山东省环境信息与监控中心 济南 250101
摘要：自动监测系统的正常运行与人们生活息息相关，山东省水质自动监测系统自运行以来，效果显著，发挥了巨大作用，但设备在运行过程中相继出现了的一系列故障，我们对常见的故障进行了诊断分析，对这些故障的结合实际运维中的一些经验，给出了相应的解决措施，以期以以后的运维工作以及其它水质自动监测系统的运维提供积极的作用。
关键词：水质；自动监测；故障；措施
一、概述
随着国家《生态环境网络建设方案》和《国家生态环境质量监测事权上收的实施方案》的实施，尤其是2018年7月底前，要求全国完成考核断面水站建设工作，实施地表水环境质量监测指标的连续自动监测，实行“自动监测为主，人工监测为辅”的监测模式，显示水质自动监测变得尤为重要。山东省水质自动监测系统从2007年开始建设，到2008年4月全面建成并运行，实现了对水质情况和污染情况实时准确监测，达到了初步预警河流区域性水质污染事故及污染监督的目的。山东省建设省控水站59座，实行“四统一，两分级”原则，即统一监测指标、统一监测设备调试和校正标准、统一监测数据传输方式和统一监测数据确认，确保数据的准确性、可比性、共识性。“两分级”，即实行分级建设、分级管理。山东省水质自动监测站主要监测设备包括哈希化学需氧量，高猛酸盐指数分析仪（包括加拿大AVVOR、SERES2000、HORIBA COD A211等），德国WTW氨氮，以及德国WTW五参数等。
水质自动监测系统是以在线自动分析仪器为核心，运用现代传感技术、自动测量技术、自动控制技术、计算机用技术以及相关的专用分析软件和通信网络组成的一个综合性的水质自动监测体系。与传统水质监测分析技术相比，其可以及时发现水质的异常变化，迅速做出预警预报，从而及时准确地为水环境管理决策服务。
二、采水单元常见故障及其应对措施
1、沉淀池有水且没过液位计但系统报警没水
原因分析：沉淀池液位探头氧化，导电性降低所致。
解决办法：将液位探头取出，将头部露出部分的氧化物擦掉，重新上焊锡，然后将探头放回并低于水面。
2、沉淀池长时间不进水
原因分析：源水泵故障，源水管道破损，取水池水位偏低，取水头堵塞，管道过滤器堵塞等。
解决办法：原因确认后，更换、维护相应的部件。
3、电动球阀不工作
原因分析：控制柜中电动球阀空开跳闸，供电线路故障等
解决办法：查看是否有短路情况（万用表测量），若没有短路，将空开闭合，更换供电线路。
4、非清洗状态下空压机压力降低
原因分析：启动接头漏气，电磁阀关闭不严
解决办法：更换启动接头，电磁阀。
三、分析仪器常见故障及其解决方法
1、哈希化学需氧量监测仪
（1）排液错误
排液管路阻塞或者排液阀阻塞造成，疏通即可；计量管中留有气泡，一直排不出，活塞泵将气泡抽到红外线感应区内，导致活塞泵重复活动，从而导致排液故障，这种情况在污染源经常出现，由于水质粘稠度高导致。处理方法就是将计量管拆下用清水冲洗干净，将组合阀流路用清水清洗一遍，这样清洗一遍一般就可以，如果还是不行，将消解室清洗一遍，这样故障就会解除。有些污染源反应过程中因为钙镁离子含量多，在计量管壁与消解池中会产生白色的沉淀，因此这些沉淀更加容易附着气泡，因此在巡检中要随时清理。
（2）消解池在加热中有气泡产生
消解池密封垫密封不严造成，此时需要更换密封垫，破环的密封垫会有磨损或者毛刺，得仔细看。如果不是以上情况，那就是消解空气阀故障导致，将空气阀卸下，卸开里面看看连接处是否断裂或损坏。
（3）阀打不开或者关不了
首先先看一下阀门是不是被杂质阻塞造成。然后看一下后面电磁阀是否故障，更换电磁阀试试，如果以上都没有问题的话，检查主板是否出现损坏。
（4）校正误差在范围内，测量质控样总是偏高。
换了反应试剂和标液后，测量质控样依然高，这时应该是反应流路已经被污染，特别是取样管，需将取样管路重新换新的试一下，将组合阀与消解室都清洗一遍。如果仍未解决，看一下排液管是不是通畅，排液管路不要插到排液水中，造成排液不畅。
2、德国WTW氨氮分析仪
（1）无法通讯
若氨氮通讯异常，表现为数据无法传输至工控机或工控机无法控制启停，逐步排查工控机COM口（可以使用调试工具收发测试）、485-232转换模块、线路连接问题。如前三项测试均正常，查看通讯参数是否更改为RS485、9600波特率、8数据位、1停止位、Slave模式，如更改后无效可到就近站点对换主机测试，若通讯恢复即为主机通讯故障，须返厂维修。
（2）校准失败
查看AB电压是否正常（A为－15mv上下，B为－75mv上下，差值为60mv上下10mv），AB相近且为正值 查看NAOH试剂、管路、阀门是否正常，仪表管路是否通畅，必要时更换膜头、电极。AB电压相近且为较大的负值，膜头故障，更换膜头，AB电压差达不到50mv以上 查看管路是否通畅，试剂是否正常提升，如正常先更换柠檬酸、标液查看是否恢复，如故障依旧请更换膜头或电极。AB电压差正常但A值为正值（50mv以上），更换电解液测试，如故障依旧更换电极。AB电压差过大或AB无规律变化 膜头、电极或加热模块故障，逐步排查对问题部件进行更换。
（3）校准成功但数据偏差较大
查看校准斜率是否理想（0.9-1.00），可清洗管路后重新校准或更换标液后校准，必要时更换膜头。
（4）加热故障
仪表加热模块无法加热，工程师菜单进行测试电压、压力、温度是否正常，如各项正常，重启测试。如电压、压力、温度存在明显异常，应为加热模块故障，返厂维修。
（5）硬件故障
显示屏背光失效、键盘失效更换即可。
3、高猛酸盐指数分析仪
（1）加拿大AVVOR高猛酸盐指数
①无法通讯
若AVVOR高指数通讯异常，表现为数据无法传输至工控机或工控机无法控制启停，可逐步排查工控机COM口（可以使用调试工具收发测试）、232（23交叉）COM线是否正常、仪表通讯为远程模式。如故障仍在，测试仪表COD口通讯是否正常（同工控机，通讯为仪表COM4口），如通讯不正常可对仪表进行更改通讯口即可恢复通讯，必要时须返厂维修。
②计量异常
查看仪表是否缺少试剂，试剂管路是否存在漏气情况，对应微量计量泵满值后是否达到10ml并进行校准，如达不到请更换
③校零点、标液失败
查看仪表试剂加药量是否准确，不准确进行校准，如校准后达不到可更换微量计量泵。更换试剂测试试剂是否存在过期情况，查看反应杯是否漏液、加热是否正常、搅拌是否正常，必要时对应部件进行更换，如果不能解决，则更换纯净水、标液测试。
④高锰酸钾故障
加热30分钟后ORP低于700，查看高锰酸钾加药量是否准确，硫酸是否加入，ORP电极－变送器－PLC模拟输入是否有存在问题的地方，样品是否超出量程。
⑤草酸钠故障
查看草酸钠加药量是否准确，硫酸是否加入，ORP电极－变松器－PLC模拟输入是否有存在问题的地方，样品是否浓度过低。
⑥加热故障
水样加入量不足，检查是否吸入水样，必要时更换水样泵。加热线圈是否正常，必要时更换，加热供电是否正常，检查供电电路板和电源，必要时更换。
⑦测量故障
滴定超过量程未达到终点，请检查水样是否超出量程，必要时更换量程。
⑵SERES2000高指数分析仪
①通讯故障
若SERES数据无法传输至工控机，请逐步排查工控机COM口（可以使用调试工具收发测试）、485-232转换模块、线路连接问题。如前三相测试均正常，可到就近站点对换通讯电路板，通讯恢复即为电路板通讯故障，须返厂维修。
②空白循环不过
检查试剂是否正常加入，必要时更换蠕动泵泵管
检查搅拌是否正常，必要时更换搅拌电机（测试电路是否通路）
检查光源是否正常，拔下接受端可见圆形光斑，如光源不亮，请检查更换
检查接收电极是否正常，对调测试
检查加热是否正常，测试加热电阻是否回路
检查废液管路是否为1/4圆型，如不符合请重新安装。
③标液校准不过
检查草酸钠、高锰酸钾加药量是否正常，必要时更换蠕动泵泵管
查看标液是否正常，注意间苯二酚与CODmn的系数关系
其他故障同空白循环
④数据波动过大
测量水样或同一标液波动过大，一般为废液管路安装不规范所致。检查废液管路是否为1/4圆型，请注意规范否则偶尔会有试剂进入通明管，使数据产生波动。
检查搅拌是否正常工作，搅拌子磁性是否充足，必要时更换
⑤测量、校准步骤异常
测量或校准步骤与流程违背，或者某步无响应，C1电路板故障，重插测试，必要时更换。
⑥屏幕显示异常
屏幕字迹白或者过重，调节C1电路板P1电阻即可恢复。
⑶HORIBA COD A211高指数分析仪
①数据无法传输或不变
查看仪表是否正常测量，如仪表存在报警会导致数据不变，将对应报警故障解决后测量即可恢复。
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如仪表测量数据正常，但工控机无法读取数据，
查看4-20ma模拟量线路是否存在问题，
测试PLC模拟量输入端是否存在问题，存在问题对其进行更换
现场连接模拟量转数字量模块的，需要检测工控机端口及模拟量转换模块是否存在问题，参考其他仪表的COM口测试即可。
②进水样报警
检查样水杯是否有水样，无水样则对系统分析进样步骤检查故障
检查加水样量杯接口、管路是否存在漏气
启动单步进水样步骤，检查蓝色气管压力是否正常
检查探针是否存在短路或过脏情况，清洗无效后可对调探针测试
③试剂添加报警（包含高锰酸钾、草酸钠、硫酸、硝酸银四种试剂）
检查试剂桶内单向桶是否有充足试剂，必要时添加
检查试剂桶内单向桶的单向阀是否漏气或卡住
检查试剂量杯接口、管路是否存在漏气
启动单步进试剂步骤，检查试剂量杯与试剂桶的蓝色气管压力是否正常
检查探针是否存在短路或过脏情况，清洗无效后可对调探针测试
④加热故障
检查冷却水的浮子开关是否卡住或故障
检查冷却水能否进入
检查加热线圈及反应罐上方的加热空开是否正常
检查冷却水循环泵是否正常工作，必要时更换
检查水位控制器接收短路信号后可否正常控制水泵工作，必要时更换
⑤ORP阻抗异常
检查白金电极是否存在破裂或连接不良，必要时更换
检查盐桥是否存在异常，必要时更换
必要时更换盐桥内K2SO4饱和溶液及工作电极内KCL溶液。
⑥测量错误（测量水样滴数大于满量程滴数或小于零点滴数）
检查高锰酸钾试剂是否能够全部加入反应罐
检查草酸钠试剂添加量是否严重偏离10ml
检查滴定管路是否漏气、堵塞，
检查滴定器的柱塞是否漏液或无法工作，必要时更换
检查排液管路是否可以正常排液，必要时更换
检查滴定曲线是否为抛物线轨迹，如不符合检查盐桥是否正常，必要时更换
确认样品无重大污染
⑦测量数据波动过大
多次重复检查各项试剂加入量是否稳定
多次重复检查水样加入量是否稳定
检查搅拌电极是否正常工作
检查废液是否正常排放，必要时更换废液管路
检查稀释水是否正常加入（针对50mg／L量程）
4、五参数分析仪
（1）主机模块
① 无法传输数据
若五参数数据无法传输至工控机，请逐步排查工控机COM口（可以使用调试工具收发测试）、485-232转换模块、线路连接问题。如前三相测试均正常，可到就近站点对换主机测试，通讯恢复即为主机通讯故障，须返厂维修。
② 五参数数据与工控机数据错乱
五参数数据均正常，但是传输至工控机后数据存在错位情况（比如PH数据传输到工控机上成为电导率数据），这是由于电极添加错乱所致。首先拔掉所有电极，在‘设置’中‘编辑电极列表’中删除所有电极后按照溶解氧、PH、电导率、浊度的顺序进行逐个安装后即可（适用于隆力德目前水站系统，不排除个别站点五参数的数据词典中的位地址定义可能不同）。
③ 五参数数据缺少某个参数
检查该电极是否处于‘维护保养状态’（数据闪动），如正常请查看连接线是否正常，检查该电极是否正常（电极问题参照下方电极故障解决）。
（2）电导率
电导率每周清洗即可，免维护无故障，如电极正确安装使用（参照一、2）仍无法读取数据，请返厂维修。
（3）PH
①怀疑数据偏高、偏低
对SEA电极进行校准，校准可选三种校准模式（TEC、ONE P、TWO P），为保证数据准确建议TEC校准模式使用WTW原厂4.01、7.00缓冲液进行校准。设置校准模式后，主界面摁‘C’校准，按照提示顺序放置7.00、4.01缓冲液即可。
②校准失败————
如出现校准失败情况，请选择PH电极后摁‘OK’选择第四项查看‘校准记录’，查看斜率与截距中哪一项存在异常，如斜率偏大或偏小可更换标液后重新润洗校准；如截距－50mv以下，电极老化请更换SEA电极。
③校准成功后但数据比对偏差较大
确认校准所用缓冲液没有被污染，如电极的电路板存在漏电情况，返厂维修。
④校准成功后数据正常但无法上传
SEA电极校准成功后，PH电极处于‘维护保养状态’，摁‘OK’后选择第三项‘关闭／开启维护保养状态’，仪表数据不再闪动后即可恢复上传。
⑤主机模块无法识别PH电极
查看连接线路、电极是否存在松动，参考‘一、2’如上述部分正常，请联系厂家进行返厂维修。
（4）溶解氧
①数据比对偏差较大
对电极维护、保养后校准，必要时更换电解液、膜头并进行校准；查看盐度补偿是否合理。
②界面显示‘————’
对电极维护、保养后校准，必要时更换电解液、膜头并进行校准。
③校准成功后数据正常但无法上传
溶解氧电极校准成功后，电极处于‘维护保养状态’，摁‘OK’后选择第三项‘关闭／开启维护保养状态’，仪表数据不再闪动后即可恢复上传。
④维护校准无法通过或读不到电极
查看连接线路、电极是否存在松动，参考‘一、2’如上述部分正常，联系厂家进行返厂维修。
（5）浊度
①界面显示‘————’或‘OFL’
对电极清洗后重新安装即可。
②无法读取电极
查看连接线路、电极是否存在松动，参考‘一、2’如上述部分正常，联系厂家进行返厂维修。
（6）水温
无故障，如无法读取PH电极，请返厂维修。
四、水质自动监测系统维护措施
1、年度检修
由于水质子站长期不间断运转，为使系统能长期连续可靠运行和获得较高的数据获取率，除按要求坚持正常维护，遇到故障能迅速排除外，还应加强系统的预防性检修，通过预防性检修可以减少仪器设备发生故障的频次，延长使用寿命。根据水质自动监测运行特点，每年必须对系统进行一次停机检修，包括：（1）按要求和需要更换取水管路；（2）对系统的自动控制部分检修测试与维修；（3）对自动监测仪器进行检修、校准及标定，完成仪器精密度、准确度、零漂/ 标漂移、线性度等重要指标的测试；（4）外围设备自来水系统、配水系统及预处理系统进行检修与保养；（5）数据采集系统异常状态（缺少或丢失记录）修复检查、对时校准、校正控制器检查；（6）各部分维护检修后单机测试与系统联调等。
2、针对性检修
针对性检修是指针对仪器设备出现故障的原因和现象进行的针对性检查和维修。在针对性检修中，提高判断故障的速度和排除故障的能力是决定维修水平的关键。要做好针对性检修，首先要不断扩展维修工作人员的专业知识面，注重日常经验的积累、交流和总结，不断加强业务水平的提高。同时在备品备件、测试手段和交通工具上给以保证。对针对性检修有以下要求：（1）应根据系统集成及各仪器结构特点、维修手册的要求和积累的工作经验，制定切实可行的常见故障判断及维修方法和维修程序，用于故障快速检修。（2）现场维修要求在备品备件保证的基础上，用备件先对出现故障的部件进行替换，然后将出故障的部件送回中心支持实验室对该部件中的元器件做进一步检测和维修。（3）应对有可能快速提供备件和技术支持的厂商和协作单位建立通讯名册和保持业务联系，遇到疑难问题时可及时取得帮助。（4）根据工作经验对经常容易出现故障部件和易损易耗件列出清单和年度购置计划，进行必要的储备，保障针对性检修顺利进行。
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论文作者:赵亮,王增国,邱晓国,刘红,莫虹,张靖瑜
论文发表刊物:《基层建设》2018年第6期
论文发表时间:2018/5/25
标签：电极论文; 故障论文; 数据论文; 试剂论文; 管路论文; 水质论文; 测试论文; 《基层建设》2018年第6期论文;