遇到的故障<