現場計装システムのよくある故障分析と手順

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　　現在、石油化学、鉄鋼、製紙、食品、医薬品業界における自動化の水準が向上するにつれて、現場の計装機器のメンテナンスを行う人材の技術力に対する要求も高まっています。計器の故障処理時間を短縮し、安全な生産を確保して経済的効率を向上させるため、これらの問題に対して、技術者たちはメンテナンス担当者の参考となるよう、計器の現場保守に関する経験をいくつか紹介している。 　　一、現場計器システムの故障に対する基本的な分析手順：　　現場計器で測定されるパラメータは、一般的に温度、圧力、流量、液面という4つのカテゴリーに分けられます。 　　現場では、測定パラメータの違いに基づいて、さまざまな現場計器の故障箇所を分析します。 　　1.まず、現場の計器の故障を分析する前に、関連する計器システムの生産工程や製造プロセス、およびその条件を十分に理解し、計器システムの設計案や設計意図、構造や特徴、性能、およびパラメータ要件などを把握する必要があります。 　　2. 現場の計装システムの故障を分析検査する前に、現場の作業員から生産の負荷や原材料のパラメータ変動状況を聞き取り、故障した計器の記録曲線を確認して総合的に分析し、計器故障の原因を特定する必要がある。 　　3.計器の記録曲線が一直線（変化が全くない線を一直線という）になっている場合、または元々波形だった記録曲線が突然直線に変わった場合、故障は計器システムにある可能性が高い。現在の記録計のほとんどがDCSコンピュータシステムであり、感度が非常に高いため、パラメータの変化を極めて敏感に検出できるからです。このとき、工程パラメータを人為的に変更して、曲線の変化を確認できる。変化がなければ、計器システムに問題があるとほぼ断定できます。正常な変化があれば、計器システムに大きな問題はないとほぼ断定できます。 　　4. 工程パラメータを変更すると、記録曲線に急激な変化が生じたり、最大値または最小値に跳ね上がったりすることがあり、この場合の故障も多くは計装システムに起こる。 　　5. 故障が発生する前は計器の記録曲線は常に正常であったが、振動が生じると記録曲線は規則性を失い、システムの制御が困難になり、手動操作でさえ制御できなくなる。この場合、故障はプロセス制御システムに起因している可能性がある。 　　6. DCSの表示計器に異常が見られた場合、現場に行って同じ目視計器の指示値を確認できます。もし両者の差が大きい場合、計器システムに故障が発生している可能性が高いです。 　　要するに、現場計器の故障原因を分析する際には、測定対象となる制御対象や制御バルブの特性変化に特に注意する必要があり、これらが現場計器システムの故障の原因となる可能性がある。したがって、現場の計装システムとプロセス制御システムの両方の観点から総合的に検討し、詳細に分析して、原因を突き止めなければなりません。 　　二、4つの主要な測定パラメーターを扱う計装制御システムの故障解析手順：
1. 温度制御計装システムの故障解析手順：
温度制御計装システムの故障を解析する際には、まず2点に注意する必要がある。すなわち、このシステムの計器はほとんどが電動式のものを用いて測定・表示・制御が行われていること、そしてこのシステムの計器による測定値には大きな遅れが生じやすいということである。 　　(1) 温度計測システムの指示値が突然最大または最小になる場合、一般的には計測システムの故障です。温度計測システムの応答が遅いため、急激な変化は起こりません。この時の故障原因は、主に熱電対、熱抵抗、補償導線の断線、またはトランスミッターアンプの故障が原因です。 　　(2)温度制御計器システムの指示に急激な振動が現れる場合、多くは制御パラメータのPID調整が不適切であることが原因です。 　　(3)温度制御計器システムの指示に大きく緩やかな変動が見られる場合、それは工程操作の変化によって引き起こされている可能性が高い。もし当時の工程操作に変化がなければ、それは計器制御システム自体の故障である可能性が高い。 　　(4)温度制御システム自体の故障解析手順：調節弁の入力信号に変化がないかを確認する。入力信号に変化がなく、調節弁が動作する場合は、調節弁のダイアフラムに漏れがある。次に、調節弁のポジショナーの入力信号に変化がないかを確認する。入力信号に変化がなく、出力信号に変化がある場合は、ポジショナーに故障がある。さらに、ポジショナーの入力信号に変化がある場合は、コントローラーの出力に変化がないかを確認する。もしコントローラーの入力に変化がなく、出力に変化がある場合は、これはコントローラー自体の故障である。 　　2.圧力制御計装システムの故障解析手順：　　(1)圧力制御システムの計器指示に急速な振動や変動が見られた場合、まずプロセス操作に変更がないかを確認する。このような変動は、ほとんどの場合、プロセス操作や調節器のPIDパラメータの設定不良が原因である。 　　(2)圧力制御システムの計器表示にノイズが現れ、プロセス操作を変更しても圧力表示が変わらない場合、一般的には圧力測定システムに故障が生じている。まず、測定用の圧力導管システムに詰まりがないかを確認する。詰まりがなければ、圧力変換器の出力システムに変化がないかをチェックする。変化がある場合、故障はコントローラーの測定表示システムにある。 　　3.流量制御計器システムの故障解析手順：　　(1)流量制御計器システムの指示値が最小になった場合、まず現場の検出計器をチェックする。正常であれば、故障は表示計器にある。現場の検出計器の指示も最小値の場合は、調節弁の開度を確認します。調節弁の開度がゼロの場合、多くは調節弁から調節器までの間に故障があることが多いです。現場の計測器が最小値を示し、調整弁の開度が正常である場合、故障の原因はシステム圧力が不足している、システムの配管が詰まっている、ポンプの吐出量が不足している、媒体が結晶化している、操作ミスなどが考えられます。計器側の故障の場合、原因としては、孔板差圧流量計では正圧用圧力導管が詰まっている可能性があります。差圧変換器の正圧室から漏れが発生していることもあります。また、機械式流量計の場合は、歯車が固着したり、フィルター網が詰まったりすることがあります。 　　(2)流量制御計器システムの指示値が最大に達すると、検出計器もしばしば最大を示す。この時、手動で調節弁を開くか閉じることができ、流量が下がれば一般的にはプロセス操作上の理由が原因です。流量値が下がらない場合は、計装システムの問題が原因です。流量制御用の計装システムにある調整弁が正常に動作しているかを確認し、計装機器の測定用圧力導入システムが正常かどうかをチェックし、また計装機器の信号伝送システムも正常かどうかを確認してください。 　　(3)流量制御計器システムの指示値の変動が頻繁な場合は、制御を手動に切り替えることができる。変動が減少すれば、それは計器自体の問題または計器の制御パラメータPIDが適切でないためである。変動が依然として頻繁な場合は、プロセス操作上の問題が原因である。 　　4. 液位制御計装システムの故障解析手順：　　(1)液位制御計装システムの指示値が最大または最小に変化した場合、まず検出計器が正常かどうかを確認する。指示が正常であれば、液位制御を手動遠隔操作に切り替えて、液位の変化状況を観察する。液位が一定の範囲で安定している場合、故障は液位制御システムにある。液位が安定しない場合は、一般的にプロセスシステムに起因する故障であり、プロセス側で原因を探る必要がある。 　　(2)圧力差式液位制御計器の指示と現場直接読み取り式指示計器の指示が一致しない場合、まず現場直接読み取り式指示計器が正常かどうかを確認します。指示が正常であれば、圧力差式液位計器の負圧用導圧管の封止液に漏れがないかをチェックします。漏れがある場合は、再び封止液を充填し、ゼロ点を調整します。漏れがなければ、計器の負の移動量が正しくない可能性がありますので、移動量を再調整して計器の指示が正常になるようにします。 　　(3)液位制御計器システムの指示値の変動が頻繁に起こる場合、まずは液面制御対象の容量の大きさを分析し、故障の原因を探る必要がある。容量が大きい場合は、一般的に計器の故障が原因である。容量が小さい場合は、まず工程の運用状況に変化がないかを分析する必要があります。変化がある場合、それは工程に起因する頻繁な変動である可能性が高いです。変化がなければ、計器の故障が原因かもしれません。