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        電磁流量計

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        電磁流量計及其他自控儀表系統的防干擾策略分析

        來源:青海鹽湖工業股份有限公司鉀肥分公司作者:杜長岳發表時間:2018-08-15 10:30:14

         摘要 :自控儀表為各行業運行的常用儀器,功能在于對流量、液位、濃度、溫度等指標進行監測,判斷生產環境是否存在風險。一旦儀表發生干擾,監測的功能將無法實現。基于此,本文簡要介紹了自控儀表的常見類型,并分析了干擾的表現。重點以ControlLogix 系統為例,對其在防干擾方面的實踐進行了總結,并觀察了防干擾效果,僅供相關人員參考。

         
        引言
        近些年來,隨著社會生產自動化水平的不斷提升,自動化控制儀表已被逐漸應用到了生產過程中。各項儀表的應用為工作人員了解機械運行狀態、壓力情況,以及生產環境情況提供了量化的指標。但受電磁波、機械運行以及運行溫度與濕度等因素的影響,自控儀表系統很容易被干擾,進而導致儀表的顯示數值出現誤差。可見,為進一步提高生產效率及安全性,有必要對儀表的防干擾問題進行研究。
         
        1 自控儀表常見類型
        1.1 電磁流量計
               電磁流量計為化工生產所應用的主要儀表類型,由磁路系統、測量導管、電極、轉換器等部分構成。其中,磁路系統為儀表的核心部分。該系統的作用在于產生磁場。通過測量導管內導電介質流量的方式,對生產過程中電力系統運行情況進行觀察。以判斷電力系統的性能是否能夠穩定發揮。電磁流量計使用過程中的常見干擾以電磁干擾為主 [1] 。除此之外,內部元件的質量以及接線情況,同樣會對其性能產生影響。可見,為提高生產效率及安全性,積極預防上述干擾是關鍵。
         
        1.2 液位計
        液位計,屬于物位儀表的一種,包括投入式、磁浮子式等多種。將其應用到化工生產行業,能夠有效明確液體的位置。隨著液體位置的變化,浮子會隨之發生變化。此時,液位的高度,既可清晰的體現在儀表當中。磁浮子式儀表,由液位傳感器及信號轉換器兩部分構成。當液體位置發生變化時,磁位傳感器可隨之對其位置進行測量 [2] 。并將測量所得到的信息傳輸至信號轉換器當中。信號轉換器接收到信號后,可立即將其轉換為可顯示的信號,并將其輸出,**終完成液位監測的過程。
         
        1.3 濃度計
        根據測量原理的不同,可將濃度計分為旋轉式、動刀式、定刀式、電量式等多種。該儀表的功能,主要在于對液體中物質的濃度進行測量。HGY2058 型酸堿鹽濃度計屬于在線監測濃度計的一種。儀器可與傳感器相連接,在不與被測介質接觸的情況下,對具有強烈腐蝕性的介質的濃度進行檢測。將該儀器應用到化工生產行業中,能夠使工作人員及時的掌握各項濃度指標。進而通過對指標的調整,提高化工生產質量及安全性。
         
        2 自控儀表系統的干擾表現
        2.1 電磁干擾
        電磁干擾,為電磁流量計、液位計,以及濃度計的常見干擾類型。鑒于上述儀器的功能,均需在電磁環境下發揮。因此一旦產生電磁干擾,儀器測量指標的準確度必然會受到影響 [3] 。儀表運行過程中,電與磁可經電路與磁路對儀表產生干擾。如儀表運行周圍環境存在強磁場,則測量儀表的電路與導線時,往往可見明顯的干擾電壓。上述現象表明,儀表周圍的電磁環境已經對其運行的可靠性,及其參數顯示的準確度造成了影響。需立即給予解決,以防增加化工生產的風險。
         
        2.2 機械干擾
        化工生產的過程中,因機械干擾所導致的儀表參數不準確的問題時有發生。導致機械干擾問題出現的原因,與施工人員震動、敲打、沖擊等工作的執行有關。自控儀表系統中,各項元件,均具有極強的精密度及靈敏性。受外力沖擊后,極容易出現變形、錯位、連接線變動等情況。部分儀表的指針同樣會出現變化。可見,提高儀表運行的穩定性及安全性,并在嚴格控制機械運行狀態的基礎上,采用相應系統,對其相應指標進行監測是關鍵。
         
        2.3 環境干擾
        儀表運行過程中,溫度與濕度的變化均會對其造成干擾。化工生產行業電磁流量計、液位儀及濃度計中,均含有大量的半導體。半導體的功能主要在于導電。而其導電能力,則與光的變化顯著相關。因此,如光的變化幅度過大,儀表的導電性能及其運行狀態,必然會受到影響。另外,因環境濕度過大所誘發的漏電與膨脹現象,以及因環境溫度過高而誘發的電路器件參數的變化,同樣會對自控儀表系統造成干擾。
         
        3 自控儀表系統的防干擾策略
        3.1 ControlLogix系統的構成
        將ControlLogix 系統應用到自控儀表系統之中,能夠有效提高儀器的抗干擾性能。該系統主要由Logix5560 處理器、ControlLogix I/O 模塊、ControlLogix 背板,以及電源等部分構成。包括設備層、控制層、信息層三大層面。其中,設備層的功能,在于對“電磁流量計”、 “液位計”以及“濃度計”的使用期限,及其故障情況進行管理。控制層的功能,在于具體實現對儀表運行情況的優化控制。信息層的功能,則在于提取系統所生成的信息,判斷儀表的運行是否面臨著被干擾的風險。
         
        3.2 防干擾策略
        (1)濾波方案
        ControlLogix 系統可與濾波器相互連接,達到減少自控儀表系統干擾的目的。濾波器運行過程中,能夠對經導線耦合到電路的干擾進行實時的抑制。當儀表運行環境周圍信號以及噪聲頻率過高時。ControlLogix 系統可立即采集上述信息,并將存儲在數據庫中,對信息進行分析。分析完成后的信息,會被傳輸給濾波器。此時,濾波器會立即被接入至傳輸通道中,發揮
        濾波的功效。**終達到減少衰減噪聲、提高信噪比的目的。使各
        項儀表運行過程中所面臨的干擾問題得到解決,提高儀表參數
        的準確度。
         
        (2)控制電源
        在化工生產過程中,各項儀表因震動問題而被干擾難以有效避免。儀表被干擾后,將干擾控制在一定范圍內,是確保生產過程能夠繼續進行的關鍵。自控儀表系統的電源配置過程中,不同電源的異常自動切斷電路,均可相互聯通。當某一儀表出現異常時,該儀表無法被隔離,干擾則會隨之產生。為解決上述問題,可將ControlLogix 系統應用到干擾的抑制過程中。在此基礎上,對系統進行冗余配置。當某一儀表發生機械干擾后,ControlLogix 系統會立即發揮其冗余功能,將該儀表切斷并
        進行隔離,避免干擾的影響范圍擴大化。
         
        (3)優化環境
        ControlLogix 系統,可對電磁流量計等儀表的運行環境進行監測,發現溫度、濕度與光環境出現異常時,會立即預警,提醒有關人員給予處理。例如 :本化工企業曾發生一起電磁流量計失靈事件。事件發生當日,環境溫度較高。加之空氣濕度較大,因此電磁流量計的參數出現了異常。事件發生后,工作人員及時收到了ControlLogix 系統的預警信息,并及時對環境溫度進行了調整,使干擾問題得到了解決。這表明優化環境較為重要。
         
        3.3 防干擾效果
        本生產企業于2009 年初引進了ControlLogix 系統,并將其應用到了自動化系統當中。通過對系統應用前后各自控儀表運行情況的觀察發現 :1)系統應用前 :電磁流量計、液位計、濃度計年均因被干擾而發生故障的次數每年20 多次,因維修儀表而花費的成本為17 萬元。2)系統應用后 :電磁流量計、液位計、濃度計年均因被干擾而發生故障的次數,分別為2 次、0 次及1 次。干擾發生后,工作人員在ControlLogix 系統的預警指示下,立即排除了干擾源,并將干擾維護費用降低到了3.9 萬元,對比發現,ControlLogix 系統的應用,取得良好的效果。
         
        4 結語
        綜上所述,對自控儀表系統防干擾策略的研究,為ControlLogix 系統的普及應用,以及我國各行業儀表運行穩定性的提升,提供了重要的借鑒資料。且一定程度上減少了電磁干擾、增強了機械性能、優化了儀表的運行環境。未來,我國各領域應視自控儀表及其常見干擾的類型,通過應用濾波技術、控制電源,以及優化環境等方式,達到抗干擾的目的,使儀表的性能得以進一步增強。
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