智能仪表故障诊断与解决方法

刘联波

（中国石油哈尔滨石化公司仪电车间 高级技师 工程师）

摘要：针对炼化企业现场智能仪表出现的常见故障。通过研究现场智能仪表的性能和特点，分析智能仪表的故障原因，总结了仪表故障的解决方法，能够帮助提高现场仪表的检修效果，减少仪表的故障率，提高智能仪表的使用精度。

关键词：现场仪表；故障诊断；解决方法

1引言

炼化企业生产过程中现场仪表随着使用时间增加、自身质量问题等原因经常出现仪表故障现象，由于检测与控制过程中出现的故障现象比较复杂，正确判断并做好仪表的检测和修理，减少仪表故障，不但直接关系到生产过程的安全与稳定，同时也涉及到产品的质量，保证生产过程的平稳运行。

2 故障诊断步骤

⑴要做好智能仪表的检修工作，首先要有一个技术准备，如通过待修设备技术说明书及其有关资料，了解其工作原理、技术指标、电气性能、电路数据、使用和检查方法等；还要有一定的物质准备，如测试仪表、检修工具、供电电源等。其次是进行调查和分析判断，如通过询问操作人员，并亲自开机观察，以便全面了解待修仪表设备的故障现象，并借鉴以往的维修经验，分析判断仪表发生故障的原因。在这些基础上，选择维修方案，安排最佳排除故障方案，找出故障的真正原因并修理，直至排除故障修复仪表设备。再次是整理工作，如恢复电路原状，做好清洁工作，擦拭焊点，整顿元器件位置和走线方向等。

⑵最后是检验工作，对设备进行通电测试，检查故障是否真正排除，工作是否正常；做必要的定性检查甚至是定量测试，看是否符合技术指标的要求等。一般在结束之后，还要做好总结工作，如填写检修和鉴定记录，总结出经验和教训。

3 现场仪表测试的方法

3.1 初步检查，确定故障症状

通过初步检查能判断、识别、确定仪表设备的故障症状。在判断故障过程中要注意区分以下3种情况。

⑴区分故障症状和非故障症状

在初步检查、确定故障症状的过程中，一定要注意区分故障症状和非故障症状。当使用场合不能满足技术条件时所出现的异常情况不一定是故障。

⑵区分设备故障和设备性能下降

在初步检查、确定故障症状的过程中，要注意区分设备故障和设备性能下降。当然，设备性能下降也是属于一种故障，是另一类性质的、较难维修的故障。

⑶区分设备故障和操作不当

在初步检查、确定故障症状的过程中，特别要注意区别设备故障和操作不当的异常症状。这可排除大量由操作工操作不当造成的异常现象而被误认为是仪表故障的可能。

3.2 熟悉整机，确定故障区域

智能仪表故障大多是由于设备某一部分的功能失常所引起的。因此，一个维修人员如果熟悉了电路图，在分析故障时，有事半功倍的效果，熟悉整机原理图，确定故障区域。

3.3 缩小区域，找出故障电路

利用已知的故障症状，通过电路原理图，并且大量运用测试设备与测试技术，找出故障所在电路。

3.4 缩小范围，找出故障位置

在判定有故障的电路基础上，接下来可进行缩小故障范围，找出具体故障的元器件位置。这一步不仅要确定故障元器件的位置，而且要判断所找的故障元器件是否是真正的故障源。

3.5 消除故障，检验修复设备

找到故障元器件并将其更换、修复之后，应进行验收检查，旨在证实智能仪表在修复全部故障之后，确实恢复了正常工作。在消除故障，修复设备之后，应做好智能设备存档工作，把智能设备出现的故障症状、故障原因及维修措施等方面的材料记录在案。平时积累的维修材料，务必注意保存，以便日后使用。

4 现场仪表的常见故障类型

⑴仪表的质量问题。一些仪表企业为了能够利润最大化，难免会以次充好，将生产的精度低、性能差的仪表投入到炼化企业生产当中。例如流量仪表，在进行产品设计的时候可能会忽略对压力补偿的设计，这样流量仪表的测量结果并不科学。在这些仪表投用到生产过程中，不能给炼化企业生产提供正确的参数，导致显示数据出现一定的误差。

⑵元器件失效。元器件失效的原因主要有两方面： 一是元器件本身已损坏或性能差；二是由于组装原因造成的元器件失效。

⑶可靠性差。系统不可靠的因素很多，例如：插件接触不良会造成系统时好时坏，经不起振动；内部和外部的干扰、负载过大等都会造成测量不稳定。

⑷电源故障。电源故障包括：电压值不符合要求；电源存在短路情况；内阻大，负载能力差等。

⑸仪表短路故障。短路是最常见同时也是较难排除的故障。智能仪表在结构设计上往往要求体积小，从而使印刷电路板的布线密度高，使用中异物等常常造成引线之间的短路而引起故障。仪表在长时间工作中，肯定也会有过热的问题，如果热量超过了仪表设计的温度，也会出现短路故障。

5 现场仪表故障诊断的检测方法

⑴敲击与手压法。仪表运行时好时坏的现象， 大多数是由于接触不良或虚焊造成的，对于这种情况可以采用敲击与手压法。

所谓敲击法，就是对可能产生故障的部位，通过橡皮棒或其他敲击物轻轻敲打插件板，看看是否会引起出错或停机故障。

所谓手压法，就是故障出现时，关上电源后，对插件部位重新用手压牢，再开机试试是否会消除故障。如果手压后仪表正常，则将所压部件或插头的接触故障消除后再试 。

⑵感觉法。这种方法是利用视觉、嗅觉和触觉发现故障并确定故障位置。一般情况下，损坏了的元件会变色、起鼓或出现烧焦的斑点；烧坏的元件会产生糊味；另外，有时用肉眼也可观察到虚焊或脱焊。

⑶插拔法。所谓“插拔法”，是通过插拔智能仪表内一些插件来判断故障原因的方法。如果拔除某一插件后仪表恢复正常，则说明故障发生在那里。

⑷元器件替换法。这种方法要求有两台同型号的仪表或有足够的备件。将一个好的电路板与故障仪表上同型号的电路板进行替换，查看故障是否消除，以找出故障元件或故障插件板。

⑸参数比对法。这种方法也要求有两台同型号的仪表，其中有一台必须是正常运行的。使用这种方法还要具备必要的设备，例如，万用表等。按比较的性质可将其分为电压比较、输出结果比较、电流比较等。

⑹升降温法。智能仪表长时间工作都会出现过热的情况，特别是夏季，由于环境温度较高，会导致仪表的故障率升高。升温法，就是通过人为地将环境温度升高，从而判断仪表是否存在故障。例如，将电烙铁放在存有疑点的位置，从而提高元件周围的温度，但是这种方法在使用时需要注意避免仪表因为过热被烧坏，保证对故障检测的准确性。降温法就是把故障仪表拆卸拿到阴凉通风位置让仪表自然冷却降温，检查降温之后故障是否消除，这样就可以对仪表的故障做出初步判断。

⑺并联法。把一块好的元件（电阻、电容、二极管、三极管等）与故障仪表要检查的元件并联，保持良好的接触。如果故障出自于元件内部开路或接触不良等原因，则采用这种方法可以排除。

⑻电容旁路法。当电路出现比较奇怪的现象，例如显示器上显示混乱时，可以用电容旁路法确定有问题的电路。例如，将电容跨接在IC的电源和地端；将晶体管电路跨接在基极输入端或集电极输出端，观察对故障现象的影响。如果电容旁路输入端无效，而旁路输出端时，故障消失，则问题就出在这一级电路中。

⑼改变原状态法。一般来说，在故障未确定前，不要随便触动电路中的元件，特别是可调整式元件更是如此，例如电位器。但是，如果在未触动前先做好记号或测出电压值或电阻值等，必要时还是允许触动的，也许改变之后故障会消除。

 ⑽故障隔离法。故障隔离法不需要相同型号的设备或备件做比较。根据故障检测流程图，分割包围逐步缩小故障搜索范围，再配合参数比对法、元器件替换法等，一般很快查到故障原因。

⑾使用工具诊断法。利用维修工具和测试设备对芯片、电阻、电容、二极管、三极管等元件进行测试、分析、判断。测试内容主要是信号波形、电流、电压、频率等参数，根据这些所得信息进行故障诊断。

⑿直接经验法。维修人员经过一定的维修实践，对于所使用的智能仪表系统已比较熟悉，积累了丰富的经验，清楚什么部位有什么特征，什么是正常现象，什么是异常现象。当系统发生故障时，常常可用直接观察的方法，凭借维修经验，找出故障并迅速排除。

⒀软件诊断法。软件诊断法也是智能仪表的一种有效的故障诊断方法。通常智能仪表都是具有故障自动诊断功能，这是由预先编制的软件程序实现的。或者编程人员通过编程器在线仿真查看故障所在。

6 智能仪表调试方法

智能仪表在维修之后都要进行调试，通常可将智能仪表的调试分为硬件调试、软件调试和样机联调。智能仪表调试流程如下图：

静态测试方法如下：

(1) 在仪表加电之前，先用万用表等工具，根据硬件电气原理图仔细检查仪表线路的正确性，并核对元件的型号、规格和安装是否符合要求。应特别注意电源的走线，防止电源之间的短路和极性错误，并重点检查系统总线（地址总线、数据总线和控制总线）是否存在相互间的短路或与其他信号线的短路，同时要仔细检查插件插入的位置和引脚是否正确。

(2) 加电后检查各插件引脚的电位，仔细测量各点电位是否正常，尤其应注意插座上各点的电位，若有高压，联机时将会损坏仿真器。此外，如果发现某元件太热、冒烟或电流太大等现象，应马上切断电源，重新查找故障。为慎重起见，元件的插入可以分批进行，逐步插入，以避免大面积损坏元件。

(3) 在不加电的情况下，除单片机以外，插上所有的元件，用仿真头将仪表的单片机插座和仿真器的仿真接口相连，这样便于为联机调试作准备。

7 结束语

为了保证仪表的正常运行，保障炼化企业生产的安全性，就要做好仪表的检测和维修工作。通过加强仪表的日常管理和维护工作，建立良好的仪表检维修规程和维修档案，是保证仪表正常工作的基础。同时随着科学技术的发展，也可以结合计算机技术、通讯技术以及网络技术，对仪表的工作情况进行实时监控，发生故障时及时警报，以做到对仪表预知性维修的目的。

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