工業(yè)設(shè)備中常見自動測量控制儀表運行介紹及故障現(xiàn)象

溫度、壓力、流量和液位是工業(yè)生產(chǎn)過程中四種常見的物理量，上海自儀公司本文從工作實際出發(fā)，在總結(jié)工業(yè)設(shè)備維護(hù)及維修經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，介紹了工業(yè)設(shè)備中常見自動測量控制系統(tǒng)的原理與組成，分析了測控儀器儀表系統(tǒng)常見的故障現(xiàn)象、排除方法及引起故障的主要因素。在論述故障原因及解決辦法的同時，更加強(qiáng)調(diào)了儀器儀表維護(hù)維修過程中的相關(guān)注意事項，為同行業(yè)技術(shù)人員提供了一定的交流和參考。

人類社會文明從農(nóng)業(yè)社會步入工業(yè)社會，生產(chǎn)活動經(jīng)歷了從手工化到機(jī)械化、電力化、自控化的轉(zhuǎn)變。目前，工業(yè)設(shè)備已經(jīng)代替了人類大多數(shù)的體力勞動和部分腦力勞動，測控儀器儀表就如同人之五官與四肢，其工作的穩(wěn)定可靠性直接影響到生產(chǎn)設(shè)備的性能與產(chǎn)品的質(zhì)量。為此，時刻使測控儀器儀表處于一個信息精準(zhǔn)、可控的模式，上海自儀公司是做好一切生產(chǎn)活動的基礎(chǔ)與前提。

1 測量控制系統(tǒng)的原理組成

各種自動測量與控制系統(tǒng)一般由以下四部分組成：測量元件（敏感元件）、轉(zhuǎn)換元件（調(diào)理電路、變送器）、處理元件（控制器、控制儀表）、執(zhí)行元件（繼電器、控制閥）。

2 測控儀器儀表的基本性能與指標(biāo)

2.1 測量范圍、上下限及量程

測量范圍就是指儀表按規(guī)定的精度進(jìn)行的測量被測對象的范圍值。測量范圍的非常大值稱為測量上限，測量范圍的非常小值稱為測量下限，量程就是上下限值的代數(shù)差。

2.2 線性度

又稱非線性誤差，是表征儀表輸出 - 輸入校準(zhǔn)曲線與所選定的擬合直線之間的吻合程度的指標(biāo)。

2.3 精度

精度又稱為精確度或準(zhǔn)確度，是指測量結(jié)果和實際值一致的程度。我們可以通俗理解為儀表顯示值小數(shù)點后位數(shù)越多，就說明該儀表的測量精度等級越高。

2.4 回差

回差是反映儀器儀表對某一參數(shù)在整個測量范圍內(nèi)，進(jìn)行正反行程的測量，所得到在同一被測值下正反行程的非常大絕對值差。

2.5 靈敏度

儀器儀表的靈敏度就是被測量變化時，儀表輸出的變化量與引起此變化的輸入變化量的比值。

2.6 分辨力

是儀器儀表在規(guī)定測量范圍內(nèi)所能檢測出的被測輸入量的非常小變化值。有時用該值相對滿量程輸入值之百分?jǐn)?shù)表示，則稱為分辨率。

2.7 零點遷移和量程遷移

在實際使用中，由于測量要求或測量條件的變化，需要改變儀表的零點或量程，可以對儀表的零點和量程進(jìn)行調(diào)整。我們將零點的改變稱為零點遷移，量程的改變稱為量程遷移。零點遷移儀表靈敏度不變化，而量程遷移會引起靈敏度的改變。

3 測控儀表常見故障類型

從儀器儀表故障產(chǎn)生的原因及導(dǎo)致的結(jié)果來看，可以將儀器儀表故障分為三種：暫時性硬故障，yongjiu性硬故障，軟故障。

（1）暫時性硬故障主要指因工藝條件變化波動較大，造成儀器儀表出現(xiàn)偏差，無法復(fù)位，經(jīng)過手動調(diào)整可以排除故障的情況。

（2）yongjiu性硬故障是指因各種條件導(dǎo)致儀器儀表損壞，無法修復(fù)性的故障，只有更換使用。

（3）軟故障是指儀器儀表在正常檢測過程中，因被測量異常，導(dǎo)致儀器儀表異常，待被測量正常后，無需手動調(diào)整，儀器儀表自行恢復(fù)正常。

4 溫度控制系統(tǒng)儀器儀表常見故障診斷

4.1 常見工業(yè)用溫度測量儀器儀表

4.1.1 熱電偶測溫元件

熱電偶測溫的基本工作原理是基于熱電效應(yīng)，將溫度變化量轉(zhuǎn)換成電勢的變化量進(jìn)行測溫的。熱電效應(yīng)：又稱賽貝克效應(yīng)，將兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體（A,B）連接在一起構(gòu)成一個閉合回路，當(dāng)兩接點處溫度不同時，回路中將產(chǎn)生電動勢，從而產(chǎn)生回路電流。

4.1.2 熱電阻測溫元件

物體的電阻率隨溫度變化而變化的特性稱為熱電阻效應(yīng)，利用熱電阻效應(yīng)制成的檢測原件稱為熱電阻。一般把金屬熱電阻稱為熱電阻，把半導(dǎo)體熱電阻稱為熱敏電阻。電阻率隨溫度升高而升高的稱為材料具有正溫度系數(shù)，隨溫度升高而降低的稱為材料具有負(fù)溫度系數(shù)。熱電阻一般擁有正的溫度系數(shù)，熱敏電阻有正溫度系數(shù)有（PTC），負(fù)溫度系數(shù)（NTC），臨界溫度系數(shù)（CTR）三種，日常使用 NTC型的較多。常見的熱電阻有PT100，PT1000，Cu50等。100,1000,50 是溫度為 0℃時該材料的電阻值。

4.1.3 溫度變送器

溫度變送器是溫度測控系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)換元件，它將測量元件的非電量或非標(biāo)準(zhǔn)電量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號送入控制器，以便控制器識別、處理。

4.2 溫控系統(tǒng)儀器儀表常見故障原因分析與排除

（1）故障出現(xiàn)以前顯示儀表和記錄曲線一直表現(xiàn)正常，出現(xiàn)波動后曲線變得毫無規(guī)律或系統(tǒng)難以控制，此時故障可能是：1.PID 參數(shù)整定不良造成的；2. 記錄顯示儀本身內(nèi)部故障。

（2）如果系統(tǒng)顯示儀表正常，打印曲線為一條直線，故障很可能出現(xiàn)在打印系統(tǒng)，這時可人為改變一下工藝參數(shù)，如無變化，則肯定出現(xiàn)在打印系統(tǒng)。

（3）顯示儀表顯示為系統(tǒng)設(shè)定或默認(rèn)的非常高或非常低點，一般為轉(zhuǎn)換元件損壞，或連接線路斷開。

（4）溫度顯示值緩慢變化：1. 工藝操作造成，這種情況如實反映內(nèi)部情況，需要檢查操作環(huán)境與工藝；2. 測溫元件不穩(wěn)定，產(chǎn)生溫度漂移，更換敏感元件。

（5）儀表顯示值與實際值有偏差：一般為測溫元件產(chǎn)生漂移，線路接頭腐蝕、干擾等情況，需要逐一再檢查。

（6）儀表顯示屏顯示字符出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，一般為儀表供電電壓不穩(wěn)或較低、電磁干擾等原因造成。

5 壓力控制系統(tǒng)常見儀器儀表故障診斷

5.1 常見壓力檢測儀表

5.1.1 液柱式壓力計

液柱式壓力計一般采用水銀或水為工作液，利用被測介質(zhì)兩端壓力差原理，用 U 型管或單管或斜管進(jìn)行壓力測量，常用于低壓、負(fù)壓或壓力差的檢測。

5.1.2 彈性式壓力計

彈性式壓力檢測是用彈性元件作為壓力敏感元件把壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件位移的一種檢測方法。使用較多的彈性元件有彈性膜片、波紋管和彈簧管等。

5.1.3 活塞式壓力計

活塞式壓力計是一種精度很高的標(biāo)準(zhǔn)儀器，常用做校驗標(biāo)準(zhǔn)壓力表及普通壓力表使用。

5.1.4 壓力傳感器

8 造成儀器儀表故障的若干因素

儀器儀表的常見故障，按其成因一般分為環(huán)境因素、人為因素、儀表自身因素三大類。環(huán)境因素又分為密封、振動、腐蝕、電磁干擾、高溫潮濕等；人為因素可分為使用不當(dāng)、安裝不當(dāng)、人為損壞、維護(hù)不當(dāng)?shù)?；自身因素就是儀表質(zhì)量問題。

8.1 環(huán)境因素

8.1.1 密封不良

密封不良產(chǎn)生的故障情況有：

（1）使用較低防護(hù)等級的儀表安裝于露天、潮濕的場所，有可能導(dǎo)致雨水或其它液體、粉塵、潮濕氣體進(jìn)入儀表內(nèi)部，導(dǎo)致儀表接觸不良或電路部分出現(xiàn)故障、機(jī)械部分生銹腐蝕；

（2）現(xiàn)場儀表電纜進(jìn)線密封不良造成的。這大致分為兩種情況：一種情況為電纜沒有安裝密封接頭，另一種則是儀表電纜接口與密封接頭不匹配造成的。

（3）儀表蓋密封不良如密封墊未安裝到位、未安裝或密封墊老化引起的密封不良。密封不良產(chǎn)生的故障是現(xiàn)場儀表故障率較高的故障之一。

8.1.2 振動損壞

現(xiàn)場儀器儀表因設(shè)備或環(huán)境的振動而出現(xiàn)故障也占有一定比例。常見有儀表固定固定螺絲或卡套松動、接線頭接觸不良，焊點開裂等。

8.1.3 腐蝕損壞

腐蝕性較強(qiáng)的酸堿對儀表腐蝕，環(huán)境中的潮濕氣體或雜質(zhì)對儀器儀表及線路的銹蝕作用。

8.1.4 電波干擾

一般毫伏級或頻率信號受電磁干擾，諧波干擾較為嚴(yán)重。上海自儀公司采取的辦法是盡量避開干擾源，或采用屏蔽殼、屏蔽接地、安裝時設(shè)備或儀器儀表使用屏蔽電纜線。