仪表一般故障的规律、判断及处理.docx

仪表故障的一般规律
01气动仪表
对气动仪表而言大部分故障出在漏、堵、卡三个方面。
漏
因为气动仪表的信号源来自压缩空气，所以任何一部泄漏都会造成仪表的偏差和失灵。易漏的部分有仪表接头、橡皮软管、密封圈、垫，特别是一些尼龙件、橡胶件，容易老化造成泄漏。通过分段憋压的方法很容易找到泄漏点。
堵
因为仪表用空气中仍含有一定水汽、灰尘和油性杂质，会使一些节流元件堵塞或半堵塞。如放大器节流孔、喷嘴等处，只要沾上一点灰尘，就会程度不同地引起输出信号改变，特别是潮湿天气，空气中湿度大，更易发生。
卡
因为气动信号驱动力矩小，只要某一部位摩擦力增大，都会造成传动机构不佳或反应迟钝。常见部位有连杆、指针和其他机械传动部件。
02电动仪表
对电动仪表而言，大部分故障出在接触不良、短路、断路、松脱等几个方面。
接触不良
仪表插件板、线路端子的表面氧化、松动及导线的似断非断，均是造成接触不良的重要原因。
断路
仪表引线一般较细，在拉机芯或操作中稍有相碰，都可能造成断路，保险丝烧毁，电气元件内部断路也是一方面。
短路
导线的裸露部分相碰，晶体管，电容击穿是短路的常见现象。
松脱
主要是机械部分，如滑线盘、指针、螺钉等。
03DCS、PLC、FCS 系统
大部分故障出现在 I/O 卡、安全栅、通讯、CRT、雷电或静电干扰、UPS、接地、环境、组态等九个方面。
I/O 卡
取自装置现场的开关信号，因静电积累、干扰电压造成的叠加电位较高和长期处于大电流导通状态（如控制电磁阀），经常会造成 I/O 卡无触点接点开关管和功放管的损坏。电焊机地线搭接或夹接在信号保护管上，信号线在电焊电流的作用下产生感应电压，在感应电压冲击和接地电压双重作用下致使 I/O 卡损坏。
安全栅
一些齐纳式安装栅具有过流速断或过流夹断的功能，当工艺波动时会使输出瞬间升高，进入安全栅过流区，从而引发安全栅输出电压截止，对于联锁回路，如机组的防喘振控制，就会引发停车联锁。
CRT
因内存数据意外丢失（自动加载一般需要 2～3 分钟）或显卡、CPU 卡故障时，操作站 CRT 会出现屏幕死锁或黑屏。在设计时，人机接口的最低配置应在48两套以上。避免重大事故发生。当工艺波动频率较高致使仪表输出信号波动频率较高（当然也可能是仪表自身输出信号波动的频率较高）时，会造成分布式信号采集系统信号采集的峰—谷值差异，各操作站 CRT 上显示的同一位号检测点的实时数据出现不同，但数据趋势曲线是一致的。
通讯
如果通讯有故障，监控画面的通讯故障诊断信息窗口会显示相应的故障诊断信息。通讯故障一般起因于可能的地址、波特率设置不匹配、通讯电缆接头接触不良、传输距离过长（如标准 RS232C 传输距离小于 15m，RS422、RS485 传输距离小于 1.2km）、线路破损、电磁干扰等。注意避免由于通讯线缆重量垂挂引起的接触不良。
雷电或静电干扰
雷电或静电干扰往往会导致系统设备损坏，联锁停车事故。仪表电缆槽、仪表箱最好选用金属且密封式结构，接地系统必须符合设计和厂家要求。
UPS
UPS 后备电池组中个别电池内阻增大，以致 UPS 逆变转换失败、造成系统停电。因 UPS 供电的现场设备短路，分支空气开关保护拒动，致使 UPS 输出总空气开关过流跳闸。UPS 输出总母线因长期过热相间绝缘下降出现短路，致使 UPS 输出空气开关跳闸。UPS 输入空气开关接触不良，UPS 自动转入电池逆变供电，致使后备电池电力耗尽，出现断电。
接地
当接地不良时，可能会出现多个工艺参数不规则波动现象，其频率基本是一致的，且有不断变坏的趋势。
环境
环境温度通常应控制在 0～40℃，环境温度变化率要限制在 10℃/h 之内（可能导致电器元件特性发生变化），湿度一般应控制在 40%～70%之间，不得结露，粉尘无明确指标，但也要予以控制（可能会造成端子爬电）。否则，可能会导致系统死机或误动作。
组态
通常发生在单位选择、参数设定、数据库变量定义、权限设置等方面，在系统调试时这些问题一般都会被发现并处理。若在使用中出现类似问题，可通过操作员站或工程师站进行在线调整处理。

仪表故障的分析判断
01调查法
通过对故障现象和它产生发展过程的了解，分析判断故障的原因的方法。一般包括如下几个方面。故障发生前的情况和有无何征兆。故障发生时有无打火、冒烟、异常气味等现象。供电电压和供气气压情况。过热、雷电、潮湿、碰撞等外界情况。有无受到外界强电场、磁场的干扰。是否有使用不当或误操作情况。在正常使用中的故障，还是在修理更换元器件后出现的故障。以前发生过故障没有，发生过了，它是什么故障情况。采用调查法分析故障，要深入细致，对现场操作人员反映的情况要核实。
2直观检测法
通过人的眼、耳、鼻、手去观察故障的方法，直观检查分为外观检查和开机检查两种。
外观检查
仪器仪表外壳及表盘玻璃是否完好，指针数量是否变形，指针是否与刻度盘相碰，装置紧固件是否牢固，各开关旋钮的位置是否正确，活动部分是否灵活，调整部位有无明显变动。连线有无断开，各接插件是否正常连接，电路板插座上的簧片、排针是否弹力不足接触不良，对于采用组合装配的仪表，特别要注意各单元板连接螺丝是否拧紧。各继电器、接触器的接点是否有错位、卡住、氧化、烧焦粘死等现象。电源保险丝是否熔断，电子元件是否损坏，如晶体管外壳涂漆是否变色、断极，电阻是否烧焦，线圈是否断丝，电容器外壳是否膨胀、漏液、爆裂。印刷板敷铜条是否断裂、搭锡、短路，各元件焊点是否良好，有无虚焊、漏焊、脱焊现象。各零部件排列和布线是否歪斜、错位、脱落、相碰。
开机检查
机内指示灯、卡件状态指示灯是否正常。机内有/无高压打火、放电、冒烟现象。有无振动并发出噼啪声、摩擦声、撞击声。变压器、电机、功放管等易发热元件及电阻、集成块温升是否正常，有无烫手现象。机内有无特殊气味，如绝缘层烧坏的焦糊味，示波管高压打火使空气电离所产生的臭氧气味。机械部件是否运转正常，有无啮合不好，卡死、打滑、传动失灵的现象。在检查元件和连线时只能轻轻摇拔，以防拗断元件、连线和印刷线路板铜箔。开机检查通电时手不要离开电源开关，如发现异常要及时断电。带电设备要特别注意人身安全。在电路中大容量滤波电容有充电电荷，要防止触电。
3断路法
将怀疑的部份与整机或单元电路断开，看故障可否消失，从而断定故障所在的地方的方法。断路法对单元化、组合化、插件化的仪表故障检查尤为方便，对一些电流过大的短路性故障也很有效。但对整体电路是大环路的闭合系统回路或直接耦合式电路不宜采用。
4短路法
将所怀疑发生故障的某级电路或元器件暂时短接，观察故障状态有无变化来判断故障部位的方法。短路法用于检查多级电路时，短路某一级，故障消失或明显减小，可判断故障在短路点之前，故障无变化则在短路点之后，如某级输出电位不正常，将该级的输入端短路，如此时输出端电位正常，则该级电路正常。将该晶体管基极和发射机短路，观察集电极电压变化情况，判断管子有无放大作用。在 TTL 集成电路中，用短路法判断门电路，触发器是否正常工作。将可控硅控制极和阴极短路判断可控硅是否失效。将某些仪表（如电子电位差计）输入短路，看仪表指针变化来判断仪表是否受到干扰等。
5替换法
通过更换某些元件或线路板以确定故障部位的一种方法。用规格相同，性能良好的元器件或卡件替换所怀疑的元器件或卡件，然后通电试验，故障是否消失，即可确定所怀疑的元器件或卡件是否为故障所在。在替换前，要先认真分析，不要盲目替换，如故障是由短路或热损造成的，则替换上好的元器件或卡件也可能再被损坏。电路有关参数不符合要求，替换后仍然存在故障隐患。元器件和卡件的替换，按仪表设备技术规定进行。如 DCS、PLC、FCS的卡件可以热拔插，而电子元器件则不行。严禁通电情况下边焊接边试验。
6分部法
查找故障的过程中，将电路和部件分为几个部分，检查判断故障原因的方法。一般检测控制仪表电路可分为外部回路（由仪表的接线端往外到检测元件、控制执行机构为止的全部电路），电源回路（由交流电源到电源变压器的全部电路），内部回路（除外部回路，电源回路外的全部电路）等三大部分。分部检查根据划分出来的各个部分，采取从外到内，从大到小。由表及里的方法检查各部分，逐步缩小怀疑范围，找到故障部位。
7人体干扰法
我们处在杂乱的电磁场中，会感应出微弱的低频电动势（几十至几百微伏）。当接触到仪器仪表的某些电路时，电路就会发生反映，就可以简单的判断某些故障部位。但必须对该仪器仪表的功能原理十分了解，必须注意安全，以免触电。此方法一般不宜采用。
8测量法
电压
电压法就是用万用表（或其他电压表）适当量程测量怀疑部分，分测交流电压和直流电压两种。测交流电压主要是交流供电电压，如交流 220V，交流稳压器输出电压，变压器线圈电压及振荡电压等，测直流电压指直流供电电压，半导体元器件各级工作电压，集成块各引出脚对地电压（TTL 电平）等。
电流
电流法分直接测量和间接测量两种。直接测量是将电路断开后串入电流表，测出电流值与仪器仪表正常工作状态时的数据进行对比，从而判断故障。间接测量不用断开电路，测出电阻上的电压降，根据电阻值的大小计算出近似的电流值，进行故障判断。电流法与电压法相互配合，能检查判断出电路中绝大部分故障。
电阻
电阻检查法即在不通电的情况下，用万用表电阻档检查仪器仪表整机电路和部分电路的输入输出电阻是否正常，各电阻元件是否开路、短路、阻值有无变化，电容器是否击穿或漏电。电感应圈、变压器有无断线、短路，半导体器件正反向电阻，各集成块引出脚电阻等。
应用电阻法检查故障时，应注意如下几点：
A 电路中有不少非线性元件，注意万用表笔的红、黑极性的使用。
B 避免使用Ωⅹ1 档（电流较大）和 nⅹ10 档（电压较高）直接测量普通小电流和耐压低的晶体管、集成电路块，以免造成损坏。
C 被测元件在电路中要牵连许多其他元件，因此，对于软击穿、漏电或电阻阻值比较大的场合，要把被测元件脱开后再进行检查。对于只有两个引出脚的元件，脱开一个脚即可，而对于有三个引出脚的如三级管等，则应脱开二根引出线。
9工艺法
当仪器仪表本身并无故障但工作仍不正常，此时应对控制回路结合工艺流程对工艺工况、测量引线进行检查。根据工艺介质（液、气、蒸汽）检查测量引线管低点排凝和高点放空是否有效，测量引线管路是否夹液或夹气，工艺工况是否正常，进行故障判断处理。