常見(jiàn)測(cè)控儀器儀表系統(tǒng)介紹與運(yùn)行

1、常見(jiàn)測(cè)控儀器儀表系統(tǒng)介紹與運(yùn)行溫度、壓力、流量和液位是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中四種常見(jiàn)的物理 量本文從工作實(shí)際出發(fā)在總結(jié)工業(yè)設(shè)備維護(hù)及維修經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上 介紹了工業(yè)設(shè)備中常見(jiàn)自動(dòng)測(cè)量控制系統(tǒng)的原理與組成分析了測(cè) 控儀器儀表系統(tǒng)常見(jiàn)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(shí)更加強(qiáng)調(diào)了儀器儀表維護(hù) 維修過(guò)程中的相關(guān)注意事項(xiàng)為同行業(yè)技術(shù)人員提供了一定的交流 和參考?！娟P(guān)鍵詞】測(cè)控儀器儀表系統(tǒng)維護(hù)人類社會(huì)文明從農(nóng)業(yè)社會(huì)步入工業(yè)社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)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(dòng)和部分腦力勞動(dòng)測(cè)控儀器儀表就如同人 之五官與四肢其工作

2、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(shí)刻使測(cè)控儀器儀表處于一個(gè)信息精準(zhǔn)、可控 的模式是做好一切生產(chǎn)活動(dòng)的基礎(chǔ)與前提。1測(cè)量控制系統(tǒng)的原理組成各種自動(dòng)測(cè)量與控制系統(tǒng)一般由以下四部分組成：測(cè)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）。其系統(tǒng)組成 方塊圖如圖1所示。2測(cè)控儀器儀表的基本性能與指標(biāo)2.1測(cè)量范圍、上下限及量程測(cè)量范圍就是指儀表按規(guī)定的精度進(jìn)行的測(cè)量被測(cè)對(duì)象的范 圍值。測(cè)量范圍的最大值稱為測(cè)量上限測(cè)量范圍的最小值稱為測(cè) 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)

3、曲線與所選定的擬 合直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(cè)量結(jié)果和實(shí)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(diǎn)后位數(shù)越多就說(shuō)明該 儀表的測(cè)量精度等級(jí)越高。2.4回差回差是反映儀器儀表對(duì)某一參數(shù)在整個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)進(jìn)行正反 行程的測(cè)量所得到在同一被測(cè)值下正反行程的最大絕對(duì)值差。2. 5靈敏度儀器儀表的靈敏度就是被測(cè)量變化時(shí)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(cè)量范圍內(nèi)所能檢測(cè)出的被測(cè)輸入量的最 小變化值。有時(shí)用該值相對(duì)滿量程輸入值之百分?jǐn)?shù)表示則稱為分 辨率。2. 7零點(diǎn)遷移和量程遷移在實(shí)際使用中由于測(cè)量要求或測(cè)量條件的

4、變化需要改變儀表 的零點(diǎn)或量程可以對(duì)儀表的零點(diǎn)和量程進(jìn)行調(diào)整。我們將零點(diǎn)的 改變稱為零點(diǎn)遷移量程的改變稱為量程遷移。零點(diǎn)遷移儀表靈敏 度不變化而量程遷移會(huì)引起靈敏度的改變。3測(cè)控儀表常見(jiàn)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(lái)看可以將儀器儀 表故障分為三種：暫時(shí)性硬故障永久性硬故障軟故障。(1)暫時(shí)性硬故障主要指因工藝條件變化波動(dòng)較大造成儀器 儀表出現(xiàn)偏差無(wú)法復(fù)位經(jīng)過(guò)手動(dòng)調(diào)整可以排除故障的情況。(2)永久性硬故障是指因各種條件導(dǎo)致儀器儀表?yè)p壞無(wú)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(cè)過(guò)程中因被測(cè)量異常導(dǎo) 致儀器儀表異常待被測(cè)量正常后無(wú)需手動(dòng)調(diào)整儀器儀表自行恢復(fù) 正

5、常。4溫度控制系統(tǒng)儀器儀表常見(jiàn)故障診斷4. 1常見(jiàn)工業(yè)用溫度測(cè)量?jī)x器儀表4. 1.1熱電偶測(cè)溫元件熱電偶測(cè)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(shì)的變化量進(jìn)行測(cè)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 (AB)連接在一起構(gòu)成一個(gè)閉合回路當(dāng)兩接點(diǎn)處溫度不同時(shí)回路 中將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)從而產(chǎn)生回路電流。4. 1.2熱電阻測(cè)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(cè)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

6、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(jiàn)的熱電阻有PT100PT1000Cu50等。100100050是溫度為 0時(shí)該材料的電阻值。4. 1.3溫度變送器溫度變送器是溫度測(cè)控系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)換元件它將測(cè)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(hào)送入控制器以便控制器識(shí) 別、處理。4.2溫控系統(tǒng)儀器儀表常見(jiàn)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(dòng)后曲線變得毫無(wú)規(guī)律或系統(tǒng)難以控制此時(shí)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

7、曲線為一條直線故障很可能 出現(xiàn)在打印系統(tǒng)這時(shí)可人為改變一下工藝參數(shù)如無(wú)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)的最高或最低點(diǎn)一般為 轉(zhuǎn)換元件損壞或連接線路斷開(kāi)。(4)溫度顯示值緩慢變化：1.工藝操作造成這種情況如實(shí)反 映內(nèi)部情況需要檢查操作環(huán)境與工藝；2.測(cè)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(shí)際值有偏差：一般為測(cè)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(jiàn)儀器儀表故障診斷5. 1常見(jiàn)壓力檢測(cè)儀表5. 1. 1液柱式壓力計(jì)液柱式壓力計(jì)

8、一般采用水銀或水為工作液利用被測(cè)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(cè)量常用于低壓、負(fù) 壓或壓力差的檢測(cè)。5. 1.2彈性式壓力計(jì)彈性式壓力檢測(cè)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(cè)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(jì)活塞式壓力計(jì)是一種精度很高的標(biāo)準(zhǔn)儀器常用做校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)壓 力表及普通壓力表使用。5. 1.4壓力傳感器能夠檢測(cè)壓力并能提供遠(yuǎn)傳信號(hào)的裝置統(tǒng)稱為壓力傳感器它 是壓力測(cè)量控制系統(tǒng)的重要組成部分。壓力傳感器結(jié)構(gòu)形式多種 多樣常見(jiàn)的形式有應(yīng)變式、壓阻式、壓電式和電容式。5. 2壓力檢測(cè)與控制系統(tǒng)儀器儀表常見(jiàn)故障

9、的分析與排除(1)壓力控制系統(tǒng)儀表指示出現(xiàn)快速振動(dòng)時(shí)首先檢查工藝操 作有無(wú)變化這種變化多半是工藝操作和調(diào)節(jié)器PID參數(shù)整定不好 所造成。(2)壓力控制儀表出現(xiàn)死線工藝操作變化但壓力指示不變化 一般故障出現(xiàn)在壓力測(cè)量系統(tǒng)中首先檢查測(cè)量引壓導(dǎo)管系統(tǒng)是否 有堵塞現(xiàn)象若不堵檢查壓力變送器輸出系統(tǒng)有無(wú)變化如有變化故 障出在控制器測(cè)量指示系統(tǒng)如不變化壓力變送器故障。(3)壓力指示儀表出現(xiàn)最高或最低值先可人為改變被測(cè)量如 有變化一般跟工藝操作或環(huán)境有關(guān)如無(wú)變化一般為壓力變送器內(nèi) 部彈性膜片卡住不能復(fù)位可以通過(guò)略高于測(cè)量上限的氣流吹開(kāi)。 如無(wú)法修復(fù)則更換壓力變送器。6流量控制儀表系統(tǒng)常見(jiàn)故障診斷6. 1常見(jiàn)流

10、量檢測(cè)儀表7. 1. 1容積式流量計(jì)容積式流量計(jì)又稱正排量流量計(jì)是直接根據(jù)排出的體積進(jìn)行 流量累計(jì)的儀表它利用運(yùn)動(dòng)元件的往復(fù)次數(shù)或轉(zhuǎn)速與流體的連續(xù) 排出量成比例對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行連續(xù)的檢測(cè)。8. 1.2差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì)基于在流通管道上設(shè)置流動(dòng)阻力件流體流過(guò)阻 力件時(shí)將產(chǎn)生壓力差此壓力差與流體流量之間有確定的數(shù)值關(guān)系 通過(guò)測(cè)量差壓值可以求得流體流量。9. 1.3速度式流量計(jì)速度式流量計(jì)的測(cè)量原理都是基于與流體流速有關(guān)的各種物 理現(xiàn)象儀表的輸出與流速有確定的關(guān)系即可知流體的體積流量。6. 2流量檢測(cè)儀器儀表常見(jiàn)故障的分析與排除(1)流量控制儀表系統(tǒng)指示值達(dá)到最小時(shí)首先檢查現(xiàn)場(chǎng)流量 計(jì)如果正常則

11、故障在顯示儀表。當(dāng)流量計(jì)指示也最小則檢查調(diào)節(jié) 閥開(kāi)度：若開(kāi)度為零則常為調(diào)節(jié)閥到調(diào)節(jié)器之間的故障；若調(diào)節(jié) 閥開(kāi)度正常故障原因很可能是系統(tǒng)壓力不夠、系統(tǒng)進(jìn)出口管路堵 塞、泵不上量等原因造成。(2)如果流量控制儀表系統(tǒng)指示值波動(dòng)頻繁可將控制改到手 動(dòng)如果波動(dòng)仍然頻繁則是儀表方面的原因或儀表控制參數(shù)PID設(shè) 定不合適；如果波動(dòng)減小則是工藝方面的原因所造成。7液位控制儀表系統(tǒng)故障診斷7. 1常見(jiàn)液位檢測(cè)儀表7. 1.1靜壓式液位計(jì)靜壓式液位計(jì)是利用計(jì)算液體壓強(qiáng)的公式P二P Hg推出 H=p/Pg當(dāng)我們測(cè)得壓力p時(shí)即可計(jì)算出液體的位置高度II.7. 1.2浮子式液位計(jì)浮子式液位計(jì)是用浮球作為檢測(cè)元件浮球隨

12、液位變化而上下 移動(dòng)自始至終其所受浮力大小不變那么通過(guò)浮球所反映出來(lái)位置 的變化我們可以測(cè)得液位的高低。7. 1.3超聲波液位計(jì)超聲波在穿過(guò)兩種不同介質(zhì)的分界面時(shí)會(huì)產(chǎn)生折射和反射對(duì) 于磬阻抗差別較大的相界面幾乎為全反射從發(fā)射超聲波至收到 反射波回的時(shí)間可以計(jì)算出分界面的距離利用這一原理可以制成 超聲波液位計(jì)。7. 2液位檢測(cè)及控制系統(tǒng)常見(jiàn)故障原因分析與排除(1)液位控制儀表系統(tǒng)指示值變化到最大或最小時(shí)可以先檢 查檢測(cè)儀表是否正常如指示正常將液位控制改為手動(dòng)控制液位查 看液位變化情況。如果液位可以穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)則故障在液位 控制系統(tǒng)；如果穩(wěn)不住液位一般為工藝系統(tǒng)造成的故障要從工藝 方面查找原因

13、。(2)差壓式液位控制儀表指示和現(xiàn)場(chǎng)直讀儀表對(duì)不上時(shí)。首 先檢查現(xiàn)場(chǎng)直讀式儀表是否正常如指示正常檢查差壓式液位儀表 的負(fù)壓導(dǎo)壓管封液是否有滲漏：若有滲漏重新灌封也調(diào)零點(diǎn)；若 無(wú)滲漏可能是儀表的負(fù)遷移量不對(duì)了重新調(diào)整遷移量使儀表顯示 正常。(3)液位控制儀表系統(tǒng)指示值變化波動(dòng)頻繁時(shí)首先要分析液 位控制對(duì)象容量的大小來(lái)分析故障的原因容量大一般是儀表故障 造成；容量小則首先要分析工藝操作情況是否有變化如有變化很 可能是工藝操作造成的原因如果沒(méi)有變化可能是儀表故障造成。8造成儀器儀表故障的若干因素儀器儀表的常見(jiàn)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(dòng)、腐蝕

14、、 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(wèn)題。8. 1環(huán)境因素9. 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(jí)的儀表安裝于露天、潮濕的場(chǎng)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(chǎng)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(méi)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(chǎng)儀表故障率較 高的故障之一。

15、8. 1.2振動(dòng)損壞笫9頁(yè)共12頁(yè)現(xiàn)場(chǎng)儀器儀表因設(shè)備或環(huán)境的振動(dòng)而出現(xiàn)故障也占有一定比 例。常見(jiàn)有儀表固定固定螺絲或卡套松動(dòng)、接線頭接觸不良焊點(diǎn) 開(kāi)裂等。9. 1.3腐蝕損壞腐蝕性較強(qiáng)的酸堿對(duì)儀表腐蝕環(huán)境中的潮濕氣體或雜質(zhì)對(duì)儀 器儀表及線路的銹蝕作用。10. 1.4電波干擾一般毫伏級(jí)或頻率信號(hào)受電磁干擾諧波干擾較為嚴(yán)重。采取 的辦法是盡量避開(kāi)干擾源或采用屏蔽殼、屏蔽接地、安裝時(shí)設(shè)備 或儀器儀表使用屏蔽電纜線。11. 1.5高溫高壓環(huán)境溫度或介質(zhì)溫度過(guò)高或過(guò)低會(huì)使儀器儀表內(nèi)部一些電子 元件性能不穩(wěn)定而造成儀表工作不正常。12. 2人為因素在生產(chǎn)過(guò)程中往往一些人為因素也有發(fā)生。如不按規(guī)程操作 或維

16、修導(dǎo)致儀器儀表失控工作在一個(gè)異常的環(huán)境中；搬運(yùn)東西時(shí) 碰傷儀表、清洗設(shè)備時(shí)不慎將水噴到儀表上探傷檢測(cè)時(shí)時(shí)儀表受 擾等。該種情況就要以人員培訓(xùn)及防護(hù)為主加強(qiáng)設(shè)備使用及維修 人員責(zé)任意識(shí)嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行作業(yè)做好操作或維修前的防 護(hù)準(zhǔn)備工作。9儀器儀表維護(hù)維修注意事項(xiàng)(1)儀器儀表維修要由專業(yè)人員進(jìn)行因?yàn)楹芏鄡x表都是帶電 的部分儀表系統(tǒng)帶有高壓。(2)維修時(shí)我們要查閱相關(guān)技術(shù)資料弄清儀器儀表所在的控 制系統(tǒng)熟悉儀器儀表的工作原理從而進(jìn)行逐步仔細(xì)排查和維修。(3)倭器儀表檢測(cè)或維修一般都要用到專業(yè)的維修工具維修 人員要熟悉、合理使用維修工具避免因亂用、錯(cuò)用造成儀器儀表 或工具的損壞。(4)維修儀器儀表電路時(shí)最好先將人體自身上的靜電通過(guò)觸 摸金屬等接地裝置進(jìn)行排放靜電順時(shí)電壓可達(dá)幾千甚至上萬(wàn)伏。(5)不要帶電插拔儀器儀表中的各種控制板及插接件。因?yàn)?在加電的情況下插拔連接件會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生高壓很容易 燒毀電子元器件。(6)維修儀表時(shí)應(yīng)做好標(biāo)記記錄原來(lái)的位置以便復(fù)原避免因 接錯(cuò)線路擴(kuò)大故障。(7)儀表中有很多微小的和有彈性的零件拆卸時(shí)應(yīng)盡可能選 擇好空間及位置一旦掉落我們首先應(yīng)判斷其可能掉落的位置以免 造成零件丟失。10小結(jié)測(cè)控儀器儀表是工業(yè)控制系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)它直接反映和控制 設(shè)備的工作性能及狀態(tài)。