常见仪表故障处理分析报表结果管理目标及其方法Word文档格式.docx
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9.1HLA-M105C（O2CO）在线气体分析系统
9.2SCS-900C烟气连续监测系统（烟气分析仪）
9.3GXH-904D型气体分析系统
9.4CEMS-2000型烟气分析系统
常见仪表故障分析处理及方法
仪表故障分析是一线维护人员经常遇到的工作，根据多年仪表维修经验，整理了工业仪表故障分析判断的十种方法，比较原则地介绍如下：
1.1.1调查法
通过对故障现象和它产生发展过程的调查了解，分析判断故障原因的方法。
一般有以下几个方面：
1故障发生前的使用情况和有无什么先兆；
2故障发生时有无打火、冒烟、异常气味等现象；
3供电电压变化情况；
4过热、雷电、潮湿、碰撞等外界情况；
5有无受到外界强电场、磁场的干扰；
6是否有使用不当或误操作情况；
7在正常使用中出现的故障，还是在修理更换元器件后出现的故障；
8以前发生过哪些故障及修理情况等。
采用调查法检修故障，调查了解要深入仔细，特别对现场使用人员的反映要核实，不要急于拆开检修。
维修经验表明，使用人员的反映有许多是不正确或不完整的，通过核实可以发现许多不需要维修的问题。
1.1.2直观检查法
不用任何测试仪器，通过人的感官（眼、耳、鼻、手）去观察发现故障的方法。
直观检查法分外观检查和开机检查两种。
外观检查内容主要包括：
⑴仪器仪表外壳及表盘玻璃是否完好，指针是否变形或与刻度盘相碰，装配紧固件是否牢固，各开关旋钮的位置是否正确，活动部分是否转动灵活，调整部位有无明显变动；
⑵连线有无断开，各接插件是否正常连接，电路板插座上的弹簧片是否弹力不足、接触不良，对于采用单元组合装配的仪表，特别要注意各单元板连接螺丝是否拧紧；
⑶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；
⑷电源保险丝是否熔断，电子管是否裂碎、漏气（漏气后管子内壁附着一层白色粉末）、损坏，晶体管外壳涂漆是否变色、断极，电阻有否烧焦，线圈是否断丝，电容器外壳是否膨胀、漏液、爆裂；
⑸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；
⑹各零部件排列和布线是否歪斜、错位、脱落、相碰。
开机检查主要包括：
1机内电源指示灯、各电子管及其他发光元件是否通电发亮；
2机内有无高压打火、放电、冒烟现象；
3有无振动并发出噼啪声、摩擦声、碰击声；
4变压器、电机、功放管等易发热元器件及电阻，集成块温升是否正常，有无烫手现象；
5机内有无特殊气味，如变压器电阻等因绝缘层烧坏而发出的焦糊味，示波管高压漏电打火使空气电离所发生的臭氧气味；
6机械传动部分是否运转正常，有无齿轮啮合不好、卡死及严重磨损、打滑变形、传动不灵等现象。
直观检查一定要十分仔细认真，切忌粗心急躁。
在检查元件和连线时只能轻轻摇拔，不能用力过猛，以防拗断元件、连线和印刷板铜箔。
开机检查接通电源时手不要离开电源开关，如发现异常应及时关闭。
要特别注意人身安全，绝对避免两只手同时接触带电设备。
电源电路中的大容量滤波电容在电路中带有充电电荷，要防止触电。
1.1.3断路法
将所怀疑的部分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方法。
仪器仪表出现故障后，先初步判断故障的几种可能性。
在故障范围区域内，把可疑部分电路断开，以确定故障发生在断开前或断开后。
通电检查如发现故障消失，表明故障多在被断开的电路中，如故障仍然存在，再做进一步断路分割检查，逐步排除怀疑，缩小故障范围，直到查出故障的真正原因。
断路法对单元化、组合化、插件化的仪器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结构不宜采用。
1.1.4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断定故障部位的方法。
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，说明故障在短路点之前，故障无变化则在短路点之后。
如某级输出端电位不正常，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。
短路法也常用来检查元器件是否正常，如用镊子将晶体三极管基极和发射极短路，观察集电极电压变化情况，判断管子有无放大作用。
在TTL（晶体管-晶体管逻辑）数字集成电路中，用短路法判断门电路、触发器是否能够正常工作。
将可控硅控制极和阴极短路判断可控硅是否失效等。
另外也可将某些仪表（如电子电位差计）输入端短路，看仪表指示变化来判断仪表是否受到干扰。
1.1.5替换法
通过更换某些元器件或线路板以确定故障在某一部位的方法。
用规格相同、性能良好的元器件替下所怀疑的元器件，然后通电试验，如故障消失，则可确定所怀疑的元器件是故障。
若故障依然存在，可对另一被怀疑的元器件或线路板进行相同的替代试验，直到确定故障部位。
在进行替换前，要先用一点时间分析故障原因，而不要盲目乱换元器件。
如故障是由于短路或热损坏造成，则替换上的好元件也可能被损害。
再如一只二极管烧坏，可能是由于该管的工作电流和反向峰值电压不够，若此时换上另一只同型号的二极管也仅仅是把故障暂时做了处理，而未根除。
另外，元器件的更换均应切断电源，不允许通电边焊接边试验。
所替换的元器件安装焊接时，应符合原焊接安装方式和要求。
如大功率晶体管和散热片之间一般加有绝缘片，切勿忘记安装。
在替换时还要注意不要损坏周围其他元件，以免造成人为故障。
1.1.6分部法
在查找故障的过程中，将电路和电气部件分成几个部分，以查明故障原因的方法。
一般检测控制仪表电路可分三大部分，即外部回路（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等全部电路）、内部电路（除外部回路、电源回路以外的全部电路）。
在内部电路中又可分为几小部分（根据其内部电路特点、电气部件结构划分）。
分部检查即根据划分出的各个部分，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。
当检查判断出故障在哪一部分后，再对这一部分做全面检查，找到故障部位。
分部检查按顺序对仪器仪表各部分进行检查分析判断，虽比较有条理，但检修时间长，在检查中往往抓不住重点，浪费不少时间。
此法适应于检修人员维修经验较少，对仪器仪表故障现象不太熟悉，且故障较复杂的情况。
1.1.7人体干扰法
人身处在杂乱的电磁场中（包括交流电网产生的电磁场），会感应出微弱的低频电动势（近几十至几百微伏）。
当人手接触到仪器仪表某些电路时，电路就会发生反映，利用这一原理可以简单地判断电路某些故障部位。
采用人体干扰法要注意所处的环境。
如电气设备和线路比较少及地下室、部分钢筋建筑物等，干扰所产生的信号会小些，这时可用一根长导线代替手以获得较大的干扰信号。
另外采用此法在检查仪器仪表的高压部分或底板带电的仪器仪表，务必十分注意安全，以免触电。
1.1.8电压法
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。
测交流电压主要指交流供电电压，如交流220V网电压、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、电子管、半导体元器件各极工作电压、集成块各引出角对地电压等。
电压法是维修工作中最基本方法之一，但它所能解决的故障范围仍是有限的。
有些故障，如线圈轻微短路、电容断线或轻微漏电等，往往不能在直流电压上得到反映。
有些故障，如出现元器件短路、冒烟、跳火等情况时，就必须关掉电源，此时电压法就不起作用了，这时必须采用其他方法来检查。
1.1.9电流法
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。
如发现哪部分电流不正常范围内，就可以认为这部分电路出了问题，至少受到了影响。
间接测量不用断开电路，测出电阻上的压降，根据电阻值的大小计算出近似的电流值，多用于晶体管元件电流的测量。
电流法比电压法要麻烦一些，一般需要将电路断开后串入电流表进行测试。
但它在某些场合比电压法更加容易检查出故障。
电流法与电压法相互配合，能检查判断电路中绝大部分故障。
1.1.10电阻法
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；
电感线圈、变压器有无断线、短路；
半导体器件正反向电阻；
各集成块引出脚对地电阻；
并可粗略判断晶体管β值；
电子管、示波管有无极间短路，灯丝是否完好等。
应用电阻法检查故障时，应注意以下几点：
1由于电路中有不少非线性元件，如晶体管、大容量的电解电容等，采用电阻法测量某两点间的电阻时，因这些非线性元件连接着，所以要注意万用表的红、黑表笔极性，因为不极性所测出的结果是不同的；
2要避免用Ω×
1档（电流较大）和Ω×
10k档（电压较高）直接测量最普通小电流和耐压低的晶体管、集成电路块，以免造成损坏；
3仪器仪表中被测元件大多在电路上要牵连（串联或并联）许多其他元件。
因此，对于不是直接击穿而是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测量。
对于只有两个引出线的电阻、电容器等元件，只要脱开一个引线即开，而对于具有三根线如晶体三极管等，则应脱开两根引出线。
1.2.1一般规律
当一台仪表在运动中发生故障时，应该首先从以下一些方面去考虑。
1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，所以任何一部分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，在使用数年后容易老化造成泄漏。
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，长期运行过程中，会使一些节流部件堵塞或半堵，如放大器节流孔、喷嘴、挡板等处，只要沾上一点灰尘，就会程度不同地引起输出信号改变，特别是在潮湿天气，空气中湿度大，更应注意这一点。
卡——因为气信号驱动力矩小，只要某一部位摩擦力增大，都会造成传动结构卡住或反应迟钝。
常见部位有连杆、指针和其他机械传动部件。
电动仪表因输出力矩大，这种现象相对少一些。
⑵对电动仪表而言，大部分故障出在接触不良、断路、短路、松脱等四个方面。
接触不良——仪表插件板、接线端子的表面氧化、松动以及导线的似断非断状态，都是造成接触不良的主要原因。
断路——因仪表引线一般较细，在拉机芯或操作过程中稍有相碰，都会造成断路，保险丝的烧毁、电气元件内部断路也是一个方面。
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，诸如滑线盘、指针、螺钉等，气动仪表也有类似现象。
1.2.2故障处理的一般方法
下面结合实例加以说明（如一台XDD-400电动记录调节仪，测量范围为50～150℃，测量指针跑到终点）。
1先观察后动手当仪表失灵时，不要急于动手，可先观察一下记录曲线的变化趋势。
若指针缓慢到达终点，一般是工艺原因造成；
若指针突然跑到终点，一般是感温元件或二次仪表发生故障。
另外还可参照其他相关仪表加以确定。
在基本确认是仪表故障后，即可开始动手。
2先外部后内部故障究竟是发生在二次仪表的内部还是外部，一般的检查方法是先外部后内部，即先排除仪表接线端子以外的故障，然后再处理仪表内部故障。
如可在XDD-400记录仪背面短接“A”、“B”端子，如测量针跑最小值，则为二次表外部故障，诸如电阻体芯线断或“A”线断；
如测量针仍在终点，则为二次表内部故障。
另外还可从二次表背部端子处加信号检查或用备用机芯换上试一试。
可根据生产现场条件用多种方法迅速区分内部还是外部的毛病。
3先机械后线路在生产中发现，一台仪表机械部分故障的可能性比线路（电、气信号传递放大回路）多得多，且机械性故障比较直观，也容易发现。
所以在确认是仪表内部故障需检查机芯时，应先查机械部分，后查线路部分。
机械部分重点查有无卡、松脱、接触不良等；
线路部分重点查放大器。
4先整体后局部在排除机械故障的可能性后，就要检查整个电、气传递放大回路。
因线路部分有输入、比较、变换、放大、输出、驱动等多级组成。
所以首先要综观整台表的现象，可从大段到小段步步压缩，迅速而准确地判断故障出在哪个环节。
故障范围限定在很小的局部，处理起来就十分方便。
1.3.1电压测试法
所谓电压测试法，就是通过测试仪表电压与额定数值加以比较，判断仪表故障部位的一种测试方法。
该方法方便，不用断开仪表线路，可直接测试。
图1-1电Ⅲ型变送器测试
如图1-1以现场电Ⅲ型变送器为例，已知电源为24VDC，信号电流4～20mA，电Ⅲ型仪表为二线制供电，其供电线又是信号线。
我们测量A、B间电压，根据测试结果加以分析判断。
a、VAB＞＞24VDC时，则肯定是仪表电源出现异常，导致电压升高。
b、VAB在24VDC左右时，基本上仪表能正常工作，但是当仪表内部开路时，电源会略高于24VDC，要确定故障还需用电流测试法测试电流。
c、VAB=0时，则可能出现两种情况：
其一，线路开路，相当于I→0构不成回路，没有电流流过，因而VAB=0或仪表没送电；
其二，线路短路，相当于R→0，这时电流很大，VAB=0。
若要分清是仪表供电线路还是仪表内部短路，还要断开线路，然后测试VAB，若仍为零，则是供电线路开路或没送电，否则为仪表内部短路或接线反（变送器并有二极管，反向接线二极管导通，也测不出电压来）。
d、VAB在0～12VDC之间，则多为线路或仪表存在短路性故障，使电路R降低，导致V=RI下降，要想判断是线路还是仪表故障，也需开线路测试。
1.3.2电流测试法
所谓电流测试法就是将电流表串接在线路中，通过测量流过线路电流的大小来判断仪表故障的方法。
这种方法需断开线路，与电压测试法结合更能准确地判断故障部位，举例加以说明。
图1-2电Ⅲ型电气阀门定位器测试法
图1-2以电Ⅲ型电气阀门定位器为例，已知线圈内阻R=250Ω，电流信号4～20mA，通过测试结果加以分析。
a、IAB＞＞20mA时，负载短路或电压升高，导致I=V/R↑。
b、IAB在4～20mA时，仪表工作正常。
c、IAB→0时，则必为开路性故障，有两种情况：
其一，线路开路或电源没有送电，导致I→0；
其二，若断开线路，测电压为24VDC，则为R→∞，导致I=V/R→0。
这里需要特别说明，在正常时，测试VAB应该为1～5VDC而不是24VDC【因为V=RI=250×
（4～20）=1～5VDC】。
负载的状态不同，判断故障时要认真加以分析，才能得到正确结论。
同样，通过测试电阻的方法，也能判断出仪表故障。
1.3.3仪表电路在线维修
所谓仪表在线维修，是不将元件从印刷电路板上脱焊下来，直接在仪表正常工作基础上进行测量的一种测试方法。
在修理中常被采用。
在进行在线测试时，应选择合适的方法，并对测试结果加以分析，常用的方法有断路测试法、短路测试法和加电测试法等。
下面介绍断路测试法。
断路测试法就是选择合适部位，断开电路某一元件，测试另一元件工作状态来判断仪表故障的一种方法。
图1-3断路测试法
如图1-3所示，电路中存在上偏置电阻Rb,切断Rb，使Rb上没有电流流过，这样三极管基极b和发射极e电位相同，则三极管被切断，这时，流过电路的电流I=0，VR=IR=0，则VAB=Ec-VR=Ec。
若测出VAB≠Ec，则推断三极管是坏的。
1.4.1电动仪表
以XWD系列仪表为例，这类仪表在装表前，应首先检查仪表的不灵敏区。
因为不灵敏区的大小，除直接影响仪表的示值误差外，还影响到仪表的阻尼特性。
所以不灵敏区的调整与校验，应结合阻尼特性进行。
不灵敏区和阻尼特性调整好后，方可进行示值校验。
而且日常需做如下的维修工作；
日常注意电源是否正常，如电源指示灯不亮，应首先检查保险丝是否有故障，电源开关和灯泡是否损坏。
如二次表指示不准或失灵，应首先检查二次表本身是否有故障。
首先把二次表的正负输入信号短接，如指针指向标尺的始端，表明表内部无问题，故障出在表的外部，如出在该点的热电偶，补偿导线的绝缘外皮损坏，使裸露出的金属部分的正负线不规则地短路，或不规则地与保护蛇皮管相接触所致。
如二次表的正负输入信号线短路后指针不回零，证明二次表的内部有问题。
可首先检查桥路部分是否正常，具体方法是：
用万能表测量桥路系统的等效电阻是否为167欧。
因为上支路电阻为250欧，下支路电阻为500欧等效电阻为上下支路电阻的并联值。
如桥路部分正常，但问题仍未解决，可检查放大器部分，用万能表R×
10档或R×
100档给放大器输入端加输入信号。
如二次表的指针向某一方向指示，然后把万用表表笔对调，又向另一方向指示，则表明放大器无问题。
如向放大器输入一不平衡信号，其放大器输出电压为7～15V，则可证明放大器工作正常。
如果问题仍未解决，还可以检查被测信号是否正常，可用VJ-1电阻与二次表的指示是否一致，以判断信号线是否接地或短路。
此外，如走纸机构或打印部分失灵，应首先检查各传动齿轮是否卡住，同步电机或异步电机是否断路或损坏。
滑线电阻要定期用小刷蘸酒精刷掉滑线上的金属沫等污物。
为保护和延长大滑线的使用寿命，使大滑线和电刷接点不至于磨损太厉害，多点电位差计或电桥表背后的信号接线端子可不按温度点序号的先后顺序来接，应按照温度由低到高的顺序依次接到表盘后的信号接线端子上。
如某点由于故障暂时不能用，也应把与该点温度接近的那点用导线并上，而不应把该点的信号线直接在接线端子处短接，致使该点温度指示为零。
上述仪表的检查维护方法也适应于其他同类型电动仪表。
1.4.2气动仪表
这类仪表的维修较直观，但有些问题是较易被忽视的。
如差压变送器量程虽然符合技术要求，但静压性能不好，仍不能真实地反映出被测参数。
所以在校验差压变送器时，既要保证精度、量程符合要求，还要保证静压达到技术指标。
因为量程是在常压下的差压校验，而静压则是指变送器在额定工作压力下，由于装配应力而产生的附加误差。
所以在室内检修变送器时，要首先保证静压合格，否则此表不合乎要求。
另外，差压变送器的正负压室冲入非被测介质，改变了被测介质的比重，也会使指示不准，这时应排放一下。
图2-1
2.1.1电磁流量计基本原理
电磁流量计是基于电磁感应定律而工作的流量测量仪表。
电磁流量计是由变送器和转换器组成。
电磁流量变送器将流量转换成统一的标准信号输出（4～20mADC），能测量具有一定电导率的液体或液体、固体混合物的体积流量。
2.1.2调校内容
a、外观检查：
应无损伤，附件齐全；
b、仪表通电预热30分钟；
c、检验步骤：
⑴根据设计进行范围设定，调出流量计功能菜单，依各功能进行设定（量程、阻尼特性、单位、流体方向、输出方式4～20mA）；
⑵检查在空管情况下，输出是否为4mA；
⑶做小流量切除，一般为1～10%范围内调节。
2.1.3技术要求
⑴应无损伤，附件齐全；
2无异常；
3供电电源：
220V±
5%AC
2.1.4检测工具及方法
工具：
五位半数字万用表
方法：
直接测量法
2.1.5电磁流量计常见故障及处理
故障现象
故障原因
处理方法
流量计无显示
电源线是否连接、上电
连接好电源线，送电
保险丝是否断路
更换保险丝
转换器损坏
更换传感器
励磁报警
励磁线圈电阻值是否正常，
更换励磁线圈
励磁信号线开路
重新接好线路
空管报警
是否有水流过，管道应充满水
保证管道里充满流体
检查电极是否正常
更换同型号电极
测量流量不准确
流体是否充满管道
信号线连接是否正确
重新确认信号线
DCS系统量程与流量计不符
修改流量计量程
2.1.6容器内局部阻力变化对流量的干扰
装置内另有一个电磁流量计，其原设计安装位置如图2-2所示。
图2-2电磁流量计FT-377安装示意图
电磁流量计FT-377其前后直管段长度及接地均符合要求，但是开车后其流量示值一直跳动，且查不出原因。
一个偶然的机会，母液罐内的搅拌器停运后却发现流量示值稳定了。
经检查发现，此搅拌器是侧壁安装，且其位置距流量计管线出口位置仅约1米。
很显然，是搅拌器桨叶所翻起的浪波改变了管道出口的阻力。
流量计出口到容器壁的距离D约1.5米，由于距离太短，搅拌浪波使管道出口压力波动，从而使流量计出口流速不稳，使流量示值产生跳动。
后将流量计从A位置改到B位置，距原安装位置约10米，流量计才得以正常运行。
2.1.7温度对流量示值的干扰
装置中有一工艺路线如图2-3所示，其中FT-114、FT-126、FT-127均为电磁流量计。
工艺流体经流量计FT-114后再经两个流量计FT-126、FT-127进入反应器。
在正常时，FT-114的示值应等于FT-126及FT-127流量之和，但有时发现误差很大。
在工艺人员的配合下，发现原来在投料初期，流经FT-127的一股流体要经过一个换热器E（根据工艺条件有时要对这股流体加热，把原来约100℃左右的工艺介质升温到180℃）。
由于这一股流体的温度升高引起液体体积膨胀，使流经FT-127的流束的速度加快。
由于电磁流量计本质上是速度式流量计，因而使这股流束所指示的流量数值加大，从而使分流量之和大大超过总流量计的示值。
根据温度情况对这股流量进行修正，从而使问题得以解决。
图2-3温度对流量示值干扰的实例
2.2.1超声波流量计基本原理
超声波时差测量法是根据超声波在顺流时的传播速度比逆流时快这一原理进行的，时差与流速成比例。
由于是测顺逆流传播的时间间隔，所以，介质的粘度和温度对精度没有影响。
2.2.2调校内容
⑴零流量的检查当管道液体静止，而且周围无强磁场干扰、无强烈震动的情况下，表头显示为零，此时自动设置零点，消除零点飘移，运行时须做小信号切除，通常可流量小于满程流量的5%，自动切除。
同时零点也可通过菜单进行调整；
⑵仪表面板键盘操作启动仪表运行前，首先要对参数进行有效设置，例如，使用单位制、安装方式、管道直径、管道壁厚、管道材料、管道粗糙度、流体类型、两探头间距、流速单位、最小速度、最大速度等。
只有所有参数输入正确，仪表方可正确显示实际流量值；
⑶流量计
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