筆者主要負責柳鋼棒線型材廠現(xiàn)場電氣設備技術管理, 工作中常常接觸各類儀表故障, 因為現(xiàn)場儀表通常采用弱電信號, 故障源往往較為隱蔽, 所以在面對儀表故障時, 需要在掌握其工作原理的基礎上, 耐心細致地排查處理。在此, 對近一年遇到的幾個儀表故障的處理過程進行介紹和分析。

  我廠五六棒成品地磅選用托利多IND331系列稱重控制器, 通過RS232通訊接口, 將其中一路數(shù)據(jù)傳輸至生產(chǎn)管理網(wǎng)電腦主機, 進入稱重控制系統(tǒng), 完成數(shù)據(jù)統(tǒng)計及標牌打印等工序。另一路數(shù)據(jù)傳輸至懸掛在生產(chǎn)現(xiàn)場的顯示屏, 面向操作工顯示實時稱重數(shù)據(jù)。發(fā)生在六棒的一次故障中, 生產(chǎn)管理網(wǎng)無法接收稱重數(shù)據(jù), 經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)稱重控制器RS232通訊接口燒, 無信號輸出, 更換控制器主板, 使用幾個小時后RS232接口再次燒壞?，F(xiàn)場檢查了接地、外部電源、電腦主機均未發(fā)現(xiàn)異常。初步判斷系瞬間過電壓導致RS232接口燒, 但是不能確定過電壓來自稱重控制器還是電腦主機。因為無法確定故障點, 為了避免可能出現(xiàn)的過電壓通過RS232數(shù)據(jù)線波及稱重控制器 (電腦主機) , 決定采取光電隔離的方式保護通訊雙發(fā)設備, 在原本直接通過RS232數(shù)據(jù)線連接的稱重控制器和電腦主機之間增加一套RS232光纖轉換器。經(jīng)過光電隔離后, 可以確保通訊雙方任何一方出現(xiàn)故障, 產(chǎn)生過電壓時, 不牽連到另一方設備, 減少損失。

  五六棒生產(chǎn)用水采用自循環(huán)方式供水, 由不同泵組實現(xiàn)生產(chǎn)水在冷水池、軋線、漩流池、平流池之間的周轉。軋線滿負荷生產(chǎn)時, 水循環(huán)系統(tǒng)周轉迅速, 瞬時流量達4000m3/h, 如果幾個水池的液位控制失衡, 很可能引發(fā)水池溢水事故, 浸泡設備, 造成損失。按照設計, 平流池液位檢測元件為超聲波液位計, 將水池液位以兩線制4~20m A信號形式傳輸至PLC, 顯示于監(jiān)控WINCC畫面。投產(chǎn)一段時間后, 不定期出現(xiàn)液位波動的現(xiàn)象, 盡管波動幅度不大, 但不利于值班人員準確掌握水位情況, 存在一定隱患。
  起初判斷是由于水池密閉, 水溫高產(chǎn)生霧氣, 飄散到超聲波液位計探頭表面后凝結成水珠, 影響超聲波信號收發(fā), 導致檢測液位出現(xiàn)波動。經(jīng)過持續(xù)跟蹤觀察, 發(fā)現(xiàn)在氣溫高, 水池沒有霧氣產(chǎn)生的時候依然會出現(xiàn)波動現(xiàn)象, 據(jù)此判斷霧氣并非干擾源。該液位計安裝位置距離PLC柜大約60米, 中間穿越部分動力電纜橋架, 判斷干擾或來自線路周圍, 因此決定增加配電隔離器進行抗干擾保護。配電隔離器的工作原理是既為變送器等一次儀表提供24V配電電源, 同時又對輸入的電流信號進行采集、放大、運算、和進行抗干擾處理, 再輸出隔離的電流和電壓信號, 供后面的二次儀表或其它儀表使用。增加配電隔離器后, 液位波動現(xiàn)象果然消失, 前后對比圖如下:

  同五六棒一樣, 中型線水處理濁環(huán)冷水池也采用超聲波液位計進行液位檢測。生產(chǎn)中, 該液位數(shù)據(jù)也出現(xiàn)了波動現(xiàn)象。有別于五六棒平流池, 該水池的水并非從漩流池而來, 而是經(jīng)過冷卻塔風冷降溫后流入, 因此不存在霧氣蒸騰干擾探頭的可能性。同時, 水池遠離生產(chǎn)現(xiàn)場, 液位計距離PLC柜僅20米, 沿途沒有其他動力電纜, 所以也排除了線路干擾的可能。深入觀察后, 發(fā)現(xiàn)該液位計安裝的位置距離水池入水管口很近, 此處水流湍急, 水花飛濺, 而超聲波液位計的檢測原理是通過傳感器發(fā)出超聲波脈沖信號, 聲波經(jīng)液體表面反射后被同一傳感器接收, 并由聲波的發(fā)射和接收之間的時間來計算傳感器到被測液體表面的距離, 顯然波濤洶涌的水面將大大影響超聲波液位計的檢測精度。
  鑒于表面水位起伏較大, 而下層水流較為平穩(wěn), 決定取消超聲波液位計, 改為不銹鋼纜式壓力液位計。壓力式液位計采用靜壓測量原理, 當液位變送器投入到被測液體中某一深度時, 傳感器迎液面受到的壓力的同時, 通過導氣不銹鋼將液體的壓力引入到傳感器的正壓腔, 再將液面上的大氣壓Po與傳感器的負壓腔相連, 以抵消傳感器背面的Po, 使傳感器測得壓力為:ρ.g.H, 通過測取壓力P, 可以得到液位深度。更換后, 液位數(shù)據(jù)穩(wěn)定準確, 故障排除。

  對于超聲波液位計, 除了水面起伏大會對檢測造成影響, 檢測探頭下方有阻擋物體也會造成檢測失真。例如安裝在五六棒漩流池的超聲波液位計, 由于現(xiàn)場人員工作不夠細致, 在液位計檢測口處固定了一根橡膠排水管, 造成液位計探頭收發(fā)信號收到影響, 導致液位失真。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)此問題并移除橡膠排水管后, 液位恢復正常。

  對于工業(yè)自動化領域, 各類檢測元件、儀器儀表如同控制系統(tǒng)的五官, 不斷采集來自現(xiàn)場的信號、狀態(tài), 反饋到控制系統(tǒng), 幫助實現(xiàn)各種功能。它們遍布現(xiàn)場各個角落, 種類繁多, 卻都遵循相應的標準和規(guī)則, 只要掌握其工作原理、信號特性、安裝工況和周圍環(huán)境, 很多儀表故障都能在實踐摸索中迎刃而解。同時, 在儀表選型的時候, 應該充分考慮安裝工況、信號類型與儀表參數(shù)的匹配度, 以免留下故障隱患, 增加日后的維修工作量, 也造成備件浪費。