工廠的生產好壞很大程度上依賴于過程儀表的狀況，這些儀表除了流量、液位、壓力及溫度等參數(shù)的傳感器和變送器，還包括分析儀及控制閥。我們需要做好哪些工作，才能在不耗費其它資源的情況下，將現(xiàn)場儀表維持在健康狀態(tài)并且正常的運行呢？這里，現(xiàn)場專家將給出如下幾條可以采取的措施，同時討論了用于描述閥門參數(shù)的EDDL和FDTDTM各自的優(yōu)缺點。
**＃1：正確的選型
做好過程儀表維護的**步工作就是：首先要進行正確的選型。這里的“正確”意味著“適用于實際的應用場合”。例如，不必選用一臺復雜的智能儀表用于低優(yōu)先級的工作。然而，對于關鍵的過程應用，就應該選用帶有FOUNDATION現(xiàn)場總線、Profibus或HART通訊的智能儀表。PlantWebEmerson Process Management公司全球營銷經理TomWallace說，在對控制精度要求嚴格的地方，選擇合適的儀表類型就顯得極為重要，原因很簡單，因為在傳統(tǒng)4－20mA的信號體系中，變送器部分一定會包括數(shù)字模擬轉換器，而控制系統(tǒng)部分也一定會包括模擬數(shù)字轉換器，而上述兩種器件都會產生偏差和漂移。他還補充說，除此以外數(shù)字變送器能夠提供并傳輸大量的信息。
其次，使用隔離變送器；雖然絕大多數(shù)DCS及PLC的輸入都是被隔離的，但是某些設備及其它噪聲源，仍然常常會將大量的電氣噪聲引入系統(tǒng)，并且導致誤差。使用隔離變送器將有助于將此類噪聲的干擾降到*低。
另外，我們建議不要過分依賴于壓力、溫度及液位開關來單獨進行相關參數(shù)的控制，因為其故障難于被及時檢測到。比較合理的配置應該是將開關信號作為連續(xù)模擬信號的后備，因為模擬信號的連續(xù)輸出可以很容易被監(jiān)視。
**＃2：正確的安裝設備
即便是世界上*好的儀表，如果沒有進行正確的安裝，那么也無法發(fā)揮出應有的功效，甚至可能被**損壞。因此，在安裝中一定要注意以下幾點：
·設備的位置。例如，不能將壓力變送器安裝在蒸汽管道或連續(xù)排水的冷凝器頂部，因為這種情況下，傳感器會在100％的時間內暴露在流通蒸汽的環(huán)境中。
· 管道安排。一定要確保流量計的上游具有足夠長的直管段，或者安裝有流量調節(jié)器。
· 安裝。以適當?shù)姆较虬惭b儀表：氣體的朝上，液體的朝下。
· 布線。仔細安排脈沖發(fā)射管的布線。如果實際可行的話，盡量取消它。
· 電源輸入。確保儀表電源的可靠性，沒有電氣噪聲、電涌及尖峰。
· 接地。某些儀表如直讀式頻率計，必須正確接地。要確保屏蔽系統(tǒng)僅在一點接地。
· 環(huán)境溫度。如果傳感器或變送器運行在額定溫度的范圍以外，將大大縮短其壽命。
· 腐蝕性氣體。按照MooreIndustries-International公司市場與銷售副總裁ScottSaunders的說法，化工領域常常出現(xiàn)下述情況：“當工人把RTD（電阻溫度計）的測量接到變送器時，經常按如下方法操作。維修人員把RTD安裝在一個新的應用場合，而且看起來所有運行都很正常。六個月后，維修人員按照預防性維護計劃對該儀表進行檢查，首先移除RTD的導線，然后接上RTD信號模擬器，把它打在某個溫度檔，再與控制室進行聯(lián)調，確保信號檢查走完全量程，在4、12、20mA這些檢查點上讀數(shù)一致。一旦檢查完畢，再恢復RTD與變送器的接線。然而，*大的測量誤差此時再次被引入到整個測量系統(tǒng)，即三線制RTD的導線受到了腐蝕?！碑斘覀兪褂萌€制RTD時，其前提是導線的阻抗值不會改變。然而當RTD處于腐蝕性氣體的環(huán)境時，導線阻抗會隨時間而增加。這種情況下，選用四線制的安裝方案將使這一問題引起的誤差降低到*小。
· Class I Div.1區(qū)域的安裝。Saunders說：“我非常吃驚的發(fā)現(xiàn)，大量屬于Class I Div.1的儀表外殼——防爆等級外殼，竟然在其連接螺紋的下方根本沒有很好地密封。我甚至發(fā)現(xiàn)，該等級的儀表在開始投用、校驗及接線期間，雖然也設置了玻璃蓋，但卻沒有將其連接螺紋旋壓到底，且自始自終壓緊墊圈。這些螺紋存在于那里只有一個原因：在那些氣體碰到空氣之前就先將其冷卻?！薄?br>
一旦儀表安裝就位，那此后的首要任務就是驗證設置及安裝的合理性。我們可以使用設備的自診斷工具來檢查安裝錯誤。如果儀表具有仿真模式，那么還可以利用這一功能檢查并確保所有事項運行正常，Emerson公司的Wallace補充道。
**＃3：順其自然
儀表一旦安裝到位且運行正常，那么*好的方式就是順其自然，直到它發(fā)出故障報警?！案叩燃墐x表都非?？煽亢蜏蚀_，在將其安裝于工廠以后，基本不需要再進行校驗。你可以直接應用儀表廠家的校驗數(shù)據(jù)，然后僅僅需要在儀表安裝在正確的方位并且工藝介質都已充滿脈沖發(fā)射管后，進行一次零點校正。你下次再對其進行零點校正，沒準已經是十年以后的事了。Wallace還指出，除非需要重新改變量程，否則，對儀表進行重復校驗往往適得其反。大家應該學會如何查閱儀表制造商提供的文檔。他還補充說：“儀表廠家進行的校驗，其效果往往好于用戶在自己工廠或現(xiàn)場所進行的校驗?！?nbsp;
如Emerson ProcessManagement公司提供的示意圖所示，確保流量計上游要么有足夠長的直管段長度（a），要么安裝有流量調節(jié)器（b）。
圖1
按照Emerson ProcessManagement公司說法，如圖1所示，脈沖發(fā)射管的布線必須仔細，可能的話，盡量縮短其長度。
MooreIndustries公司的Saunders說，上述實際應用方案之所以行之有效，主要基于以下兩個原因：“首先，這些設備本身非?？煽?，而其價格又不太昂貴，因此一旦發(fā)現(xiàn)重大故障，我們完全可以立即更換一臺新的?！逼浯?，數(shù)字儀表都具有內置的自診斷工具，如果硬件或軟件發(fā)生故障，基于在線狀態(tài)監(jiān)視就能及時進行報警。
有些維護人員是在很不情愿的情況下，才放棄了原來定期對儀表進行重復校驗的習慣。要使其相信重復校驗儀表確實是不必要的，那么*好的辦法就是建立一套數(shù)據(jù)庫。一臺能夠進行數(shù)據(jù)歸檔的校驗儀器會對此有所幫助，但是有時也正是這么一套數(shù)據(jù)庫，往往會誤導大家。Saunders說，“有些人常常愿意投資于新技術，如FOUNDATION現(xiàn)場總線或Profibus，但卻沒有建立相應的中間層，例如資產管理優(yōu)化包用以充分利用如狀態(tài)位，校驗及漂移等數(shù)字數(shù)據(jù)?！?br>
Moore Industries-International公司建議，對于那些在Class I,Div.1防爆區(qū)域內使用的儀表，例如一臺現(xiàn)場安裝的、用于測量天然氣管線表面溫度的變送器，必須向下擰緊外殼螺絲并且壓緊墊片，從而保證相應的防爆等級。如圖2所示。
圖2
這樣一個“設置，然后遺忘”的理念，對于那些要對過程設備進行驗證的**場合及關鍵應用的測量，并不適用；同樣，對于那些應用于苛刻場合，或者可能受到污染或磨損的設備，也不適用。分析設備和閥門也屬于此類。如果安裝在腐蝕性、磨損、嚴重振動或極高溫的環(huán)境，那么也需要特別的維護。此外，對某些具有移動部件、且特性隨時間和應用場合不同而改變的閥門的維護，上述理念也不適用。
**＃4：觀察傾聽各種征兆
判斷一臺儀表是否運行正常的方法之一是：檢查過程的噪聲。如果一臺儀表的讀數(shù)幾周內都沒有變化，那么有兩種可能：一種可能是工藝生產過程非常穩(wěn)定，另一種可能是該儀表已經損壞。Emerson公司的Wallace說道，“我想起一次安裝分析儀的時候，一個技術人員說，‘這臺PH儀已經定在7.2這個數(shù)值上18個月了’，后來發(fā)現(xiàn)，其原因是過去的18個月內該分析儀的探頭已經完全被污垢包住了，結果是探頭根本沒有辦法測量到當前的實際參數(shù)。有時，信號中存在一定的過程噪聲，恰恰說明這臺儀表處于正常工作狀態(tài)，沒有‘死掉’?！?br>
有些變送器內置了阻尼系數(shù)為幾秒的功能模塊，通過它可以減小過程噪聲，而正是噪聲信號可以反映儀表是否處于正常工作狀態(tài)。不過，如果我們使用的是FOUNDATION現(xiàn)場總線或Profibus儀表的話，那么即使噪聲在過程變量的信號中并不顯著，儀表也能夠以數(shù)字信號的形式將其顯示出來。該功能對于跟蹤過程噪聲的標準差是非常有用的。Wallace說，“噪聲的增大意味著以下幾種可能：過程蒸汽中夾帶了空氣、出現(xiàn)了節(jié)涌流、或插入了脈沖線等。”如果上述情況發(fā)生在油氣領域，那么就反映了流體里可能含有沙子。
**＃5：關注次要變量
很多現(xiàn)代儀表都會采集一個以上的變量數(shù)據(jù)，雖然通常情況并不會顯示所有的。例如，很多壓力和流量儀表也同時測量溫度——過程溫度，或者儀表本身的溫度——并且在儀表內部還保留了一份相關記錄，以便日后查閱。EmersonProcess Management公司的壓力產品營銷經理PaulSchmeling說，“電子器件都有其*佳的工作環(huán)境溫度，例如，通過內置于電路中的鉑電阻溫度計（PRT）可以判斷出相關電子器件的溫度是否已經超出其額定范圍。
**＃6：認真處理必要的報警
一臺儀表能夠通過合理設置，記錄下它所承受過的壓力變化范圍。有些異常狀況可能會縮短儀表的使用壽命，也可能會導致儀表的零點漂移等動作。我們可以對儀表設置這么一種信號，用以通知用戶如下一些信息：現(xiàn)在應該對該儀表進行檢查；本該關閉的伴熱輸送卻仍然打開的情形，或相反的情形。
如果我們打算對系統(tǒng)的數(shù)字儀表中所有可能獲取的數(shù)據(jù)都進行監(jiān)視的話，那*大的問題就是所謂的“報警洪流”。當過程受到擾動時，往往會從很多地方發(fā)出層出不窮的報警信號，而可憐的操作人員就可能完全被淹沒在“報警洪流”中，而對于那些可能引起潛在可怕后果的報警，卻無法做出及時有效的反應。大家*熟悉的，也許就是1979年發(fā)生在美國三哩島的核電站事故，幾乎釀成核災難，除此以外，在美國和其它國家都曾發(fā)生過一些類似的事故。
預防上述情形*有效的方法就是，將所有報警都納入報警管理系統(tǒng)（例如某工業(yè)標準要求：每小時只進行六次報警），當前的DCS系統(tǒng)都有一些智能化的軟件工具，能夠協(xié)助完成此項功能。如果沒有緊急情況，*好忽略掉一些次要的、不大可能導致重大問題的報警。
Invensys Foxboro公司的現(xiàn)場總線產品經理CharliePiper說：“許多設備都有警戒限和報警限兩類，并且通過高限報警、高高限報警等分類來表明問題的緊急程度。某些設備可能有多達20－30個警戒限或報警限，因此系統(tǒng)能夠考慮到這些界限的區(qū)別，并且視具體情況而定，觸發(fā)不同的動作序列?！?br>
**＃7：把數(shù)據(jù)變?yōu)樾畔?/strong>
所有從智能傳感器或變送器中獲取的數(shù)據(jù)，如果沒有進行相關性分析，那么這些原始數(shù)據(jù)并沒有什么太大作用。MooreIndustries公司的Saunders說道，“很多用戶安裝了幾乎所有的獲取數(shù)據(jù)的工具，但是卻缺乏相應的數(shù)據(jù)處理和報告過程，同時也沒有能夠切實提供預測性維護的相關軟件，而這正是獲取投資回報或對儀表進行合理校驗所必需的。資產管理系統(tǒng)之所以能夠節(jié)省可觀的維護成本，就是因為它能夠產生某些有用信息，促進設備維護工作由預防性維護變?yōu)轭A測性維護。
資產管理系統(tǒng)對于閥門定位器也很有幫助，F(xiàn)oxboro公司的Piper說，“你可以跟蹤定位器反向的次數(shù)。通常，還能用來跟蹤計算閥桿的累加行程?！倍夷氵€可以判斷出在什么時間某些部件正在變差，他解釋道，“在大多數(shù)閥門定位器中，都有不少設備參數(shù)。例如能反映閥桿所受到阻力變大的‘過度偏差’，此時控制命令可能是要將閥門開到某個開度，但實際卻無法到達相應位置?！比欢?，通過觀察這些設備提供的20或30種相關參數(shù)，就有可能按需要來觸發(fā)動作序列，以解決上述問題，他說。
“如果你能很好地應用資產管理系統(tǒng)及適當?shù)能浖?，”Saunders補充道，“那你就可以頻繁測試閥門特性的各項指標，觀察元件有無發(fā)生漂移，或者給出有關預測性維修（PM）的日程表。”他提到曾經有個用戶，通過計算某閥門到達閥座位置的頻繁程度，發(fā)現(xiàn)其頻率并不是很高，尚不需要安排預測性維修的計劃。這里讓人感興趣的是，該用戶做出上述判斷并非基于資產管理系統(tǒng)，而僅僅是通過一個簡單的HART接口模塊，該模塊每當閥桿位置小于1％時都會觸發(fā)一個信號輸入到DCS系統(tǒng)。
而基于資產管理系統(tǒng)采集并進行相關性分析的數(shù)據(jù)，就有可能給出一套預測性維護的策略。但是某些場合，采用老式的預防性維護、甚至是出現(xiàn)故障再維護的策略，也許是更好的選擇。例如，對于一個需要一周時間才能灌滿或倒空的大儲罐，如果其液位變送器發(fā)生故障，則并不是很緊急。 “*明智的做法往往是無為而治” 總之，如果采用了*新的技術，或者該設備不是關鍵元件，那么通常*明智的做法是：無為而治。Wallace說，“如果儀表或終端元件的某一部分容易磨損或易被污染，且其測量參數(shù)涉及到**、環(huán)境、或重大經濟影響，那么預防性維護或預測性維修就是必要的。絕大多數(shù)情況下，大家需要把預防性維護或預測性維護的觀念，從‘出門干活’轉變到‘實時監(jiān)測，如果有需要則進行自動化的診斷’上來。事實上，導致儀表故障的*大原因之一就是：不分青紅皂白，不做嚴謹分析，上去就對儀表進行操作或維修。因此，如果儀表故障可能引發(fā)的后果并不太嚴重時，*好的做法就是別管它，直到徹底壞了再更換它。 描述閥門參數(shù)：EDDL還是FDTDTM 有關現(xiàn)場設備和控制系統(tǒng)之間的*佳通訊方式，各個廠商可謂見仁見智，爭論激烈。目前，在“現(xiàn)場總線戰(zhàn)爭”中，就包括有FOUNDATION現(xiàn)場總線、Profibus、以及其它試圖爭奪支配地位的眾多協(xié)議的支持者們。而對于如何*優(yōu)地處理現(xiàn)場設備中的可設置參數(shù)及其呈現(xiàn)給用戶的方式，也尚未達成共識。一方面，某些廠商支持設備描述語言（DDL）這種方式，并且現(xiàn)在已經發(fā)展為電子設備描述語言（EDDL）；另一方面，某些廠商更加傾向于現(xiàn)場設備工具設備類型管理（FDTDTM）技術。
*早的、比較老的技術是制造商當年開發(fā)的設備描述（DD）文件，包括了每種設備的基本數(shù)據(jù)。主機在獲取這些數(shù)據(jù)之后，然后呈現(xiàn)給用戶。EmersonProcess Management公司HART及現(xiàn)場總線技術主管MartinZielinski說，“現(xiàn)場設備制造商雖然描述了參數(shù)的關聯(lián)性以及該如何進行分組、該如何進行顯示，但是其準確格式*終取決于主機?！盕DTDTM技術就是為現(xiàn)場設備的維護和組態(tài)而設計的標準環(huán)境。DTM是一種用于設備維護和診斷的技術，它可以作為插件用于主機系統(tǒng)的工程和資產管理系統(tǒng)軟件之中。與設備描述語言不同，設備制造商提供的DTM插件包含了用于設備管理和維護的用戶界面，這種技術使得設備制造商能夠自己開發(fā)主機應用程序，并且可以控制用戶如何瀏覽界面以及界面顯示哪些信息。
*新的技術進步已使上述兩種技術在某些方面的區(qū)別變得不明顯了。EDDL已經增強了它的圖形功能，“用戶能夠畫出圖表和曲線圖。通過使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲方式，可以將相關信息存入系統(tǒng)硬盤，并且在將來需要時能夠取回數(shù)據(jù)?！盳ielinski說。
Foxboro公司的Piper說：“上述增強功能已經開始著手構建組態(tài)畫面。不同于原有的簡單參數(shù)表格，如今用戶可以將各種參數(shù)放在不同的畫面，進行合理的分組，并且給定哪些參數(shù)要用下拉式菜單進行選擇。用戶顯示畫面經過上述改進，從填空形式變得更像是表格形式?！?br>
但是設備描述（DD）技術不論如何增強，從主機制造商的視角來看，還是存在一些限制，Piper說，“由于每種閥門都互不相同，因此我們無法為每種閥門都開發(fā)一個用戶接口，那么，這項工作就不得不由閥門制造商來承擔?！彼匀恢鲝垼現(xiàn)DT相比之下就是解決這一問題的*佳技術。”
而另一方面，Emerson公司的Wallace卻相信，“EDDL技術具有很大的潛力，能夠以*小代價獲取*大利益?！彼€引用用戶的支持程度作為其觀點的佐證，“目前有大約有1200種現(xiàn)場設備使用EDDL，而只有大約110種設備使用DTM?！彼€補充說，“EDDL是一種全球性標準，幾乎所有的主機制造商都支持它。”
對此，Piper表示了不同觀點，“目前除了個別廠商，幾乎每個系統(tǒng)制造商都已經宣布支持FDT技術?！?br>
Wallace建議大家對兩種技術都給予一定的支持，他說“我的建議是盡量采用EDDL技術，并將其作為標準技術。只有當EDDL、應用軟件包、以及使用了EDDL的snap-inssnap-ons等技術統(tǒng)統(tǒng)都不適用于所需功能時，再考慮試試DTM?！?br>
應用DTM技術將使如下功能變?yōu)榭赡埽涸O備制造商能夠在其顯示畫面上，包含有例如微軟Windows幫助這樣的功能。就像InvensysFoxboro提供的此畫面所顯示的一樣。見圖3。 
圖3
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