筆者作為現場儀表工作人員，工作至今參與了公司三個熱工水力試驗，期間接觸了常見的各類熱工儀表，每種儀表又包含幾種不同原理。包括熱電偶、熱電阻、紅外溫度儀等溫度儀表；彈簧式壓力計、壓力變送器等壓力儀表；差壓液位計、磁翻板液位計等物位儀表；超聲波、轉子、質量、渦街等流量儀表以及溫濕度儀、液膜探針測厚儀等儀表。在上述熱工儀表的調試及使用過程中，遇到了各種各樣的問題和故障，最終經過分析和測試都找到了問題和故障的根源。為了有助于后續工作的高效開展，特將前期的經驗進行總結。
1、溫度儀表
①指示不穩定
在對熱電偶進行通道檢驗過程中發現，處于同一測溫位置的多支熱電偶有部分數值不穩，由于現場環境溫度不變，又沒有強電磁干擾，定是數值不穩的熱電偶出現問題，同時考慮熱電偶前期經過校準，損壞可能性不大。所以綜合考慮唯一的問題環節出在接線上。現場排查后發現接線松動，擰緊后儀表讀數穩定。因此，測溫顯示值上下飄忽不定時，可能是由于接觸不良所致，對現場存在的接線處逐一進行排查即可。
②指示誤差較大
還是上述描述的場合，發現個別熱電偶數值與其他熱電偶差別較大(他熱電偶接近于環境溫度)。考慮補償導線接反。補償導線相當于一支熱電偶，故它的電流也是由正極經參考端流向負極，所以在熱電偶連接時，補償導線的正、負極應與熱電偶的正、負極相對應。當正、負極連接相反時不但不能起到補償作用，反而會抵消熱電偶的一部分熱電勢，使儀表的指示溫度偏低。同時，各種補償導線只能與相應型號的熱電偶配用，即各種熱電偶和所配套使用的補償導線在規定溫度范圍內必須一致。 另外，熱電偶與測溫儀表的分度號可能不符，一般在DCS硬件組態中進行測溫儀表分度號設置，需要與現場熱電偶分度號保持一致。
對于熱電阻而言，其與測溫儀表線制可能不符，一般在DCS硬件組態中進行測溫儀表線制設置，需要與現場熱電阻線制保持一致。
2、壓力變送器
①指示不穩定
壓力變送器指示不穩定首先應該考慮一下是不是工藝系統存在波動，很多時候要將儀表與工藝結合起來考察。這時候可以看看流量是不是在不斷變化，調節閥是不是在不斷動作，因為閥門狀態持續的變化也會使壓力不穩定。
另外，測量液體的壓力含有氣體以及測量氣體的壓力含有液體也會導致測量波動，這個很好理解，因為壓力的變化主要靠介質作用在膜盒傳感器的力來體現，不同介質必然存在不同的運動方式。因此，會讓傳感器不能均勻受力，波動也就不足為奇了。所以，需要進行排氣以及排污操作。對于液體壓力測量，壓力變送器安裝在取壓口的下方以使液體充滿導壓管，對于氣體壓力測量，變送器安裝在取壓口的上方以使被測氣體凝結后液體回流入工藝管道。
②沒有顯示
壓力變送器一般是兩線制(信號與電源線共用)。因此，考慮是沒有給壓力變送器供電，DCS端需要串接24V電源給變送器供電；另外也可能是電纜接觸不良，出現斷路的現象，可以從壓力變送器到端子接線箱之間的電纜接點逐一檢查。
③指示不隨工藝狀況變化或為零
壓力不變化說明介質沒有傳到壓力變送器。因此，從介質路徑上進行問題確認。從工藝管道到引壓管再到一次閥再經引壓管最終到變送器。可以確定是一次取壓閥未開或者引壓管路堵塞造成的。
④指示有較大的偏差
這個問題現場經常遇到，尤其是低壓力儀表。因為使用工況的稍微變化就會導致測量結果偏差巨大。因此，一般需要每次試驗前檢查變送器的零點是否正確，如果變送器零點漂移，就需要對變送器重新調零，并對變送器進行打壓校驗變送器的輸出是否線性完好。
3、差壓變送器
由于都是靠壓力傳導進行測量，差壓變送器的部分故障現象和壓力變送器類似，處理起來也是基本相同的。
①用作差壓表的測量
從工藝角度來講，系統運行后可以判斷差壓表的數值正負。如果本應該是一個正的數值，結果偏偏是負的，那毫無疑問可以判斷是差壓變送器的正負端接反了。
②用作液位變送器的測量
差壓變送器對應于一定的差壓數值，壓力和液位有對應關系。因此，要想通過差壓數值真實的反映液位，必須要關注的一點就是液位的起點，這個起點要對應于差壓的零點。但事實并非如此，有的時候差壓的零點和液位零點不一致。因此，就需要對差壓變送器進行零點遷移。遷移量就是在實際液位為零時進行。
另外如果測量的容器內有氣體要考慮到是否有液化或冷凝的可能。要使其冷凝或液化后的液體能夠回流到容器內，不至于流進負導壓管，對測量造成顯示偏小。
③用作流量變送器的測量
流量與差壓有一定數值關系。因此，為了獲取準確的流量數值，差壓的準確獲取意義重大。類似于壓力變送器，要保證測量介質的單一性。對于氣體介質的流量，變送器一般安裝在取壓口的高處，為了便于使被測氣體在出現冷凝后能夠回流到工藝管線中。對于液體介質的流量測量，變送器一般安裝在取壓口的下方，為了使被測液體能夠充滿導壓管。而對于蒸汽測量時要考慮到變送器在取壓口的下方，有必要的話還要增加冷凝罐。就是為了保證導壓管內能夠充滿冷凝液。不能隨便對導壓管排凝，因為這樣很容易讓凝液流失，投用儀表后就不能及時建立起凝液的液位。因此，會有一段時間是測量不準的。
4、流量儀表
①時差法超聲波流量計
時差法超聲波流量計就是利用聲波在流體中順流、逆流傳播相同距離時存在時間差，而傳播時間的差異與被測流體的流動速度有關系，從而計算出流體的流量。
a、指示不穩定
考慮測量管道部分有振動以及流束不穩定。上述兩個因素都會影響聲音的傳播，最終導致數值不穩。一般考慮測量點遠離泵及彎頭部件，并且管道需固定牢固，這樣流體會穩定，讀數也會穩定。
b、指示誤差大
超聲流量測量法與管道參數(管徑、壁厚、材質等)、安裝方式(v法或z法)、安裝距離等因素關系密切。上述任何一個不準確，都會引起很大的測量誤差。另外，耦合劑如果和傳感器接觸不良以及耦合劑有雜質等都會影響聲音的傳播，最終都會使測量結果出現偏差。因此，準確輸入參數以及良好的安裝都值得注意。
②轉子流量計
指示誤差大。液體轉子流量計是以20℃的水標定刻度。如果被測介質和實際工況與標定刻度時的介質和工作狀態一致，轉子流量計的刻度輸出就是實際測得的標況體積流量。但是，由于實際測量時介質或工作狀態與標定刻度時不同，轉子在測量管中同一位置所代表的流量值和刻度時是不同的，要想正確使用轉子流量計，就必須對其進行流量修正。修正公式如下：
式中：Q1為實際被測液體的體積流量；Q2為出廠標定時水的體積流量；ρ1為轉子密度；ρ2為液體密度；ρ3為水的密度。
③質量流量計
a、指示誤差大質量流量計是通過檢測U形管左右兩個測量管的振動信號相位差來實現對質量流量的測量，如果存在非介質流動導致的測量管振動會給測量帶來很大誤差。考慮流量計附近是否有泵等振源以及流量計支撐是否牢固。
b、零點偏移
當測量管內的液體靜止時，U型管兩側的相位差為零，但由于測量管制作工藝和測量元件無法達到理想狀態的原因，加上外界的安裝應力等外界因素導致即使測量管內的液體是靜止狀態，也能檢測到相位差，但實際的情況是無液體流動。因此，引入了零點的概念以消除零點對質量流量計的影響。零點的引入使質量流量計更能適應環境變化引起的誤差，也能最大限度地減小流量計制作工藝等內部因素的影響。消除零點首先要確保流量計內的液體是充滿和靜止狀態，在現場實際操作時應首先緩慢關閉調節閥，使管道內的液體緩慢停止流動，隨后關閉出口閥門，最后關閉進口閥門，確保測量管內無液體流過時開始進行零點消除操作。
④渦街流量計
a、無流量時有讀數且不穩定
一般是由于管道振動引起的。渦街流量計是通過檢測漩渦發生體產生的漩渦頻率來獲取流體流速從而實現流量的測量。振動會使壓電傳感器檢測到力，從而獲取虛假信號。遠離泵等振動源并采取支撐物對流量計管道進行固定即可。
b、讀數存在較大誤差
渦街流量計主要對單相流體進行測量，當出現兩相流體時測量結果將有明顯的偏差。如：測量過熱蒸汽時，如果管道保溫不好或流動阻力損失太大，將造成過熱蒸汽溫度快速下降而使蒸汽由過熱變為飽和，出現凝結水。而凝結水的密度遠遠大于蒸汽密度，從而使漩渦產生頻率降低。因而，蒸汽凝結導致渦街流量計測量蒸汽流量明顯變小。可以對易于液化氣體介質進行加壓或保溫，防止氣液兩相流出現，對于水平管道將流量計安裝在凸起位置上，使液體不至于存積在流量計處。
熱工儀表的問題和故障有很多種。總結起來可以從接線(適用于所有儀表)、供電(變送器等)、安裝(保持介質單一以及減小振動等)、原理(壓力變送器靠導壓、差壓液位計零點遷移、超聲流量計輸入參數、轉子流量計工況影響等等)等處著手。因此，在遇到儀表問題和故障時，可以從上述方面入手根據現象進行排查。同時對于一種新儀表或未接觸的儀表，在使用中也可以對上述方面進行更多關注，從而有助于更好地解決現場問題。想要對儀表有更多更深入的了解，毫無疑問深入現場參與到調試和使用過程中是一個很好的選擇。作為儀表工程技術人員需要不斷實踐，不斷研究總結、積累經驗從而不斷提高儀表故障診斷技術并提前考慮預防措施。
作者：李洪森(北京人，碩士，就職于國家電投集團科學技術研究院，主要從事試驗儀控設計、運行、管理方面的工作)
