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摘要： 讨论了电气仪表工作的稳定性问题，主要从仪表的运行工艺环境和仪表的自身状态两个方面进行了研究和探讨。
关键词： 电气仪表; 工作稳定性; 現场测试; 参数设定; 运行工艺; 研究探讨
中图分类号： TM93 文献标识码： A
Abstract： The stability of the electrical instruments is discussed， which is mainly studied from the two aspects of the operation process environment and the state of the electrical instrument itself.
Key words： electrical instruments; working stability; field testing; parameters setting; operation process; research and discussion
1 引言
目前电气仪表及控制设备已广泛地应用在电力、冶金、石油、化工等工业企业中，它主要用于热力设备和热力系统的热工测量、热力控制和自动调节。其主要目的在于：直接反映热工运行参数，保证运行人员能安全、可靠地进行操作;为企业经济核算提供数据，寻求合理的运行方式;提供调节用测量信号，监视自动调节设备的运行;用于分析事故原因，进行事故处理并总结教训。
由于电气仪表控制及控制设备在工厂中处于重要的地位，故除应选用合适、准确、耐用的设备外，还得重视安装质量，电气仪表及控制设备应做到准确、灵敏、安全、可靠。众所周知，现场电气仪表运行状态的稳定与否，是与工艺方面的正常稳定生产和电气仪表本身状态的好坏决定的，假如这两方面都能有机结合，那么，电气仪表自动调节系统的指示系统的曲线就能在规定的误差之内，电气仪表的运行也就是稳定的。因此，本文主要从仪表的运行工艺环境和仪表的自身状态两个方面，研究和探讨电气仪表工作的稳定性问题。
2 运行工艺引起被测参数波动问题探讨
由于工艺引起被测参数波动原因大致如下：被测介质的流量突然增大或减小，引起差压变送器输出信号相应地增高或降低，工艺设备、管线堵或漏及某个截止阀开度大小不适等原因，使流量忽高忽低波动。这种由工艺原因引起的波动，非电气仪表自动调节系统所能克服。例如，某厂所使用的SHL10-13-A锅炉，液位指示调节系统采用EJA110A型差压变送器检测液位，同时在汽包另一侧安装玻璃板液位计，在玻璃板液位计处装有工业电视摄像头，将图像信号传输到电气仪表操作室，在开车时，差压变送器有时会出现输出值比玻璃板液位计指示值高很多的情形，有人说是差压变送器的问题。但经过分析判断，采用差压变送器检测密闭容器液位时，导压管内充满冷凝液，用100%负迁移将负压管内多于正压管内的液柱迁移掉，使差压变送器的正负压力差ΔP=h×r，h为液面高度，r为水的密度（水的密度根据汽包内压力的变化而变化）。差压变送器的量程就是H×r，H为汽包上下取压阀门之间的距离，调校时，水的密度取锅炉正常生产时沸腾状态的值，r=0.76。
锅炉刚开车，锅内温度、压力没有达到设计值，此时水的密度r=0.98，虽然h不变，但h×r值增大，ΔP=r×h，输出增加。玻璃板液信计只和h有关，所以它指示正常，出现差压变送器指示液面高度大于玻璃液位计高度。这种情况不必加以处理，可以暂时转换到手动，或用副线阀门配合着调节才能解决问题。有时反映在电气仪表上的波动，如被测参数偏高或偏低，表面上看来似乎是电气仪表问题，实际上则是由于工艺引起的，如锅炉房的2台锅炉汽包液位的供水，同是由一台除氧器设备供给的，但2#炉的EJA110A变送器液位调节表指示和电接点液位的指示相比较差别很大，且液位调节和指示表均表现出非常迟缓的现象，电接点液位计二次表60%～70%处的指示灯时常亮，好象电极触头被污物覆盖或短路一样，但排放电接点液位计检测筒也不起作用。分析原因，这种现象在大部分情况下是除氧器供给的水含碱量太大，工艺水质不合格和设备内漏造成，待水质合格和设备修好后，电接点液位计个别指示灯常亮问题及EJA变送器指示和调节迟缓问题均会自动恢复正常。
有人说同是除氧器供给的水，为何1#液位调节指示正常，而仅仅2#出现这种现象呢？笔者认为，这是由2#炉当时的内部和外部因素共同作用造成的，如钢炉内漏严重，或漏风、老化等原因造成的。也有时是2#炉本身工艺技术指标操作不当或各种控制参数操作不佳，造成炉内正压燃烧等现象引起。这种现象有时也会在1#炉上出现，并非电气仪表本身系统故障。
当这种波动使自调系统失去自衡能力时，需将自调改为手动操作，或直接由副线阀门控制。从实践中发现，每年的春、夏季节，尤其在6、7月份，此时电气仪表的运行状态非常稳定，投入的维修工作量相对较少。当进入冬季，由于是卷烟企业，这几个月的生产量大，全厂用汽量随之大大增加（包括采暖、热水），再加上由于烟草工艺方面的因素，从而影响了电气仪表的稳定。这也说明了电气仪表与工艺的稳定性是相互促进、相辅相承且相互制约的。
3 电气仪表自身引起被测参数不稳定问题探讨
电气仪表本身引起被测参数不稳定因素情况如下：如现场的一次表（如变送器、热电偶、热电阻等），因现场的各种工作环境千变万化，各种电气仪表的管线，在外部环境的侵蚀下易漏或堵，电缆、信号线也易发生断路现象，引起电气仪表的自调波动或失灵。现场保温箱内各种系列变送器，外部环境温度的变化对它影响是较大的，易引起误差，尤其是冬季，白天和晚上温差变化较大，在晚上寒冷的情况下，变送器膜盒内的硅油粘度系数较大，硅油移动迟滞，这样对被测介质反映变化的灵敏度就较迟缓，致使被测介质微小的物理位置变化在变送器上反映不出来，而当变化较大时一经动作又会出现过头的现象，使被测参数产生波动，这种情况应在保温箱内安装暖气或电气温控装置，否则当变送器内的被测介质冻结，电气仪表就失灵了。且在这种寒冷的现场，也不可能把变送器校验好，现场电气仪表的电缆、管线，由于风吹日晒，容易老化变质，绝缘胶皮脱落，有时用手一提电缆信号线，老化的胶皮纷纷落地，这样的电缆在现场作调节系统的信号传输线，被调参数的稳定性是不能保证的。在环境温度较高和灰尘较多的地方，电缆信号线被侵蚀的速度会更快，如锅炉房测量汽包液位高度的电接点液位计的电缆，时间一年左右就会老化变质，绝缘变坏的那部分只好用新电缆进行更换。另外，因为电接点是安装在测量筒上，直接跟汽包内的水接触，如果处理后的炉水碱性或酸性较大，时间长了就会使电接点的绝缘子在绝缘瓷管处断裂，影响电气仪表的准确性，需及时更换。 现场的信号线保护套管经常漏进雨水，只有在雨停后电气仪表指示才能恢复正常，这样的电缆保护套管应采取相应措施，以防雨水进入，如电缆保护套管在现场的一端应向下握弯，测温元件盒盖应朝上，以防进水。现场的执行机构活动部分要经常注入润滑油，以克服摩擦力或滞处，调节阀要经常检查，克服卡滞和跑冒现象，使调节系统的手足调节阀正常好用。
平常横向和纵向干扰对电气仪表指示系统影响不可忽视，有时二次电气仪表的波动大大超过了误差范围，而检查二次电气仪表和一次电气仪表又均在误差之内，但装到现场就有波动，把一、二次电气仪表换新后也不行，信号电缆的绝缘也很好，后在二次电气仪表输入端处并联一电容后，解决了问题，这是横向干扰的问题。有时调节阀输入端电流偏高，即在调节器阀位表指示0刻度时，气电转换器输入端电流不是4mA， 而是8mA，检查调节器输出电流为4mA。这种现象不可能是传输信号线有短路处，因一旦短路，电气转换器输入端电流不可能达到4mA。检查得知该信号在潮湿地方有接地处，有较大的地电流沿传输信号线流到了电气转换器输入端，把此潮湿接地处排除掉，零位电流恢复了正常，这是纵向干扰的影响。现场的变送器要经常定期排放，并应规定在强制的维修制度之内，因为这样可以排除掉变送器内的非被测介质，避免被测介质比重改变，防止变送器输出信号与被测介质变化不成比例的现象发生。排放后，要轻轻敲击变送器外壳，目的是克服膜片的摩擦或卡滞处，使之反映灵敏、指示准确。
一次元件热电偶装上保护套管测温时会产生很大的滞后现象，当温度急剧增高或降低时，由于保护套管对温度的反应有一定的惯性，使二次表不能及时反映被测介质的真实温度，很容易使调节系统产生过调节。温度变化愈剧烈，保护套管愈厚，这种现象表现得愈厉害，有时还会产生发散的不稳定性振荡。
4 结束语
总之，在实际工作中，电气仪表的测量波动和工作不稳定性主要是由于运行工艺有缺陷和电气仪表自身状态不佳这两方面因素所引起的。如电气仪表处于手動位置，当测量值指针出现周期性波动或不规则特性变化而又没有拨动手轮时，这种问题显然不在调节电气仪表方面。只要我们不断学习、仔细观察、严谨判断，总会找到解决问题的办法，并确保电气仪表处于安全、稳定、可靠运行状态。
参考文献：
[1]叶将祺，何伟然，李世俊. 热工仪表和控制设备的安装[M]. 162-163.
[2]乐嘉谦. 电气仪表工手册[M]. 448-490.
作者简介：
陈炜喜（1969-），男，高级技师，1991年参加工作，在甘肃烟草工业有限责任公司天水卷烟厂长期从事热工电气仪表的校调设计、检测维修等工作。
收稿日期：2018-09-12
关键词： 电气仪表; 工作稳定性; 現场测试; 参数设定; 运行工艺; 研究探讨
中图分类号： TM93 文献标识码： A
Abstract： The stability of the electrical instruments is discussed， which is mainly studied from the two aspects of the operation process environment and the state of the electrical instrument itself.
Key words： electrical instruments; working stability; field testing; parameters setting; operation process; research and discussion
1 引言
目前电气仪表及控制设备已广泛地应用在电力、冶金、石油、化工等工业企业中，它主要用于热力设备和热力系统的热工测量、热力控制和自动调节。其主要目的在于：直接反映热工运行参数，保证运行人员能安全、可靠地进行操作;为企业经济核算提供数据，寻求合理的运行方式;提供调节用测量信号，监视自动调节设备的运行;用于分析事故原因，进行事故处理并总结教训。
由于电气仪表控制及控制设备在工厂中处于重要的地位，故除应选用合适、准确、耐用的设备外，还得重视安装质量，电气仪表及控制设备应做到准确、灵敏、安全、可靠。众所周知，现场电气仪表运行状态的稳定与否，是与工艺方面的正常稳定生产和电气仪表本身状态的好坏决定的，假如这两方面都能有机结合，那么，电气仪表自动调节系统的指示系统的曲线就能在规定的误差之内，电气仪表的运行也就是稳定的。因此，本文主要从仪表的运行工艺环境和仪表的自身状态两个方面，研究和探讨电气仪表工作的稳定性问题。
2 运行工艺引起被测参数波动问题探讨
由于工艺引起被测参数波动原因大致如下：被测介质的流量突然增大或减小，引起差压变送器输出信号相应地增高或降低，工艺设备、管线堵或漏及某个截止阀开度大小不适等原因，使流量忽高忽低波动。这种由工艺原因引起的波动，非电气仪表自动调节系统所能克服。例如，某厂所使用的SHL10-13-A锅炉，液位指示调节系统采用EJA110A型差压变送器检测液位，同时在汽包另一侧安装玻璃板液位计，在玻璃板液位计处装有工业电视摄像头，将图像信号传输到电气仪表操作室，在开车时，差压变送器有时会出现输出值比玻璃板液位计指示值高很多的情形，有人说是差压变送器的问题。但经过分析判断，采用差压变送器检测密闭容器液位时，导压管内充满冷凝液，用100%负迁移将负压管内多于正压管内的液柱迁移掉，使差压变送器的正负压力差ΔP=h×r，h为液面高度，r为水的密度（水的密度根据汽包内压力的变化而变化）。差压变送器的量程就是H×r，H为汽包上下取压阀门之间的距离，调校时，水的密度取锅炉正常生产时沸腾状态的值，r=0.76。
锅炉刚开车，锅内温度、压力没有达到设计值，此时水的密度r=0.98，虽然h不变，但h×r值增大，ΔP=r×h，输出增加。玻璃板液信计只和h有关，所以它指示正常，出现差压变送器指示液面高度大于玻璃液位计高度。这种情况不必加以处理，可以暂时转换到手动，或用副线阀门配合着调节才能解决问题。有时反映在电气仪表上的波动，如被测参数偏高或偏低，表面上看来似乎是电气仪表问题，实际上则是由于工艺引起的，如锅炉房的2台锅炉汽包液位的供水，同是由一台除氧器设备供给的，但2#炉的EJA110A变送器液位调节表指示和电接点液位的指示相比较差别很大，且液位调节和指示表均表现出非常迟缓的现象，电接点液位计二次表60%～70%处的指示灯时常亮，好象电极触头被污物覆盖或短路一样，但排放电接点液位计检测筒也不起作用。分析原因，这种现象在大部分情况下是除氧器供给的水含碱量太大，工艺水质不合格和设备内漏造成，待水质合格和设备修好后，电接点液位计个别指示灯常亮问题及EJA变送器指示和调节迟缓问题均会自动恢复正常。
有人说同是除氧器供给的水，为何1#液位调节指示正常，而仅仅2#出现这种现象呢？笔者认为，这是由2#炉当时的内部和外部因素共同作用造成的，如钢炉内漏严重，或漏风、老化等原因造成的。也有时是2#炉本身工艺技术指标操作不当或各种控制参数操作不佳，造成炉内正压燃烧等现象引起。这种现象有时也会在1#炉上出现，并非电气仪表本身系统故障。
当这种波动使自调系统失去自衡能力时，需将自调改为手动操作，或直接由副线阀门控制。从实践中发现，每年的春、夏季节，尤其在6、7月份，此时电气仪表的运行状态非常稳定，投入的维修工作量相对较少。当进入冬季，由于是卷烟企业，这几个月的生产量大，全厂用汽量随之大大增加（包括采暖、热水），再加上由于烟草工艺方面的因素，从而影响了电气仪表的稳定。这也说明了电气仪表与工艺的稳定性是相互促进、相辅相承且相互制约的。
3 电气仪表自身引起被测参数不稳定问题探讨
电气仪表本身引起被测参数不稳定因素情况如下：如现场的一次表（如变送器、热电偶、热电阻等），因现场的各种工作环境千变万化，各种电气仪表的管线，在外部环境的侵蚀下易漏或堵，电缆、信号线也易发生断路现象，引起电气仪表的自调波动或失灵。现场保温箱内各种系列变送器，外部环境温度的变化对它影响是较大的，易引起误差，尤其是冬季，白天和晚上温差变化较大，在晚上寒冷的情况下，变送器膜盒内的硅油粘度系数较大，硅油移动迟滞，这样对被测介质反映变化的灵敏度就较迟缓，致使被测介质微小的物理位置变化在变送器上反映不出来，而当变化较大时一经动作又会出现过头的现象，使被测参数产生波动，这种情况应在保温箱内安装暖气或电气温控装置，否则当变送器内的被测介质冻结，电气仪表就失灵了。且在这种寒冷的现场，也不可能把变送器校验好，现场电气仪表的电缆、管线，由于风吹日晒，容易老化变质，绝缘胶皮脱落，有时用手一提电缆信号线，老化的胶皮纷纷落地，这样的电缆在现场作调节系统的信号传输线，被调参数的稳定性是不能保证的。在环境温度较高和灰尘较多的地方，电缆信号线被侵蚀的速度会更快，如锅炉房测量汽包液位高度的电接点液位计的电缆，时间一年左右就会老化变质，绝缘变坏的那部分只好用新电缆进行更换。另外，因为电接点是安装在测量筒上，直接跟汽包内的水接触，如果处理后的炉水碱性或酸性较大，时间长了就会使电接点的绝缘子在绝缘瓷管处断裂，影响电气仪表的准确性，需及时更换。 现场的信号线保护套管经常漏进雨水，只有在雨停后电气仪表指示才能恢复正常，这样的电缆保护套管应采取相应措施，以防雨水进入，如电缆保护套管在现场的一端应向下握弯，测温元件盒盖应朝上，以防进水。现场的执行机构活动部分要经常注入润滑油，以克服摩擦力或滞处，调节阀要经常检查，克服卡滞和跑冒现象，使调节系统的手足调节阀正常好用。
平常横向和纵向干扰对电气仪表指示系统影响不可忽视，有时二次电气仪表的波动大大超过了误差范围，而检查二次电气仪表和一次电气仪表又均在误差之内，但装到现场就有波动，把一、二次电气仪表换新后也不行，信号电缆的绝缘也很好，后在二次电气仪表输入端处并联一电容后，解决了问题，这是横向干扰的问题。有时调节阀输入端电流偏高，即在调节器阀位表指示0刻度时，气电转换器输入端电流不是4mA， 而是8mA，检查调节器输出电流为4mA。这种现象不可能是传输信号线有短路处，因一旦短路，电气转换器输入端电流不可能达到4mA。检查得知该信号在潮湿地方有接地处，有较大的地电流沿传输信号线流到了电气转换器输入端，把此潮湿接地处排除掉，零位电流恢复了正常，这是纵向干扰的影响。现场的变送器要经常定期排放，并应规定在强制的维修制度之内，因为这样可以排除掉变送器内的非被测介质，避免被测介质比重改变，防止变送器输出信号与被测介质变化不成比例的现象发生。排放后，要轻轻敲击变送器外壳，目的是克服膜片的摩擦或卡滞处，使之反映灵敏、指示准确。
一次元件热电偶装上保护套管测温时会产生很大的滞后现象，当温度急剧增高或降低时，由于保护套管对温度的反应有一定的惯性，使二次表不能及时反映被测介质的真实温度，很容易使调节系统产生过调节。温度变化愈剧烈，保护套管愈厚，这种现象表现得愈厉害，有时还会产生发散的不稳定性振荡。
4 结束语
总之，在实际工作中，电气仪表的测量波动和工作不稳定性主要是由于运行工艺有缺陷和电气仪表自身状态不佳这两方面因素所引起的。如电气仪表处于手動位置，当测量值指针出现周期性波动或不规则特性变化而又没有拨动手轮时，这种问题显然不在调节电气仪表方面。只要我们不断学习、仔细观察、严谨判断，总会找到解决问题的办法，并确保电气仪表处于安全、稳定、可靠运行状态。
参考文献：
[1]叶将祺，何伟然，李世俊. 热工仪表和控制设备的安装[M]. 162-163.
[2]乐嘉谦. 电气仪表工手册[M]. 448-490.
作者简介：
陈炜喜（1969-），男，高级技师，1991年参加工作，在甘肃烟草工业有限责任公司天水卷烟厂长期从事热工电气仪表的校调设计、检测维修等工作。
收稿日期：2018-09-12