浅析自动化仪表故障处理原则

浅析自动化仪表故障处理原则

李飞

中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司输气管理处四川成都610213

摘要：输气管理处的站场已达到自动化控制系统的全面覆盖,实现了现场仪器仪表数据的自动采集和设备远程控制。在自动化控制系统越来越普及的今天，仪表的维护、故障处理也越来越重要。如何才能第一时间确认故障、处理故障，本文给出了六条处理原则。

关键词：SCADA系统仪表故障处理

1前言

输气管理处经过近几年SCADA系统的建设,输气站场已达到站场自动化控制系统的全面覆盖,实现了现场仪器仪表数据的自动采集和设备远程控制。站场值班员工也愈来愈依赖于使用站控系统管理软件进行日常生产管理。SCADA系统在输气管网的应用过程中实现了对地面管道集输工程的集气、输气等生产数据的采集、监视、控制和管理，达到自动化控制的目的，确保生产安全稳定地运行。与此同时，自动化仪表出现故障的概率的也随之增加。在自动化仪表出现故障时，要想尽快找到故障原因，就必须了解生产工艺流程，了解仪表控制系统的结构、特点、性能及参数等，才能及时处理仪表故障，确保输气管网的安全生产。

2自动化仪表故障的类别

经过近几年的努力,输气管理处输气站场已达到站场自动化控制系统的全面覆盖,实现了现场仪器仪表数据的自动采集和设备远程控制。站场值班员工也愈来愈依赖于使用站控系统管理软件进行日常生产管理。与此同时，自动化仪表出现故障的概率的也随之增加。在自动化仪表出现故障时，要想尽快找到故障原因，就必须了解生产工艺流程，了解仪表控制系统的结构、特点、性能及参数等，在此前提条件下，我们可以把故障粗分为两大类：模拟量类、数字量类。

模拟量类：模拟量是指变量在一定范围连续变化的量。比如：压力、差压、温度、液位等。故障主要表现在上位机显示值和变送器值有差别、直接显示负值、变送器就地显示和精密压力表不一致等。

数字量类：数字量是物理量的一种。它们的变化在时间上是不连续的,总是发生在一系例离散的瞬间。比如：阀门开关状态。故障主要表现在上位机阀门状态显示（阀门开、阀门关、远程\就地、故障\运行）与现场阀门状态不一致、现场阀门不能远程开关等。

3自动化仪表故障的处理方法

对故障进行初步分类后，判断、处理仪表故障应遵循以下原则。

3.1先检查工艺流程再检查仪表自控

由于站场值班人员是直接使用站控系统的，所以应向他们问清楚站控系统出故障前后的情况，了解前后站场生产是否正常，工艺操作流程有没有调整或改变等，以确定是工艺的原因还是仪表、站控系统的问题。在询问值班人员的同时，应观察站控系统上的显示变化，如：出故障之前记录曲线一直很正常，但之后记录曲线波动很大、记录不连续，PID调节系统很难控制，就连手动操作都难控制，这样的情况有可能是工艺操作或设备的原因。例如：调度中心突然发现某进气压力值低限报警，值班工程师应检查内外联系记录看该站是否在倒换流程，开启旁通或者是校验仪表，并电话该场站进行确认。

3.2先到值班室后去生产现场

仪表出现故障时，在询问值班员工的基础上，可观察仪表的显示状况，大致判断是哪里的问题。可用数字万用表有针对性地对接线端子进行测量，通过测量可判断从测量元件至机柜端子的接线情况，如是否有断路、短路、接地故障。如是热电阻看其电阻值有无变化；用短接线短接下显示仪表的输入端，看仪表是否指示零下，或者断开端子接线，看其是否指示无穷大。如是变送器看其有无电流输出，这时用HART手操器更方便判断故障。对于执行机构可检查远程、就地、锁定开关位置是否正确，必要时还可把旋钮切至就地，用就地操作观察执行器动作是否正常，有没有阀位反馈信号。

3.3先检查简单的后检查复杂的

先观察是单台仪表不正常还是多台仪表不正常，再检查仪表的供电电源及电源箱是否正常，保险管、浪涌保护器是否正常；检查相关接线看其是否有接触不良或短路、短路现象，开关位置是否正确。观察导压管及阀门有没有泄漏现象。如压力、流量仪表没有波动和变化，很多时候是由于导压管堵塞所致。例一：某站电驱动头反馈信号不正常，在机柜内找到阀门反馈的4组信号线，在浪涌保护器前端和后端进行短接，发现在浪涌保护器后端短接，系统上显示信号正常，而在浪涌保护器前端短接，系统上显示信号不正常，故判断浪涌保护器损坏，更换浪涌保护器后，阀门反馈和现场一致。例二：某站电驱动头只能开不能关，在机柜内找到阀门输出的3根线（1根公共端，1根阀门开，1根阀门关），在输出端进行短接现场，阀门均能远程开关。在系统上下达关指令，机柜内继电器吸合点亮，用万用表测试，发现继电器后端无电压，怀疑继电器老化，更换新继电器后，阀门动作。

3.4先检查现场仪表后检查柜内仪表

在站控系统观察的基础上，先对现场一次仪表进行检查，如热电阻端子接线是否松动，有无进水现象，是否损坏等，执行器是否卡死或缺油等，则可针对问题进行处理。压力、差压变送器不正常时应先排污，吹洗导压管，同时检查三阀组及其他阀门有无堵塞、泄漏。例如：某站雷雨天后，某压力变送器信号不正常，现场查看变送器后发现本地显示和精密压力表显示有出入，用万用表串联检查电流值和现场显示值的换算值不一致，怀疑变送器雷击损坏，更换后，系统恢复正常。

3.5先检查仪表外部后查看仪表内部

本着先易后难的步骤，先检查仪表的外部，如供电是否正常；导压管有没有泄漏点，观察排污是否通畅，以此来判断导压管或阀门是否有堵塞现象；检查导线连接及接线端有没有松动、锈蚀接触不良等问题。对热电阻可采取开路接线端来判断故障部位。测量仪表盘端子排或仪表接线端子电压来判断故障。在此基础上再确定是否需要拆下仪表进行处理。

3.6先检查表面后检查隐蔽工程

处理现场的仪表故障时，先查仪表盘内的端子及接线，没有发现问题，再检查电缆槽内、地沟内的导线。必要时测量电缆的电阻值是否正常。例如：某站建站多年，今年来发现站场电动执行机构部分出现偶尔能远控，大部分时间不能远控的情况，现场检查发现，执行机构在现场短接能正常开关，站控系统指令下达后，继电器正常输出，但是在现场端子排处，没有测试到电压，且在机柜内对现场阀开、阀关信号线进行短接，执行机构不动作，怀疑电缆老化，短路，后经过测试，证明判断正确，更换站场执行机构电缆后，恢复正常。

4处理流程图

4.1故障处理人员在站场。

站场自动化仪表故障处理的流程，见图1。

图1站场故障处理流程图

4、2故障处理人员在阀室

阀室自动化仪表故障处理的流程，见图2。

图2阀室故障处理流程图

5综合举例

案例一：DCC调控中心打电话报告，管网图上某管线进气压力突然出现绿底，数据异常。信息站员工开始进行排查，登录SCADA服务器系统，发现该站数据全部绿底，查看通讯连接发现提示offline，用ping命令检查，发现中心无法ping通RTU地址和路由器网关地址，电话联系该站场得知内网也不能访问，通过站场员工检查线路复用设备，发现线路复用设备LOSS灯常亮，怀疑运营商线路故障，电话通知线路运营商进行检查。运营商恢复线路后，站场数据部分恢复正常，部分依然绿底不正常，查看数据库配置发现正常的数据点同属RTU1，不正常的数据点同属RTU2，电话联系站场员工查看机柜RTU网口接线，发现其中1个RTU网口灯未闪烁，取下重新插上后，数据恢复正常。

案例二：夏天雷雨天后，作业区自控技术人员反映某站2个压力点和1个阀门反馈出现错误，信息站员工到现场进行处理。现场阀门是开阀，但是上位机显示故障，对照寄存器地址表，查看后台实时数据库发现该阀门开到位和关到位信号均置1。对照机柜内接线图，检查机柜内回路，脱开浪涌保护器后端现场阀门反馈开到位和关到位2组线，实时数据库寄存器值变为0，分别短接这2组线，寄存器值分别变为1，确认浪涌保护器后端到RTU无故障，怀疑信号回路浪涌保护器被雷击穿，用万用表测试通断，确认浪涌保护器损坏，更换后，阀门反馈恢复正常。检查2个压力点故障，2个压力表变送器现场显示正常，根据4-20MA对应变送器量程进行换算，对比后台实时数据库通道值，发现通道值不正确。对照机柜内接线图，找到2个压力点的信号回路，脱开机柜内现场来线，用信号发生器接入回路给出标准4-20MA，发现其中1个压力点显示正常，另外1个依然不正常，怀疑2个压力点1个故障在I/0通道，1个故障在现场变送器。将信号发生器置于变送器端子处和I/O卡件前端给出标准值，确认了故障。更换I/O卡件和现场变送器后，上位机显示恢复正常。

6结束语

总之，分析现场仪表故障原因时，要特别注意故障对象的特性变化，这些都可能是造成现场仪表系统故障的原因。所以，我们要综合考虑、仔细分析，检查原因所在，才能又快又准的找到故障所在。