測(cè)溫儀表防止聯(lián)鎖誤動(dòng)作研究

隨著生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化程度的提高，設(shè)備聯(lián)鎖越來(lái)越多的應(yīng)用在化工行業(yè)的安全生產(chǎn)中。自動(dòng)化儀表四廠論述的主要內(nèi)容是如何保障在正常生產(chǎn)過(guò)程中，避免溫度儀表的虛假信號(hào)造成設(shè)備停車(chē)問(wèn)題。通過(guò)對(duì)各環(huán)節(jié)輸出信號(hào)的識(shí)別，控制系統(tǒng)可識(shí)別虛假信號(hào)，避免機(jī)組或裝置被迫停機(jī)或停車(chē)。保障生產(chǎn)過(guò)程安全平穩(wěn)運(yùn)行。

目前溫度測(cè)量?jī)x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(hào)轉(zhuǎn)換為4-20mA電流信號(hào)。但是由于現(xiàn)場(chǎng)儀表傳感器故障、變送器故障、控制柜安全柵故障以及信號(hào)電纜在使用的過(guò)程中出現(xiàn)斷路、短路等原因，會(huì)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(chē)，給生產(chǎn)帶來(lái)不必要的損失。

1 影響溫度測(cè)量的因素

經(jīng)調(diào)研，化工廠溫度儀表測(cè)量如下圖所示，測(cè)溫元件安裝于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫點(diǎn)，將現(xiàn)場(chǎng)測(cè)到的實(shí)際溫度通過(guò)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(hào)執(zhí)行下一步控制操作。但信號(hào)傳輸任何一環(huán)節(jié)存在問(wèn)題，都會(huì)造成虛假信號(hào)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(chē)事故。

1.1 傳感器影響

由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境振動(dòng)、腐蝕等因素，傳感器在使用過(guò)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(hào)阻值無(wú)窮大或波動(dòng)范圍大。變送器誤認(rèn)為實(shí)測(cè)溫度超出聯(lián)鎖值，輸出到控制器的信號(hào)觸發(fā)聯(lián)鎖停車(chē)。

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(guò)程中由于環(huán)境因素或變送器質(zhì)量原因時(shí)常發(fā)生故障，溫度阻值信號(hào)、變送器電流輸出信號(hào)相關(guān)接線端子松動(dòng)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(hào)觸發(fā)聯(lián)鎖停車(chē)。

2 識(shí)別真假信號(hào)方法措施

2.1 對(duì)單點(diǎn)測(cè)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(shí)接入變送器模塊。

2.2 對(duì)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(shí)接受兩組溫度傳感器信號(hào)。

2.3 由傳感器至系統(tǒng)控制環(huán)節(jié)設(shè)置信號(hào)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(shí)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(shí)變送器可立即切換至副回路傳感器輸出，其次變送器檢測(cè)到兩路溫度差值大于設(shè)定值時(shí)，變送器會(huì)輸出低/高值保持不變，提示溫度測(cè)量異常，可通知相關(guān)人員檢查維修。門(mén)檻電流在DCS工程師電腦上進(jìn)行對(duì)其組態(tài)，編寫(xiě)程序使其識(shí)別故障電流。如：當(dāng)模擬量輸入信號(hào)的電流百分比大于等于110%時(shí)，程序自動(dòng)將該聯(lián)鎖旁路（即：將該儀表聯(lián)鎖切除），同時(shí)在操作換面上顯示“現(xiàn)場(chǎng)傳感器故障“的提示。

3 識(shí)別真假信號(hào)措施研究

由于現(xiàn)場(chǎng)傳感器和變送器種類(lèi)較多，控制系統(tǒng)種類(lèi)較多，解決問(wèn)題的關(guān)鍵技術(shù)在于找到現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)作，又要非常大限度保證聯(lián)鎖的正常運(yùn)行。現(xiàn)場(chǎng)傳感器經(jīng)變送器變送之后輸出的信號(hào)都是4-20mA信號(hào)，該信號(hào)送至DCS或PLC卡件和控制器后經(jīng)處理將4-20mA的信號(hào)與相應(yīng)的儀表量程對(duì)應(yīng)，從而可以在DCS或PLC上顯示出現(xiàn)場(chǎng)儀表所測(cè)量到的儀表數(shù)據(jù)。

儀表信號(hào)從現(xiàn)場(chǎng)傳感器傳至DCS中間有3個(gè)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(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題都會(huì)導(dǎo)致DCS接收到錯(cuò)誤的信號(hào)，觸發(fā)聯(lián)鎖使機(jī)組聯(lián)鎖停機(jī)或生產(chǎn)停車(chē)；

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

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

（3）檢測(cè)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(guò)程序來(lái)識(shí)別故障。

在儀表正常時(shí)，變送器傳輸?shù)男盘?hào)在4-20mA之間，但是當(dāng)傳感器故障或檢測(cè)到的信號(hào)有問(wèn)題時(shí)會(huì)輸出低報(bào)警信號(hào)3.85mA或者高報(bào)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(guò)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(guò)程中，當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)到軸瓦溫度達(dá)到聯(lián)鎖報(bào)警值120℃，變送器會(huì)給DCS輸出對(duì)應(yīng)的電流值13.6mA，此時(shí)聯(lián)鎖值被觸發(fā)，DCS發(fā)出停機(jī)信號(hào)，隨之就會(huì)將壓縮機(jī)停止。對(duì)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(hào)電纜出現(xiàn)短路、斷路時(shí)現(xiàn)場(chǎng)儀表變送模塊就會(huì)發(fā)出故障報(bào)警的電流21.75mA。該值對(duì)應(yīng)的溫度值遠(yuǎn)超過(guò)在DCS或PLC上設(shè)置的聯(lián)鎖報(bào)警值，此時(shí)聯(lián)鎖同樣會(huì)被觸發(fā)，DCS或PLC發(fā)出停機(jī)信號(hào)，將壓縮機(jī)停止。這樣的聯(lián)鎖保護(hù)屬于因現(xiàn)場(chǎng)傳感器故障導(dǎo)致的聯(lián)鎖誤動(dòng)作，它對(duì)正常生產(chǎn)帶來(lái)了不必要的損失和麻煩！所以為避免因傳感器或信號(hào)電纜的故障導(dǎo)致聯(lián)鎖停機(jī)或停車(chē)必須消除聯(lián)鎖誤動(dòng)作。

4 結(jié)束語(yǔ)

此技術(shù)方案可有效解決現(xiàn)場(chǎng)儀表-安全柵-DCS/PLC之間的通訊數(shù)據(jù)整合能力，通過(guò)在DCS上組態(tài)、編寫(xiě)程序DCS控制器可以識(shí)別觸發(fā)聯(lián)鎖的電流是真、是假；當(dāng)識(shí)別到假的信號(hào)時(shí)在監(jiān)控畫(huà)面上顯示“現(xiàn)場(chǎng)傳感器故障的提示”，以便于及時(shí)處理故障。穩(wěn)定生產(chǎn)。自動(dòng)化儀表四廠杜絕由于溫度傳感器現(xiàn)場(chǎng)斷路或短路造成的大機(jī)組聯(lián)鎖停車(chē)，保證了生產(chǎn)的連續(xù)運(yùn)行，穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量。