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电磁流量计及其他自控仪表系统的防干扰策略分析

来源:青海盐湖工业股份有限公司钾肥分公司作者:杜长岳发表时间:2018-08-15 10:30:14

 摘要 :自控仪表为各行业运行的常用仪器,功能在于对流量、液位、浓度、温度等指标进行监测,判断生产环境是否存在风险。一旦仪表发生干扰,监测的功能将无法实现。基于此,本文简要介绍了自控仪表的常见类型,并分析了干扰的表现。重点以ControlLogix 系统为例,对其在防干扰方面的实践进行了总结,并观察了防干扰效果,仅供相关人员参考。

 
引言
近些年来,随着社会生产自动化水平的不断提升,自动化控制仪表已被逐渐应用到了生产过程中。各项仪表的应用为工作人员了解机械运行状态、压力情况,以及生产环境情况提供了量化的指标。但受电磁波、机械运行以及运行温度与湿度等因素的影响,自控仪表系统很容易被干扰,进而导致仪表的显示数值出现误差。可见,为进一步提高生产效率及安全性,有必要对仪表的防干扰问题进行研究。
 
1 自控仪表常见类型
1.1 电磁流量计
       电磁流量计为化工生产所应用的主要仪表类型,由磁路系统、测量导管、电极、转换器等部分构成。其中,磁路系统为仪表的核心部分。该系统的作用在于产生磁场。通过测量导管内导电介质流量的方式,对生产过程中电力系统运行情况进行观察。以判断电力系统的性能是否能够稳定发挥。电磁流量计使用过程中的常见干扰以电磁干扰为主 [1] 。除此之外,内部元件的质量以及接线情况,同样会对其性能产生影响。可见,为提高生产效率及安全性,积极预防上述干扰是关键。
 
1.2 液位计
液位计,属于物位仪表的一种,包括投入式、磁浮子式等多种。将其应用到化工生产行业,能够有效明确液体的位置。随着液体位置的变化,浮子会随之发生变化。此时,液位的高度,既可清晰的体现在仪表当中。磁浮子式仪表,由液位传感器及信号转换器两部分构成。当液体位置发生变化时,磁位传感器可随之对其位置进行测量 [2] 。并将测量所得到的信息传输至信号转换器当中。信号转换器接收到信号后,可立即将其转换为可显示的信号,并将其输出,最终完成液位监测的过程。
 
1.3 浓度计
根据测量原理的不同,可将浓度计分为旋转式、动刀式、定刀式、电量式等多种。该仪表的功能,主要在于对液体中物质的浓度进行测量。HGY2058 型酸碱盐浓度计属于在线监测浓度计的一种。仪器可与传感器相连接,在不与被测介质接触的情况下,对具有强烈腐蚀性的介质的浓度进行检测。将该仪器应用到化工生产行业中,能够使工作人员及时的掌握各项浓度指标。进而通过对指标的调整,提高化工生产质量及安全性。
 
2 自控仪表系统的干扰表现
2.1 电磁干扰
电磁干扰,为电磁流量计、液位计,以及浓度计的常见干扰类型。鉴于上述仪器的功能,均需在电磁环境下发挥。因此一旦产生电磁干扰,仪器测量指标的准确度必然会受到影响 [3] 。仪表运行过程中,电与磁可经电路与磁路对仪表产生干扰。如仪表运行周围环境存在强磁场,则测量仪表的电路与导线时,往往可见明显的干扰电压。上述现象表明,仪表周围的电磁环境已经对其运行的可靠性,及其参数显示的准确度造成了影响。需立即给予解决,以防增加化工生产的风险。
 
2.2 机械干扰
化工生产的过程中,因机械干扰所导致的仪表参数不准确的问题时有发生。导致机械干扰问题出现的原因,与施工人员震动、敲打、冲击等工作的执行有关。自控仪表系统中,各项元件,均具有极强的精密度及灵敏性。受外力冲击后,极容易出现变形、错位、连接线变动等情况。部分仪表的指针同样会出现变化。可见,提高仪表运行的稳定性及安全性,并在严格控制机械运行状态的基础上,采用相应系统,对其相应指标进行监测是关键。
 
2.3 环境干扰
仪表运行过程中,温度与湿度的变化均会对其造成干扰。化工生产行业电磁流量计、液位仪及浓度计中,均含有大量的半导体。半导体的功能主要在于导电。而其导电能力,则与光的变化显著相关。因此,如光的变化幅度过大,仪表的导电性能及其运行状态,必然会受到影响。另外,因环境湿度过大所诱发的漏电与膨胀现象,以及因环境温度过高而诱发的电路器件参数的变化,同样会对自控仪表系统造成干扰。
 
3 自控仪表系统的防干扰策略
3.1 ControlLogix系统的构成
将ControlLogix 系统应用到自控仪表系统之中,能够有效提高仪器的抗干扰性能。该系统主要由Logix5560 处理器、ControlLogix I/O 模块、ControlLogix 背板,以及电源等部分构成。包括设备层、控制层、信息层三大层面。其中,设备层的功能,在于对“电磁流量计”、 “液位计”以及“浓度计”的使用期限,及其故障情况进行管理。控制层的功能,在于具体实现对仪表运行情况的优化控制。信息层的功能,则在于提取系统所生成的信息,判断仪表的运行是否面临着被干扰的风险。
 
3.2 防干扰策略
(1)滤波方案
ControlLogix 系统可与滤波器相互连接,达到减少自控仪表系统干扰的目的。滤波器运行过程中,能够对经导线耦合到电路的干扰进行实时的抑制。当仪表运行环境周围信号以及噪声频率过高时。ControlLogix 系统可立即采集上述信息,并将存储在数据库中,对信息进行分析。分析完成后的信息,会被传输给滤波器。此时,滤波器会立即被接入至传输通道中,发挥
滤波的功效。最终达到减少衰减噪声、提高信噪比的目的。使各
项仪表运行过程中所面临的干扰问题得到解决,提高仪表参数
的准确度。
 
(2)控制电源
在化工生产过程中,各项仪表因震动问题而被干扰难以有效避免。仪表被干扰后,将干扰控制在一定范围内,是确保生产过程能够继续进行的关键。自控仪表系统的电源配置过程中,不同电源的异常自动切断电路,均可相互联通。当某一仪表出现异常时,该仪表无法被隔离,干扰则会随之产生。为解决上述问题,可将ControlLogix 系统应用到干扰的抑制过程中。在此基础上,对系统进行冗余配置。当某一仪表发生机械干扰后,ControlLogix 系统会立即发挥其冗余功能,将该仪表切断并
进行隔离,避免干扰的影响范围扩大化。
 
(3)优化环境
ControlLogix 系统,可对电磁流量计等仪表的运行环境进行监测,发现温度、湿度与光环境出现异常时,会立即预警,提醒有关人员给予处理。例如 :本化工企业曾发生一起电磁流量计失灵事件。事件发生当日,环境温度较高。加之空气湿度较大,因此电磁流量计的参数出现了异常。事件发生后,工作人员及时收到了ControlLogix 系统的预警信息,并及时对环境温度进行了调整,使干扰问题得到了解决。这表明优化环境较为重要。
 
3.3 防干扰效果
本生产企业于2009 年初引进了ControlLogix 系统,并将其应用到了自动化系统当中。通过对系统应用前后各自控仪表运行情况的观察发现 :1)系统应用前 :电磁流量计、液位计、浓度计年均因被干扰而发生故障的次数每年20 多次,因维修仪表而花费的成本为17 万元。2)系统应用后 :电磁流量计、液位计、浓度计年均因被干扰而发生故障的次数,分别为2 次、0 次及1 次。干扰发生后,工作人员在ControlLogix 系统的预警指示下,立即排除了干扰源,并将干扰维护费用降低到了3.9 万元,对比发现,ControlLogix 系统的应用,取得良好的效果。
 
4 结语
综上所述,对自控仪表系统防干扰策略的研究,为ControlLogix 系统的普及应用,以及我国各行业仪表运行稳定性的提升,提供了重要的借鉴资料。且一定程度上减少了电磁干扰、增强了机械性能、优化了仪表的运行环境。未来,我国各领域应视自控仪表及其常见干扰的类型,通过应用滤波技术、控制电源,以及优化环境等方式,达到抗干扰的目的,使仪表的性能得以进一步增强。
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