趙瑞娟

（勝利油田黨校（培訓(xùn)中心），山東 東營 257000）

勝利油田信息化建設(shè)以來所有的配水間全部安裝了高壓流量自控儀，并通過網(wǎng)絡(luò)將采集的各種數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴a(chǎn)指揮中心的SCADA 系統(tǒng)，在SCADA 系統(tǒng)中可以遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)配水量，該裝置即可自動也可手動控制，實現(xiàn)了流量信號24 小時穩(wěn)流控制，在無人值守時自動計量各種參數(shù)，高壓流量自控儀的使用使精確注水成為現(xiàn)實[1]。目前，勝利油田安裝使用的高壓流量自控儀來自三個生產(chǎn)廠家，他們的產(chǎn)品都遵循勝利油田信息化建設(shè)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，只是裝置的外形及調(diào)試界面有所不同。下面以勝利油田使用較多的廠家上海一諾生產(chǎn)的GLZ 型高壓流量自控儀為例，簡述高壓流量自控儀的常見故障分析。

1 工作原理

在量程范圍內(nèi)任意設(shè)置期望的流量值，設(shè)備自動比較實測值與設(shè)定值之間的偏差，設(shè)備自動調(diào)節(jié)流量偏差，使管線內(nèi)的流量始終保持在設(shè)定值附近[2]。

GLZ 型渦街磁電式高壓流量自控儀，由渦街磁電式流量計、電動閥、程序控制器、流體管段四部分組成。

渦街磁電式流量計利用卡門渦銜與電磁感應(yīng)原理相結(jié)合研制而成，當(dāng)被測介質(zhì)流過自控儀的漩渦發(fā)生體時，在其下游兩側(cè)交替產(chǎn)生漩渦。在漩渦發(fā)生體的下游裝有磁鐵，當(dāng)漩渦切割磁場磁力線時，產(chǎn)生的電頻率信號被電極檢測出，漩渦的分離頻率與流量成正比。該信號經(jīng)電路處理后，轉(zhuǎn)換成流量信號傳送給控制器，并可由液晶顯示瞬時流量和累積流量[3]。

電動閥即經(jīng)過減速裝置的電機(jī)驅(qū)動裝置，包括電機(jī)和閥門組件（蝸桿減速-閥芯閥套和密封件）。它具有機(jī)械限位功能、電子限位功能以及電子顯示功能。（1）控制器根據(jù)流量大小向電機(jī)發(fā)出指令，電機(jī)接到指令后，按預(yù)設(shè)值調(diào)整步幅進(jìn)行轉(zhuǎn)動，通過蝸輪、蝸桿達(dá)到減速目的；（2）閥芯在蝸輪的帶動下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，改變閥的出口重合度，從而調(diào)節(jié)流量的大小。當(dāng)閥的橢圓口不重合時流量最小，反之重合度越大流量就越大[4]。

程序控制器在外部供電時進(jìn)行流量顯示和控制。用戶根據(jù)需要可以任意設(shè)定流量值，控制器比較設(shè)定的流量值和瞬時流量值。若兩者的差值大于瞬時流量穩(wěn)定度時，控制器發(fā)出指令，驅(qū)動電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)以調(diào)節(jié)閥門，使瞬時流量值靠近或等于設(shè)定的流量值。當(dāng)調(diào)節(jié)閥開度達(dá)到百分之百時，注水流量依舊不滿足要求時，控制器發(fā)出連鎖保護(hù)指令，閥門不會繼續(xù)執(zhí)行開啟指令。

高壓流量自控儀現(xiàn)場閥組間大部分采用的是多臺自控儀連接RTU（Remote Terminal Unit，數(shù)據(jù)采集遠(yuǎn)程終端單元）有線通訊方式，采用RS485 通訊，遵循勝利油田的Modbus RTU 標(biāo)準(zhǔn)四化協(xié)議[5]。表頭電路板按照安裝層次有如下幾種電路板：按鍵板、顯示板、驅(qū)動板、電源板、接線板、放大板。

2 故障分析

2.1 485 通訊故障

高壓流量自控儀滿足Modbus RTU 四化協(xié)議可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程讀取儀表流量數(shù)據(jù)、儀表參數(shù)、遠(yuǎn)程配注流量、遠(yuǎn)程配置參數(shù)等功能。485 通訊不上的可能原因有：（1）儀表通訊參數(shù)顯示錯誤；（2）485AB 信號線接觸不良；（3）485AB 兩根信號線之間電壓為零；（4）485AB 信號線是否和24V 電源有漏電接觸問題。

解決辦法：首先查看儀表通訊參數(shù)是否正確（地址、波特率、奇偶校驗）、485 通訊線接線插頭重新插拔確保接觸良好。其次查看儀表485A、485B 端之間是否有一個3V～5V 的電壓值，如果沒有電壓值，應(yīng)該要檢查電源線路是否有問題。再次可以用電腦單獨連接高壓流量自控儀485AB進(jìn)行通訊測試，如果通訊有問題，確認(rèn)是儀表故障問題，更換顯示板即可解決。此外應(yīng)該盡量避免現(xiàn)場存在大的電磁干擾問題，以及電源電壓盡量穩(wěn)定。

2.2 自控儀和壓力表接入出現(xiàn)問題

現(xiàn)場壓力表在接入高壓流量自控儀時，壓力表輸出的是直流4mA～20mA 模擬信號，按照說明書的接線圖接線，壓力表直接接入，不需要再接一個直流24V 電源。

解決辦法：首先檢查儀表壓力線是否和壓力表I+、I-連接正確、檢查儀表壓力參數(shù)是否正確；其次將高壓流量自控儀的I-與壓力表的I-斷開，用萬用表紅、黑表筆分別接壓力表的I-和自控儀的I-，觀察萬用表讀數(shù)值，核對顯示的電流值是否對應(yīng)壓力值。如果萬用表顯示數(shù)字正確，則是自控儀表頭問題，更換自控儀接線板即可解決問題。

2.3 閥門調(diào)節(jié)不穩(wěn)

現(xiàn)場自控儀顯示的流量頻繁跳動，閥門頻繁調(diào)節(jié)，需要區(qū)分具體故障是什么。一是表頭放大板本身計量波動導(dǎo)致閥門頻繁調(diào)節(jié)；二是表頭計量不存在問題，閥門還是頻繁調(diào)節(jié)。

解決辦法：首先不調(diào)節(jié)閥門,看現(xiàn)場流量本身是否頻繁跳動，如果是頻繁跳動且跳動幅度不大并且是有規(guī)律性的，則表頭計量沒有問題，應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場情況盡量減小流量跳動?？梢圆扇〉拇胧┯校赫{(diào)節(jié)后面的截止閥使閥開度變小，調(diào)大流量的濾波時間，控制幅度調(diào)小，控制的間隔時間增大等。

如果流量跳動幅度過大且沒有規(guī)律，則是流量計量出現(xiàn)了問題；如果是顯示的問題需要更換顯示板；如果是放大板的問題需要更換放大板。

2.4 計量自動走字

導(dǎo)致高壓流量自控儀計量自動走字的原因可能是：導(dǎo)流管兩側(cè)的磁鐵，吸附過多的含鐵雜質(zhì)導(dǎo)致自動產(chǎn)生漩渦弱電信號，設(shè)備屏蔽不好引入電磁干擾，管線強(qiáng)烈振動會使流體波動產(chǎn)生電信號。

高壓流量自控儀自動走字的解決方案：在表頭中做小信號切除；定期將漩渦發(fā)生體拿出來清洗雜質(zhì)；做好儀表24V 電源線及485AB 信號線的屏蔽處理；設(shè)備不工作時讓表體內(nèi)的水放空或者注滿管道。

如果現(xiàn)場運(yùn)行在小流量情況下，且無法解決介質(zhì)中含雜質(zhì)情況下，建議安裝葉輪式自控儀徹底解決自動走字現(xiàn)象，這是葉輪式自控儀最大優(yōu)點。葉輪式自控儀安裝尺寸和漩渦式自控儀安裝尺寸是一樣的，在試驗通過甲方同意的情況下，建議用戶使用。

2.5 限位一直有觸發(fā)

限位一直觸發(fā)，一般是顯示板接收到的限位信號一直存在，需要判斷是線路短路問題還是限位傳感器問題。

解決辦法：首先拔掉限位航控插頭，如果限位顯示沒有消除，表示表頭上的限位航空插頭短路，需要更換表頭這邊的限位航空插頭。如果限位顯示消除，則需要拆除限位蓋，將限位蓋處的限位傳感器插頭拔掉，如果限位顯示消除，則是限位蓋連接表頭這段限位線短路，更換限位線即可。如果沒有消除則是限位傳感器燒壞，更換限位傳感器即可。

2.6 限位不觸發(fā)

限位不觸發(fā)，需要檢查是限位傳感器的問題還是磁鋼的問題。

解決辦法：首先檢查限位是否連接好，然后拆除限位蓋，用磁筆或磁鐵放到大限位或者小限位處看液晶左上角是否顯示1 或者0。如果不顯示說明限位傳感器壞，需要更換限位傳感器。如果左上角顯示1 或者0，檢查限位磁鋼是否完好，如果限位磁鋼損壞，更換限位磁鋼即可。

2.7 電機(jī)一直轉(zhuǎn)

當(dāng)表頭設(shè)定值和瞬時流量值超出設(shè)定精度范圍時，電機(jī)就會按照控制器發(fā)出的指令調(diào)節(jié)閥門開啟度。電機(jī)手輪一直轉(zhuǎn)動，出現(xiàn)這種情況一般是表頭或者電機(jī)出現(xiàn)故障需要檢查判斷。

解決方法：首先檢查直流24V 電源、控制電機(jī)接線，當(dāng)這些確認(rèn)正確之后，可以將電機(jī)的控制信號端口中間的黃綠2 根線斷開，如果電機(jī)還是一直轉(zhuǎn)動說明是電機(jī)壞了，更換電機(jī)即可。如果電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，說明是表頭問題，表頭一直在執(zhí)行控制指令。

如果是表頭問題需要按照下面步驟操作：首先將設(shè)定的流量值調(diào)整到0.5 立方米每小時以上，觀察驅(qū)動板上的燈（紅色）是否每隔6 秒左右閃爍一次，如果正常閃爍說明顯示板發(fā)出的控制指令是正確的，說明是驅(qū)動板的問題，需要更換驅(qū)動板。如果驅(qū)動板上的燈不能間隔6 秒左右閃爍一次，說明顯示板控制模塊損壞，需要更換顯示板。

2.8 顯示板常見問題

1.將電旋傳感器3P 接頭接到顯示板右下角3P 頭上，給個流量值，若有正常流量顯示且頻率穩(wěn)定，判斷顯示板流量計量沒有問題。

2.觀察驅(qū)動板上的控制燈（紅色）顯示，如果每隔6秒左右閃爍一次，即可判斷顯示板的控制部分正常。

3.斷掉24V 電源，間隔10 秒左右重新插上，如果液晶的累計流量保存，即可檢測顯示板鐵電存儲器無損壞。

4.儀表正常連接RTU，按鍵板左邊的綠色通訊燈正常閃動，檢測顯示板通訊部分正常。

2.9 驅(qū)動板常見問題

通過驅(qū)動板的開、關(guān)指示燈判斷電機(jī)的開關(guān)狀態(tài)，如紅燈亮代表閥門開，如果閥門開關(guān)狀態(tài)和紅燈亮的狀態(tài)不符，檢查接線板的電機(jī)4P 插頭是否接插牢靠，如接插牢靠，則驅(qū)動板的功率端芯片損壞，需要更換驅(qū)動板。

2.10 電源板常見問題

在24V 外供電狀態(tài)下，如表頭按鍵板右側(cè)的電源指示燈不亮，檢查顯示板、驅(qū)動板、電源板接插是否牢靠，如接插牢靠，則可能是電源板損壞，更換即可。

2.11 顯示瞬時流量比實際流量大很多

此故障產(chǎn)生的原因可能是：管線震動強(qiáng)烈對流量計造成干擾，顯示儀表系數(shù)錯誤，信號連接插頭與探針座連接不良。

解決辦法：緊固現(xiàn)場設(shè)備，重設(shè)設(shè)定系數(shù)，拆下信號連接插頭重新連接。

2.12 流量計瞬時流量為零（有水流動）

此故障產(chǎn)生的原因可能是：實際水流量小于流量計的顯示下限值；流量計堵塞，漩渦發(fā)生體油污；表頭出現(xiàn)故障。

解決辦法：檢查管線進(jìn)水端水流的大?。磺謇砹髁坑嬩鰷u發(fā)生體；更換表頭。

3 實例分析

3.1 高壓流量自控儀無數(shù)據(jù)

問題描述：某配水間內(nèi)所有儀表校驗后，原樣裝回，全配水間自控儀都不上線。

現(xiàn)場現(xiàn)象：24V 開關(guān)電源輸出燈不亮。

處置過程：初步判斷開關(guān)電源壞，更換后仍不亮；最后檢查是其中一口水井的電源線與485 端子接錯所致。

3.2 瞬時流量下降，油壓正常，達(dá)不到配注要求

問題描述：某水井一直注水正常，通過PCS（Produ ction control systems,油氣生產(chǎn)指揮系統(tǒng)）發(fā)現(xiàn)，該井瞬時流量下降，油壓正常，達(dá)不到配注要求。

現(xiàn)場現(xiàn)象：該井現(xiàn)場流量計和測控裝置均正常。

處置過程：（1）初步判斷由于水質(zhì)原因?qū)е滤P芯子有堵塞，安排注采人員現(xiàn)場清洗水表，拆開表芯發(fā)現(xiàn)沒有堵塞，側(cè)面磁鐵腐蝕爆裂；（2）聯(lián)系廠家維修，更換磁剛后恢復(fù)正常。

3.3 流量計瞬時流量上下波動較大

問題描述：某水井于2018 年6 月投產(chǎn)后流量計瞬時流量上下限波動較大，導(dǎo)致采集的水量數(shù)據(jù)誤差大。

現(xiàn)場現(xiàn)象：該井現(xiàn)場流量計和測控裝置均正常。

處置過程：（1）懷疑流量計表芯被異物堵塞，安排班組人員多次清洗水表芯子未解決；（2）懷疑清洗后流量計表頭的固定螺栓松動或流量計表頭和表芯之間的連接處接觸不好，運(yùn)維人員未發(fā)現(xiàn)表頭與表芯連接松動；（3）聯(lián)系儀表廠家售后，排查出是現(xiàn)場的信號線干擾引起，維修后恢復(fù)。

4 結(jié)論

高壓流量自控儀在使用過程中盡量不要手動操作調(diào)配注，只有個別井遠(yuǎn)程調(diào)控失敗時，再手動控制。不要把自控儀的手動閥擰到全開和全關(guān)狀態(tài)，否則無法感應(yīng)到閥門開關(guān)狀態(tài)。高壓流量自控儀內(nèi)設(shè)置有序號，各水井之間更換時需重新設(shè)置，并在RTU 內(nèi)做調(diào)整，且需要在SCADA 服務(wù)器上重新設(shè)置對應(yīng)井號，不建議頻繁更換各水井的流量自控儀。油田儀表運(yùn)維人員只要在維修實踐中認(rèn)真分析總結(jié)，相信高壓流量自控儀在生產(chǎn)過程中的故障會很快排除，從而能夠保證油田配水間數(shù)據(jù)的實時傳輸和穩(wěn)流注水。