从冗余仪表交叉比较说说仪表的预测性维护

从冗余仪表交叉比较说说仪表的预测性维护

在电厂中，尤其是核电站中冗余仪表的交叉比较是一个常规的预防性维护手段，在不介入过程通道的前提下，将被验证传感器的测量值与参考值进行比较，旨在发现传感器特性漂移造成的测量偏差。实施验证时，传感器的工作条件应尽可能接近名义工作条件，将被验证传感器的测量值与参考值之间的偏差与验证准则进行比较，以判断传感器是否降级或失效。

验证准则根据验证的方式、功能允许误差以及传感器、通道的精度而确定。某核电站传感器普遍采用交叉比较的验证方法，例如一回路温度探头交叉比较、一回路压力变送器交叉比较、汽轮机高压缸入口压力变送器交叉比较等。这些测点通常有三个及以上的传感器。

交叉比较验证使用冗余仪表的输出平均值作为参考值，或使用外部试验结果作为参考值。对于n个冗余仪表间的交叉比较验证，当被验证仪表为第i个仪表时（其输出值为Vi），参考值为除第i个仪表外的其他n-1个仪表输出的算术平均值Ri。将偏差Di（Di = Vi-Ri）与预先设定的验证准则C（v）进行比较，若偏差Di大于准则C（v），则表明传感器测量存在偏差异常。

需要注意的是：传统的交叉比较验证存在一个明显的不足，不能发现传感器的同向漂移。例如两个相互进行交叉比较的传感器同时上漂相当的幅度，则交叉比较结果是合格的，无法发现传感器降级或失效。解决这种共模的同向漂移可以通过趋势跟踪，如与历次的交叉比较数据进行比较，新老传感器的交叉比较，相同测点不同传感器之间的交叉比较来进一步对仪表可能的漂移进行故障诊断。

下面是一种典型的交叉比较方法，来自福建福清核电的专利《一种稳压器冗余液位监测仪表在线实时交叉比较的方法与流程》，其专利声明：本发明提供了一种稳压器冗余液位监测仪表在线实时交叉比较的方法，利用DCS实时数据，设计交叉比较自动计算规则，通过对数据和程序的实时调用，实现在线交叉比较，及时发现冗余仪表偏差并提醒人员及时干预。

无需在人工读取采集数据输入PFU中进行交叉比较，省时省力。

仪表的交叉比较和仪表的数据巡检是为数不多的预测性状态检测手段，相比固定的校验周期和更换周期，尽量较少不必要的过度维修，来降低运维的成本。

当前部分国外厂家对智能化仪表引入了更加系统的预测性维修显示，甚至以红、绿、黄等状态灯来显示仪表的运行状态，当黄灯亮起时，表示仪表状态不佳，需要关注了。例如霍尼韦尔(Honeywell)公司的APT400系列pH计，在他的LCD显示面板上，除了主显示器和辅助显示器是数字显示外(比如主显示器显示pH值、辅助显示器显示溶液温度值)，其余采用的是象形符号，如图中的1，包含的3个带面部表情的人脸可以分别表示电极的好、中、差三种状态。当进行电极不对称电位、斜率校验时，如显示上面的笑脸，则说明电极状况好(OK)；如显示中间的无表情面孔，则说明电极状况尚可；如显示下面的哭脸，则说明电极状况差，达不到校验的精确度，需要更换电极了。

当前智能型的仪表往往针对仪表本身，更加系统化的工业大数据来推断整个系统或者设备的状态也慢慢运用到工业中来。但我们往往忽略了其中的经济性，智能仪表和大数据诊断意味着更加多的设备投入，而对稳定状态的电厂的产出不一定有特别明显的意义，再者需要考虑的是智能诊断的应用推广要推翻之前的系统化过度维护，这其中改变的检修周期有可能违反设备厂家维修手册中的检修推荐周期，（虽然某些检修周期和更换周期仅仅是厂家为了出售更多的服务和备件），这就需要管理者下决心，承担责任来推广新鲜事务，这往往考验着管理者的勇气和智慧。因此仪表的预测性维护预计短期内仍然会以智能化仪表为主，同时工业大数据仍然具有广阔的前景。