電磁流量計などの工業自動化計器の実用化における故障分析の考え方及び解決方法

工業自動化生産の過程では多くの測定と制御に関連しており、これは各種熱制御計器の応用に関連しており、これらの制御計器の正確性、タイムリー性は生産システム全体の安定した運行にとって非常に重要な役割を果たしているため、現場計器の良好な作業状態を維持することは制御の安定した正確な効果にとって極めて重要である。熱制御計器の種類は多く、異なる原則に基づいて相応の分類を行うことができ、一般的に以下の4種類に分けることができる：一般的には検出計器、表示計器、調節（制御）計器とアクチュエータの4種類に分けることができる。その中で測定計器は温度、圧力、流量、物位と成分の5種類に関連している。本文は工業自動化熱制御計器の実際の応用時によく現れる故障とその故障の解決方法を論述し、その中には温度計器の中の熱抵抗、熱電対、圧力計器の中の圧力/差圧トランスミッタ、物位液位計器、流量計器が含まれ、関連する仕事に参考を提出することができることを望んで、

1 おんどけい

工場で使用されている温度検出計器は接触式と非接触式に分けられ、接触式には膨張式、圧力式、熱電対、熱抵抗がある。非接触式には放射線式、赤外線がある。熱電対、熱抵抗の応用は比較的広く、自動インターロック制御システムに多く用いられているため、ここでは熱電対、熱抵抗だけを紹介し、その他のいくつかの計器は比較的簡単で、故障が発生しても比較的直感的である。ここでは紹介しません。

温度計器に発生した故障は主に以下のような状況があり、測定問題が発生した場合は計器が破損したか、温度計器が湿って絶縁が悪いか、上位機の設置問題である。熱対は湿気を受けている可能性があり、偶糸間や偶糸と外殻間の絶縁抵抗が小さすぎたり、中の偶糸が切れたりして、熱抵抗は抵抗糸や導線が切れたりしている可能性があります。設定の問題は、DCSの上で構成する際に温度計器のインデックス番号を選択することであり、そのインデックス番号に対応する測温範囲に設定すべきであり、設計院が指定したレンジではなく、正確に測定し、表示することができる。

2圧力/差圧トランスミッタ

現在使用されている圧力/差圧トランスミッタの大部分はインテリジェント型トランスミッタであり、通常の圧力/差圧トランスミッタに比べて、インテリジェント圧力/差圧トランスミッタの機能はより完備しており、計器自身の故障現象はより直感的で判断しやすく、故障液晶画面に対応する故障コードがあれば、処理が非常に便利である。圧力/差圧トランスミッタが実際の応用において問題となるのは、主に取り付け時の取付口位置の選択が不適切であること、ハンドラとの接続通信問題、計器パラメータ設定問題、外部故障、引圧管が閉塞、漏れ、導圧管が閉塞した場合は導圧管を取り外し、鋼線で疎通し、圧縮空気または蒸気で洗浄する。これらは問題の原因を見つけるだけで解決しやすい。

圧力/差圧トランスミッタが故障した場合は、まず現場の鉱山条件を見て、取出し口の位置が*媒体圧力を圧力トランスミッタに伝えることができるかどうかを確認します。手操作器と通信を接続する際に手操作器に接続できないことがあり、可能性がある場合は手操作器と圧力/差圧トランスミッタがセットになっていない、通信プロトコルが一致していない、またはソフトウェアのバージョンが一致していない、これらは手操作器を交換したり、ソフトウェアをアップグレードしたりすることで解決することができる、もう1つは、回路の抵抗が小さすぎて手操作器と接続できない可能性があります。これは、250オームの抵抗が回路に接続されていれば正常に通信できるということです。ハンドラと正常に通信すると、トランスミッタのパラメータを見ることができます。ここで主なパラメータはレンジ範囲の設定であり、正確に測定するには、適切なレンジが重要です。これらの手順の検査と処理を経て、圧力/差圧トランスミッタの故障を排除することができます。

3物位、液位測定

物位液位測定は接触式と非接触式物位液位測定に分けられ、接触式の有導波レーダー、無線周波数アドミタンス物位液位計などがあり、非接触式の有レーダー、超音波物位液位計などがあり、これらの計器に問題が発生するのは主に外部信号のセンサ信号への干渉であり、これはセンサとトランスミッタの間接線問題あるいは接地問題であり、この一般的な検査接線で解決できる。

第二に、測定容器の中に他の障害物がセンサーに接触したり、プローブからの測定信号を遮ったりしているので、被測定容器の内部をよくチェックし、プローブやケーブルを取り付ける際にはそれらの障害物を避ける必要があります。ある現場に4線制の超音波液位計が正しく測定できなかった場合、ヘッドはセンサーからの信号が正常ではないことを示している。障害が発生したら、まず電源と配線を確認します。電源をチェックしている間に、電源が正常であることがわかりました。配線を再検査したところ、配線も正常であることが分かった。しかし、どうして正常に測定できないのでしょうか。他の何台かはちゃんとしていて、センサーを外してみると、センサーケーブルのシールド線が接触していないので、センサー信号の干渉が大きく、トランスミッタは超音波プローブフィードバック信号を受信できないことがわかりました。故障原因を発見した後、センサーケーブルの遮蔽線を再接続して安定させ、すべて回復した後、電源を入れ、この超音波は正常に動作し、正確に測定することができた。

現場の時計は正常に測定でき、ヘッドには正常に表示されているが、DCSの上ではこの液位計は正常に表示されていない。故障を発見してまず考えたのは信号線の問題で、信号ケーブルと対線を検査した結果、ケーブルと配線に問題がないことが分かった。これでは、メーター出力の4 ~ 20 mA信号に問題がないかどうかをチェックするしかなく、マルチメーターで1つのテーブル端とDCS端に問題がなく、いずれも4 ~ 20 mA信号があることを測定した。信号に問題はないが、DCSは受信できず、DCSのAIカードに問題があるのではないかと疑われているが、別の信号を交換してこの液位計に対応するカードに対応するチャネルにアクセスすると、これがまた正常に表示される。この時、信号の交流電圧を測定して、信号線の正負極はすべて7 Vぐらいの交流電圧があって、この交流電圧の干渉はDCSに4 ~ 20 mA信号を正常に受信することができなくて、この故障の解決方法は信号線の負極を接地して、この交流電圧の影響を取り除いて、DCSの上で正常に液面の変化を表示することができました。

4流量計

流量計器は測定媒体によって液体流量計とガス流量計に分けられ、測定原理と方式によってロータ流量計、絞り式流量計、電磁流量計、超音波流量計、質量流量計などに分けられる。以下に、工業制御によく使われる流量計の応用故障と処理を紹介する。

スロットル流量計の原理は、媒体がスロットル装置を流れると、流速はスロットル部品に局所収縮を形成するため、流速が増加し、静圧が低下し、スロットル部品の前後に差圧が発生する。流体流量が大きくなるほど、発生する差圧が大きくなり、差圧に基づいて流量の大きさを測定することができる。このような流量の故障は主に取り付け位置の選択が不適切であり、取り付け位置の直管段が要求を満たすかどうか、あるいは取り付け時に高圧側と低圧側を逆にしたか、あるいは計算式が正しいかどうか、これらはスロットル流量計が正確に測定できるかどうかを影響する要素である。電磁流量計の測定原理は電磁誘導によって流量を測定するものであり、実際の応用において電磁流量計に発生する故障は主に以下の通りである：

（1）取付位置が要求に合致しないため、管内の媒体が管全体または中に気泡がない、このような問題は一般的に取付位置を変更すれば*解決できる。

（2）電磁流量計電極が腐食またはスケール化されて測定できない場合、このような故障解決方法は付着しにくい尖形または半球形突出電極、交換可能電極、guaナイフ式スケール電極などを選択することを提案する。guaナイフ電極はセンサの外で定期的に手動で沈殿物を掻き取ることができる。付着層が発生しやすい場合は流速を上げて管壁を自己清掃する目的を達成することが有効な方法であり、もちろん洗浄しやすい管接続を採用することが比較*の方法である。

（3）誘電体の伝導率が低すぎて正常に測定できない場合、***の解決方法は他の要求を満たすことができる低伝導率電磁流量計（例えば容量電磁流量計）を選択するか、他の原理を選択する流量計である。

（4）外部の強電磁場干渉により正常に測定できなくなり、このような異常な状況に対して、磁場干渉を防止するには、通常、電磁流量計センサの取り付け位置を強磁場源から遠ざけるしかない。強い電界干渉の防止は、シールドを強化するなどの措置をとることができる。

5おわりに

科学技術の進歩に伴い、工業生産の自動化レベルはますます高くなり、熱制御計器の生産、応用技術も成熟し、計器自身の故障確率は非常に小さく、しかも大部分の計器自身は自己診断機能を含み、主な故障はやはり応用面での取り付け使用である。本文は熱制御計器の応用面でよく見られる故障と解決方法を論述し、以上の方法を把握し、熱制御計器の実際の応用における大部分のよく見られる故障を解決することができる。著者のレベルには限りがあるため、文中には手落ちや不足点が避けられない。ご了承いただき、貴重なご意見をお聞かせください。