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仪表及控制系统的可靠性直接影响到现代化工业生产装置安全、稳定

日期:2021/7/15 Click:601
常见干扰源及对系统的干扰:由于测控信号往往是一种微弱的直流或变化缓慢的来自空间的辐射干扰对测控系统影响主要通过两条路径:一是直接对计算机内部辐射,由电路感应产生干扰;发现设计考虑不周,控制盘温度偏高、控制电缆屏蔽不好、二次仪表为塑料外壳且220VAC供电,使本来信号较弱的一次检测元件热电偶测量回路MV信号干扰严重,引发二次仪表频繁误动作。
目前,各种干扰存在于各种工业现场,仪表和控制系统的可靠性直接影响现代工业生产装置的安全稳定运行,系统的抗干扰能力是系统整体可靠运行的关键。随着DCS、现场总线技术的应用,被控对象和被测信号往往分布在各个不同的地方,并且他们与控制站之间也有相当长的距离,因此,信号线和控制线均可能是长线。其次,现场往往有许多强电设备,它们的启动和工作将对测控系统产生强烈的影响。同时,来自空间的辐射干扰、系统外引线干扰等问题尤为突出。

因此,除有用信号外,由于各种原因必然存在与测量信号无关的电流和电压,这种无关的电流和电压通称quot;干扰";(噪音)。在测量过程中,如果这些干扰处理不当,测量结果就会歪曲,严重的情况下仪表和计算机完全不能工作。大量实践说明,抗干扰性能是各种电子测量装置的重要问题,尤其是DCS、现场总线技术的广泛应用和快速发展,有效排除和抑制各种干扰,成为必须讨论和解决的迫切问题。干扰不仅会引起逻辑混乱,还会使系统测量和控制失灵,降低产品质量,破坏生产设备,引起事故。因此,抗干扰技术必须充分重视仪表测量系统的设计、制造、设置、日常维护。

常见的干扰源和对系统的干扰:

由于测量信号是微弱的直流和变化缓慢的空间辐射干扰,对测量系统的影响主要通过两条路径:一是直接对计算机内部辐射、电路感应干扰,二是对计算机周边设备和通信网络的辐射

来自传输的干扰主要有两种途径:一是通过传感器供电电源或公用信号仪表的供电电源即配电器串入的电网干扰;二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰,严重时会引起元件损坏,逻辑出错和大的系统故障。

自接地系统的干扰主要是接地系统混乱:测控系统的屏蔽接地线及机壳接地线、信号接地线、功率地线、交流电源地线等引起的噪声耦合干扰。

综上所述,我们可以总结各种干扰源(噪声源)对测量装置和检测系统产生干扰电流(电压),同时需要三个要素:⑴对噪声源(⑶对噪声敏感的接收回路)⑶从噪声源到接收回路之间的传输途径。

通用的抗干扰技术:

既然形成了测量装置和检测系统的噪声干扰,就需要";三要素";因此,消除和减弱噪声干扰的方法也应对三要素采取措施,即(1)消除或抑制噪声源;(2)切断干扰传递途径;(3)减弱接收电路对噪声干扰的敏感性。以上三项措施都是硬件措施。随着微型计算机应用于工业生产,智能传感器和智能仪表的普遍应用,在软件方面,应用了控制数字过滤器、数字处理等干扰的措施和方法,大大提高了仪表测量系统的安全水平。以上几种措施通常采取隔离、屏蔽、抑制、接地保护、软件技术完成,介绍这些技术。

隔离包括两个意义:一个是可靠的绝缘,即确保导线之间不会产生泄漏电流,因此导线绝缘材料的耐压等级、绝缘电阻必须符合规定,另一个是合理的配线,即信号线必须尽量避免干扰源,例如,当动力线和信号线平行铺设时,两者必须保持一定的间隔,两者交叉时尽量垂直不同信号辐值的信号线不宜穿在同一导线管内。在采用金属汇线槽敷设时,不同辐值导线、电缆与电力线需用金属隔板隔开。同一多芯电缆内不得有不同辐射值的信号线等。

屏蔽和抑制是用金属导体包围屏蔽的部件、组合部件、电路和信号线,主要用于抑制电流性噪音,发挥一定的磁屏蔽作用。另外,用双绞线代替两条平行线是抑制磁场干扰的有效方法。

接地保护是指通过接地保护设备和人身安全和抑制干扰。通常分为屏蔽接地、本安接地、保护接地、信号电路接地,(1)保护接地是将电气设备、电表正常情况下不带电的金属部分与接地体之间进行良好的金属连接,如果仪表盘意外带电,接地短路电流多通过接地电阻(2)工作接地是保证仪表正确可靠的正常工作,包括信号电路接地、屏蔽接地和本安仪表接地。

软件抗干扰技术:工业现场复杂的环境硬件抗干扰措施无力,如工业控制机死机或控制错误。因为这会给生产带来可怕的结果,所以避免和减轻软件的干扰对策是很重要的。通常使用的软件抗干扰技术包括实时控制软件运行中的自我监控法、实时控制系统的相互监控法和重要数据备份法。

工作实际中抗干扰技术应用:

1、实施技术改造,解除系统干扰,恢复重要单元联锁

设计33吨/小时造粒机是国内首个大型挤出单元,设计294个温度、压力、流量、振动等联锁、警报控制点但是,由于设计者经验不足,考虑不好,单元开车后,多次发生温度连锁控制失误,挤出机停车,给装置生产带来很大压力。经过技术人员处理,部分误动作点被解除,但温度链路点因误动作频繁,只能暂时取消链路,保留警报。机组虽然可以开车,但是临时摘除31个连锁点,给生产带来很大的压力和安全隐患,温度误报警频繁发生,给操作者带来很大的思想压力。因此,尽快找到解决办法,恢复联锁摆在事业部领导和技术人员面前。通过组织技术人员分析控制系统设计、施工和运行情况。设计考虑不周,控制盘温度高,控制电缆屏蔽差,二次仪表为塑料外壳,220VAC供电,原信号弱的一次检测部件热电偶测量电路MV信号干扰严重,二次仪表频繁误动。问题分析清楚后,我们可以通过改进系统来解决。

⑴将检测部件从热电偶变为热电阻,提高信号的抗干扰能力。

⑶将控制电缆改为屏蔽电缆,信号干扰少。

⑶、二次控制指示器由220VAC供电改为24VDC供电,降低控制柜温度和信号干扰。

⑶、控制柜增加排风扇,降低温度。

⑶、严格组织施工,保证质量。

通过以上工作,该单元的连锁控制在停运一年后全部投入,对公司级大型单元的稳定运行起着重要作用。

2、采用隔离和屏蔽抗干扰技术,确保DCS系统稳定运行,消除生产危险

年产20万吨聚丙烯装置是国内首个引进世界先进气相主体法的生产技术,仪表测量系统中先进的

控制电路占很大比例。但是,由于设计和施工等因素的影响,装置刚开始的时候,仪表的误动停止频繁发生,对生产产产生不利影响,DCS卡也有时损坏,经过分析,该系统的电气对仪表控制电缆的屏蔽和隔离措施不好,DCS的DI卡有时感应到170~200V的电压对此,在严重影响生产的30多套信号线上增加隔离继电器盘,更换屏蔽控制电缆,取得了明显的效果。

3、减少远程通信传输控制,消除信号干扰

某装置关键压缩机控制系统设计现场控制柜和中央控制室控制柜,中央控制室控制柜主要用于压缩机控制安全链接逻辑,现场控制柜不仅用于现场启动操作,还设计了一部分手动控制功能,其中压缩机防喘振控制阀可以在现场手动和自动控制模式切换,这部分控制柜通过远程通信传输实现了主控室和现场的连接,在调试阶段一切正常。但是,装置运转后,由于信号干扰严重,压缩机的防喘振控制阀有时自己切断为手动模式,现场无人操作,多次连锁停车。

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