目前溫度測量儀表大多使用單支PT100熱電阻，配套溫度變送器使用，將阻值信號轉(zhuǎn)換為4-20mA電流信號。但是由于現(xiàn)場儀表傳感器故障、變送器故障、控制柜安全柵故障以及信號電纜在使用的過程中出現(xiàn)斷路、短路等原因，會讓控制系統(tǒng)誤認(rèn)為超出聯(lián)鎖設(shè)定值，從而觸發(fā)聯(lián)鎖，迫使正常運(yùn)行的機(jī)組或裝置被迫停車，給生產(chǎn)帶來不必要的損失。

 

1 影響溫度測量的因素

經(jīng)調(diào)研，化工廠溫度儀表測量如下圖所示，測溫元件安裝于現(xiàn)場測溫點(diǎn)，將現(xiàn)場測到的實(shí)際溫度通過變送器、系統(tǒng)卡件輸出到DCS或PLC控制系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)所接收到的信號執(zhí)行下一步控制操作。但信號傳輸任何一環(huán)節(jié)存在問題，都會造成虛假信號的產(chǎn)生，導(dǎo)致系統(tǒng)認(rèn)為聯(lián)鎖到達(dá)聯(lián)鎖值，從而觸發(fā)聯(lián)鎖造成異常停車事故。

1.1 傳感器影響

由于現(xiàn)場環(huán)境振動、腐蝕等因素，傳感器在使用過程中容易出現(xiàn)短線，接觸不良等因素，從而輸出至變送器的阻值信號阻值無窮大或波動范圍大。變送器誤認(rèn)為實(shí)測溫度超出聯(lián)鎖值，輸出到控制器的信號觸發(fā)聯(lián)鎖停車。

1.2 變送器影響

變送器一般安裝于傳感器頂部，與傳感器采用一體式結(jié)構(gòu)，其次也存在分體式結(jié)構(gòu)，但使用過程中由于環(huán)境因素或變送器質(zhì)量原因時常發(fā)生故障，溫度阻值信號、變送器電流輸出信號相關(guān)接線端子松動或接觸不良，變送器死機(jī)等現(xiàn)象，導(dǎo)致輸出電流超聯(lián)鎖設(shè)置值范圍，輸出到控制器的信號觸發(fā)聯(lián)鎖停車。

 

2 識別真假信號方法措施

2.1 對單點(diǎn)測溫?zé)犭娮韪脑鞛殡p支鎧裝熱電阻

使用單點(diǎn)雙支熱電阻，配套溫度變送模塊使用，將雙支溫度傳感器同時接入變送器模塊，如圖1所示。

 

2.2 對溫度變送器進(jìn)行改造，將原單支傳感器輸入改造為雙支傳感器輸入

將單支輸入模塊改造為雙支輸入模塊，可同時接受兩組溫度傳感器信號，接線對比如圖2所示。

 

2.3 由傳感器至系統(tǒng)控制環(huán)節(jié)設(shè)置信號保護(hù)，保障聯(lián)鎖觸發(fā)的可靠性

      關(guān)鍵技術(shù)：雙支溫度變送器同時接入溫度變送模塊，在變送器中進(jìn)行程序設(shè)置，兩組溫度冗余設(shè)置，有主副之分，變送器始終保持主回路變送器溫度輸出。當(dāng)主回路傳感器出現(xiàn)故障時變送器可立即切換至副回路傳感器輸出，其次變送器檢測到兩路溫度差值大于設(shè)定值時，變送器會輸出低/高值保持不變，提示溫度測量異常，可通知相關(guān)人員檢查維修。

 

門檻電流在DCS工程師電腦上進(jìn)行對其組態(tài)，編寫程序使其識別故障電流。如：當(dāng)模擬量輸入信號的電流百分比大于等于110%時，程序自動將該聯(lián)鎖旁路（即：將該儀表聯(lián)鎖切除），同時在操作換面上顯示“現(xiàn)場傳感器故障“的提示。

 

3 識別真假信號措施研究

由于現(xiàn)場傳感器和變送器種類較多，控制系統(tǒng)種類較多，解決問題的關(guān)鍵技術(shù)在于找到現(xiàn)場儀表和DCS聯(lián)鎖觸發(fā)點(diǎn)的臨界點(diǎn)。既保證防止聯(lián)鎖誤動作，又要非常大限度保證聯(lián)鎖的正常運(yùn)行。現(xiàn)場傳感器經(jīng)變送器變送之后輸出的信號都是4-20mA信號，該信號送至DCS或PLC卡件和控制器后經(jīng)處理將4-20mA的信號與相應(yīng)的儀表量程對應(yīng)，從而可以在DCS或PLC上顯示出現(xiàn)場儀表所測量到的儀表數(shù)據(jù)。

 

儀表信號從現(xiàn)場傳感器傳至DCS中間有3個重要環(huán)節(jié)，分別是傳感器---變送器；變送器---安全柵；安全柵---DCS卡件，若其中一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會導(dǎo)致DCS接收到錯誤的信號，觸發(fā)聯(lián)鎖使機(jī)組聯(lián)鎖停機(jī)或生產(chǎn)停車；

（1）檢測傳感器故障或傳感器傳至變送器的信號電纜短路、斷路的故障電流，將故障電流通過硬件改造后使電流控制為4mA以下；

（2）檢測變送器故障或變送器傳至安全柵的信號電纜短路、斷路的故障電流，將故障電流通過硬件改造后使電流控制為4mA以下；

（3）檢測安全柵故障或安全柵的接線端子出現(xiàn)短路、斷路的故障電流，在DCS上通過程序來識別故障。

 

在儀表正常時，變送器傳輸?shù)男盘栐?-20mA之間，但是當(dāng)傳感器故障或檢測到的信號有問題時會輸出低報警信號3.85mA或者高報21.75mA。假如壓縮機(jī)軸瓦溫度量程為0～200℃。為保護(hù)軸瓦不因溫度過高而燒壞軸瓦，必須在DCS或PLC上設(shè)置聯(lián)鎖保護(hù)，聯(lián)鎖值為120℃；在壓縮機(jī)正常運(yùn)行的過程中，當(dāng)溫度傳感器檢測到軸瓦溫度達(dá)到聯(lián)鎖報警值120℃，變送器會給DCS輸出對應(yīng)的電流值13.6mA，此時聯(lián)鎖值被觸發(fā)，DCS發(fā)出停機(jī)信號，隨之就會將壓縮機(jī)停止。對于這樣的聯(lián)鎖保護(hù)在生產(chǎn)上是必須的。但是當(dāng)傳感器故障或者是信號電纜出現(xiàn)短路、斷路時現(xiàn)場儀表變送模塊就會發(fā)出故障報警的電流21.75mA。該值對應(yīng)的溫度值遠(yuǎn)超過在DCS或PLC上設(shè)置的聯(lián)鎖報警值，此時聯(lián)鎖同樣會被觸發(fā)，DCS或PLC發(fā)出停機(jī)信號，將壓縮機(jī)停止。這樣的聯(lián)鎖保護(hù)屬于因現(xiàn)場傳感器故障導(dǎo)致的聯(lián)鎖誤動作，它對正常生產(chǎn)帶來了不必要的損失和麻煩！所以為避免因傳感器或信號電纜的故障導(dǎo)致聯(lián)鎖停機(jī)或停車必須消除聯(lián)鎖誤動作。

 

4　結(jié)束語

此技術(shù)方案可有效解決現(xiàn)場儀表-安全柵-DCS/PLC之間的通訊數(shù)據(jù)整合能力，通過在DCS上組態(tài)、編寫程序DCS控制器可以識別觸發(fā)聯(lián)鎖的電流是真、是假；當(dāng)識別到假的信號時在監(jiān)控畫面上顯示“現(xiàn)場傳感器故障的提示”，以便于及時處理故障。穩(wěn)定生產(chǎn)。杜絕由于溫度傳感器現(xiàn)場斷路或短路造成的大機(jī)組聯(lián)鎖停車，保證了生產(chǎn)的連續(xù)運(yùn)行，穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量。

 

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