堿性污水流量計在自控儀表系統(tǒng)中的防干擾策略
點擊次數(shù):1673 發(fā)布時間:2020-12-24 03:18:04
近些年來,隨著社會生產(chǎn)自動化水平的不斷提升,自動化控制儀表已被逐漸應(yīng)用到了生產(chǎn)過程中。各項儀表的應(yīng)用為工作人員了解機械運行狀態(tài)、壓力情況,以及生產(chǎn)環(huán)境情況提供了量化的指標(biāo)。自類自控儀表的功能在于對流量、液位、濃度、溫度等指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測,判斷生產(chǎn)環(huán)境是否存在風(fēng)險。一旦儀表發(fā)生干擾,監(jiān)測的功能將無法實現(xiàn)。自動化控制儀表受到電磁波、機械運行以及運行溫度與濕度等因素的影響,很容易被干擾,進(jìn)而導(dǎo)致儀表的顯示數(shù)值出現(xiàn)誤差??梢?,為進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率及安全性,有必要對儀表的防干擾問題進(jìn)行研究。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(xiàn)。重點以ControlLogix系統(tǒng)為例,對其在防干擾方面的實踐進(jìn)行了總結(jié),并觀察了防干擾效果,僅供相關(guān)人員參考。
1自控儀表常見類型
1.1堿性污水流量計為化工生產(chǎn)所應(yīng)用的主要儀表類型,由磁路系統(tǒng)、測量導(dǎo)管、電*、轉(zhuǎn)換器等部分構(gòu)成。其中,磁路系統(tǒng)為儀表的核心部分。該系統(tǒng)的作用在于產(chǎn)生磁場。通過測量導(dǎo)管內(nèi)導(dǎo)電介質(zhì)流量的方式,對生產(chǎn)過程中電力系統(tǒng)運行情況進(jìn)行觀察。以判斷電力系統(tǒng)的性能是否能夠穩(wěn)定發(fā)揮。堿性污水流量計使用過程中的常見干擾以電磁干擾為主。除此之外,內(nèi)部元件的質(zhì)量以及接線情況,同樣會對其性能產(chǎn)生影響??梢?,為提高生產(chǎn)效率及安全性,積*預(yù)防上述干擾是關(guān)鍵。
1.2液位計
液位計,屬于物位儀表的一種,包括投入式液位計、磁浮球液位計,磁浮子液位計等多種類型。將其應(yīng)用到化工生產(chǎn)行業(yè),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(fā)生變化。此時,液位的高度,既可清晰的體現(xiàn)在儀表當(dāng)中。磁浮子式儀表,由液位傳感器及信號轉(zhuǎn)換器兩部分構(gòu)成。當(dāng)液體位置發(fā)生變化時,磁位傳感器可隨之對其位置進(jìn)行測量。并將測量所得到的信息傳輸至信號轉(zhuǎn)換器當(dāng)中。信號轉(zhuǎn)換器接收到信號后,可立即將其轉(zhuǎn)換為可顯示的信號,并將其輸出,*終完成液位監(jiān)測的過程。
1.3濃度計
根據(jù)測量原理的不同,可將濃度計分為旋轉(zhuǎn)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(zhì)的濃度進(jìn)行測量。HGY2058型酸堿鹽濃度計屬于在線監(jiān)測濃度計的一種。儀器可與傳感器相連接,在不與被測介質(zhì)接觸的情況下,對具有強烈腐蝕性的介質(zhì)的濃度進(jìn)行檢測。將該儀器應(yīng)用到化工生產(chǎn)行業(yè)中,能夠使工作人員及時的掌握各項濃度指標(biāo)。進(jìn)而通過對指標(biāo)的調(diào)整,提高化工生產(chǎn)質(zhì)量及安全性。
2自控儀表系統(tǒng)的干擾表現(xiàn)
2.1電磁干擾
電磁干擾,為堿性污水流量計、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(huán)境下發(fā)揮。因此一旦產(chǎn)生電磁干擾,儀器測量指標(biāo)的準(zhǔn)確度必然會受到影響。儀表運行過程中,電與磁可經(jīng)電路與磁路對儀表產(chǎn)生干擾。如儀表運行周圍環(huán)境存在強磁場,則測量儀表的電路與導(dǎo)線時,往往可見明顯的干擾電壓。上述現(xiàn)象表明,儀表周圍的電磁環(huán)境已經(jīng)對其運行的可靠性,及其參數(shù)顯示的準(zhǔn)確度造成了影響。需立即給予解決,以防增加化工生產(chǎn)的風(fēng)險。
2.2機械干擾
化工生產(chǎn)的過程中,因機械干擾所導(dǎo)致的儀表參數(shù)不準(zhǔn)確的問題時有發(fā)生。導(dǎo)致機械干擾問題出現(xiàn)的原因,與施工人員震動、敲打、沖擊等工作的執(zhí)行有關(guān)。自控儀表系統(tǒng)中,各項元件,均具有*強的精密度及靈敏性。受外力沖擊后,*容易出現(xiàn)變形、錯位、連接線變動等情況。部分儀表的指針同樣會出現(xiàn)變化。可見,提高儀表運行的穩(wěn)定性及安全性,并在嚴(yán)格控制機械運行狀態(tài)的基礎(chǔ)上,采用相應(yīng)系統(tǒng),對其相應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測是關(guān)鍵。
2.3環(huán)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(chǎn)行業(yè)堿性污水流量計、液位儀及濃度計中,均含有大量的半導(dǎo)體。半導(dǎo)體的功能主要在于導(dǎo)電。而其導(dǎo)電能力,則與光的變化顯著相關(guān)。因此,如光的變化幅度過大,儀表的導(dǎo)電性能及其運行狀態(tài),必然會受到影響。另外,因環(huán)境濕度過大所誘發(fā)的漏電與膨脹現(xiàn)象,以及因環(huán)境溫度過高而誘發(fā)的電路器件參數(shù)的變化,同樣會對自控儀表系統(tǒng)造成干擾。
3自控儀表系統(tǒng)的防干擾策略
3.1ControlLogix系統(tǒng)的構(gòu)成
將ControlLogix系統(tǒng)應(yīng)用到自控儀表系統(tǒng)之中,能夠有效提高儀器的抗干擾性能。該系統(tǒng)主要由Logix5560處理器、ControlLogixI/O模塊、ControlLogix背板,以及電源等部分構(gòu)成。包括設(shè)備層、控制層、信息層三大層面。其中,設(shè)備層的功能,在于對“堿性污水流量計”、“液位計”以及“濃度計”的使用期限,及其故障情況進(jìn)行管理。控制層的功能,在于具體實現(xiàn)對儀表運行情況的優(yōu)化控制。信息層的功能,則在于提取系統(tǒng)所生成的信息,判斷儀表的運行是否面臨著被干擾的風(fēng)險。
3.2防干擾策略
(1)濾波方案
ControlLogix系統(tǒng)可與濾波器相互連接,達(dá)到減少自控儀表系統(tǒng)干擾的目的。濾波器運行過程中,能夠?qū)?jīng)導(dǎo)線耦合到電路的干擾進(jìn)行實時的抑制。當(dāng)儀表運行環(huán)境周圍信號以及噪聲頻率過高時。ControlLogix系統(tǒng)可立即采集上述信息,并將存儲在數(shù)據(jù)庫中,對信息進(jìn)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(fā)揮濾波的功效。*終達(dá)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(shù)的準(zhǔn)確度。
(2)控制電源
在化工生產(chǎn)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(nèi),是確保生產(chǎn)過程能夠繼續(xù)進(jìn)行的關(guān)鍵。自控儀表系統(tǒng)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(lián)通。當(dāng)某一儀表出現(xiàn)異常時,該儀表無法被隔離,干擾則會隨之產(chǎn)生。為解決上述問題,可將ControlLogix系統(tǒng)應(yīng)用到干擾的抑制過程中。在此基礎(chǔ)上,對系統(tǒng)進(jìn)行冗余配置。當(dāng)某一儀表發(fā)生機械干擾后,ControlLogix系統(tǒng)會立即發(fā)揮其冗余功能,將該儀表切斷并進(jìn)行隔離,避免干擾的影響范圍擴大化。
(3)優(yōu)化環(huán)境
ControlLogix系統(tǒng),可對堿性污水流量計等儀表的運行環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)溫度、濕度與光環(huán)境出現(xiàn)異常時,會立即預(yù)警,提醒有關(guān)人員給予處理。例如:本化工企業(yè)曾發(fā)生一起堿性污水流量計失靈事件。事件發(fā)生當(dāng)日,環(huán)境溫度較高。加之空氣濕度較大,因此堿性污水流量計的參數(shù)出現(xiàn)了異常。事件發(fā)生后,工作人員及時收到了ControlLogix系統(tǒng)的預(yù)警信息,并及時對環(huán)境溫度進(jìn)行了調(diào)整,使干擾問題得到了解決。這表明優(yōu)化環(huán)境較為重要。
3.3防干擾效果
本生產(chǎn)企業(yè)于2009年初引進(jìn)了ControlLogix系統(tǒng),并將其應(yīng)用到了自動化系統(tǒng)當(dāng)中。通過對系統(tǒng)應(yīng)用前后各自控儀表運行情況的觀察發(fā)現(xiàn):1)系統(tǒng)應(yīng)用前:堿性污水流量計、液位計、濃度計年均因被干擾而發(fā)生故障的次數(shù)每年20多次,因維修儀表而花費的成本為17萬元。2)系統(tǒng)應(yīng)用后:堿性污水流量計、液位計、濃度計年均因被干擾而發(fā)生故障的次數(shù),分別為2次、0次及1次。干擾發(fā)生后,工作人員在ControlLogix系統(tǒng)的預(yù)警指示下,立即排除了干擾源,并將干擾維護(hù)費用降低到了3.9萬元,對比發(fā)現(xiàn),ControlLogix系統(tǒng)的應(yīng)用,取得良好的效果。
4結(jié)語
綜上所述,對自控儀表系統(tǒng)防干擾策略的研究,為ControlLogix系統(tǒng)的普及應(yīng)用,以及我國各行業(yè)儀表運行穩(wěn)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(yōu)化了儀表的運行環(huán)境。未來,我國各領(lǐng)域應(yīng)視自控儀表及其常見干擾的類型,通過應(yīng)用濾波技術(shù)、控制電源,以及優(yōu)化環(huán)境等方式,達(dá)到抗干擾的目的,使儀表的性能得以進(jìn)一步增強。
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1.2液位計
液位計,屬于物位儀表的一種,包括投入式液位計、磁浮球液位計,磁浮子液位計等多種類型。將其應(yīng)用到化工生產(chǎn)行業(yè),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(fā)生變化。此時,液位的高度,既可清晰的體現(xiàn)在儀表當(dāng)中。磁浮子式儀表,由液位傳感器及信號轉(zhuǎn)換器兩部分構(gòu)成。當(dāng)液體位置發(fā)生變化時,磁位傳感器可隨之對其位置進(jìn)行測量。并將測量所得到的信息傳輸至信號轉(zhuǎn)換器當(dāng)中。信號轉(zhuǎn)換器接收到信號后,可立即將其轉(zhuǎn)換為可顯示的信號,并將其輸出,*終完成液位監(jiān)測的過程。
1.3濃度計
根據(jù)測量原理的不同,可將濃度計分為旋轉(zhuǎn)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(zhì)的濃度進(jìn)行測量。HGY2058型酸堿鹽濃度計屬于在線監(jiān)測濃度計的一種。儀器可與傳感器相連接,在不與被測介質(zhì)接觸的情況下,對具有強烈腐蝕性的介質(zhì)的濃度進(jìn)行檢測。將該儀器應(yīng)用到化工生產(chǎn)行業(yè)中,能夠使工作人員及時的掌握各項濃度指標(biāo)。進(jìn)而通過對指標(biāo)的調(diào)整,提高化工生產(chǎn)質(zhì)量及安全性。
2自控儀表系統(tǒng)的干擾表現(xiàn)
2.1電磁干擾
電磁干擾,為堿性污水流量計、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(huán)境下發(fā)揮。因此一旦產(chǎn)生電磁干擾,儀器測量指標(biāo)的準(zhǔn)確度必然會受到影響。儀表運行過程中,電與磁可經(jīng)電路與磁路對儀表產(chǎn)生干擾。如儀表運行周圍環(huán)境存在強磁場,則測量儀表的電路與導(dǎo)線時,往往可見明顯的干擾電壓。上述現(xiàn)象表明,儀表周圍的電磁環(huán)境已經(jīng)對其運行的可靠性,及其參數(shù)顯示的準(zhǔn)確度造成了影響。需立即給予解決,以防增加化工生產(chǎn)的風(fēng)險。
2.2機械干擾
化工生產(chǎn)的過程中,因機械干擾所導(dǎo)致的儀表參數(shù)不準(zhǔn)確的問題時有發(fā)生。導(dǎo)致機械干擾問題出現(xiàn)的原因,與施工人員震動、敲打、沖擊等工作的執(zhí)行有關(guān)。自控儀表系統(tǒng)中,各項元件,均具有*強的精密度及靈敏性。受外力沖擊后,*容易出現(xiàn)變形、錯位、連接線變動等情況。部分儀表的指針同樣會出現(xiàn)變化。可見,提高儀表運行的穩(wěn)定性及安全性,并在嚴(yán)格控制機械運行狀態(tài)的基礎(chǔ)上,采用相應(yīng)系統(tǒng),對其相應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測是關(guān)鍵。
2.3環(huán)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(chǎn)行業(yè)堿性污水流量計、液位儀及濃度計中,均含有大量的半導(dǎo)體。半導(dǎo)體的功能主要在于導(dǎo)電。而其導(dǎo)電能力,則與光的變化顯著相關(guān)。因此,如光的變化幅度過大,儀表的導(dǎo)電性能及其運行狀態(tài),必然會受到影響。另外,因環(huán)境濕度過大所誘發(fā)的漏電與膨脹現(xiàn)象,以及因環(huán)境溫度過高而誘發(fā)的電路器件參數(shù)的變化,同樣會對自控儀表系統(tǒng)造成干擾。
3自控儀表系統(tǒng)的防干擾策略
3.1ControlLogix系統(tǒng)的構(gòu)成
將ControlLogix系統(tǒng)應(yīng)用到自控儀表系統(tǒng)之中,能夠有效提高儀器的抗干擾性能。該系統(tǒng)主要由Logix5560處理器、ControlLogixI/O模塊、ControlLogix背板,以及電源等部分構(gòu)成。包括設(shè)備層、控制層、信息層三大層面。其中,設(shè)備層的功能,在于對“堿性污水流量計”、“液位計”以及“濃度計”的使用期限,及其故障情況進(jìn)行管理。控制層的功能,在于具體實現(xiàn)對儀表運行情況的優(yōu)化控制。信息層的功能,則在于提取系統(tǒng)所生成的信息,判斷儀表的運行是否面臨著被干擾的風(fēng)險。
3.2防干擾策略
(1)濾波方案
ControlLogix系統(tǒng)可與濾波器相互連接,達(dá)到減少自控儀表系統(tǒng)干擾的目的。濾波器運行過程中,能夠?qū)?jīng)導(dǎo)線耦合到電路的干擾進(jìn)行實時的抑制。當(dāng)儀表運行環(huán)境周圍信號以及噪聲頻率過高時。ControlLogix系統(tǒng)可立即采集上述信息,并將存儲在數(shù)據(jù)庫中,對信息進(jìn)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(fā)揮濾波的功效。*終達(dá)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(shù)的準(zhǔn)確度。
(2)控制電源
在化工生產(chǎn)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(nèi),是確保生產(chǎn)過程能夠繼續(xù)進(jìn)行的關(guān)鍵。自控儀表系統(tǒng)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(lián)通。當(dāng)某一儀表出現(xiàn)異常時,該儀表無法被隔離,干擾則會隨之產(chǎn)生。為解決上述問題,可將ControlLogix系統(tǒng)應(yīng)用到干擾的抑制過程中。在此基礎(chǔ)上,對系統(tǒng)進(jìn)行冗余配置。當(dāng)某一儀表發(fā)生機械干擾后,ControlLogix系統(tǒng)會立即發(fā)揮其冗余功能,將該儀表切斷并進(jìn)行隔離,避免干擾的影響范圍擴大化。
(3)優(yōu)化環(huán)境
ControlLogix系統(tǒng),可對堿性污水流量計等儀表的運行環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)溫度、濕度與光環(huán)境出現(xiàn)異常時,會立即預(yù)警,提醒有關(guān)人員給予處理。例如:本化工企業(yè)曾發(fā)生一起堿性污水流量計失靈事件。事件發(fā)生當(dāng)日,環(huán)境溫度較高。加之空氣濕度較大,因此堿性污水流量計的參數(shù)出現(xiàn)了異常。事件發(fā)生后,工作人員及時收到了ControlLogix系統(tǒng)的預(yù)警信息,并及時對環(huán)境溫度進(jìn)行了調(diào)整,使干擾問題得到了解決。這表明優(yōu)化環(huán)境較為重要。
3.3防干擾效果
本生產(chǎn)企業(yè)于2009年初引進(jìn)了ControlLogix系統(tǒng),并將其應(yīng)用到了自動化系統(tǒng)當(dāng)中。通過對系統(tǒng)應(yīng)用前后各自控儀表運行情況的觀察發(fā)現(xiàn):1)系統(tǒng)應(yīng)用前:堿性污水流量計、液位計、濃度計年均因被干擾而發(fā)生故障的次數(shù)每年20多次,因維修儀表而花費的成本為17萬元。2)系統(tǒng)應(yīng)用后:堿性污水流量計、液位計、濃度計年均因被干擾而發(fā)生故障的次數(shù),分別為2次、0次及1次。干擾發(fā)生后,工作人員在ControlLogix系統(tǒng)的預(yù)警指示下,立即排除了干擾源,并將干擾維護(hù)費用降低到了3.9萬元,對比發(fā)現(xiàn),ControlLogix系統(tǒng)的應(yīng)用,取得良好的效果。
4結(jié)語
綜上所述,對自控儀表系統(tǒng)防干擾策略的研究,為ControlLogix系統(tǒng)的普及應(yīng)用,以及我國各行業(yè)儀表運行穩(wěn)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(yōu)化了儀表的運行環(huán)境。未來,我國各領(lǐng)域應(yīng)視自控儀表及其常見干擾的類型,通過應(yīng)用濾波技術(shù)、控制電源,以及優(yōu)化環(huán)境等方式,達(dá)到抗干擾的目的,使儀表的性能得以進(jìn)一步增強。
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