《降低聯(lián)鎖點(diǎn)溫度計(jì)誤動作的技術(shù)研究》攻關(guān)結(jié)題_第1頁
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文檔簡介

1、*化工有限公司技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告項(xiàng)目編號: 項(xiàng)目名稱:降低聯(lián)鎖點(diǎn)溫度計(jì)誤動作技術(shù)研究 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人: (簽字)項(xiàng)目承擔(dān)單位: (蓋章)項(xiàng)目承擔(dān)單位負(fù)責(zé)人: (簽字) 技 術(shù) 質(zhì) 量 部 制2012年10月18一、立項(xiàng)背景溫度在化工控制屬于四大參數(shù)之一,十分重要,例如TDI分廠的C200、C1200、C300A/B和各精餾塔上,溫度控制都極為重要;氣體制造廠的水煤氣壓縮機(jī)、氫氣壓縮機(jī)等就有幾十個(gè)的溫度聯(lián)鎖點(diǎn),這些溫度聯(lián)鎖點(diǎn)在安全生產(chǎn)和保護(hù)設(shè)備的安全運(yùn)行都起到了非常重要的作用。存在的問題:2011年和2012年初由于聯(lián)鎖點(diǎn)溫度計(jì)的誤動作引起的非正常狀態(tài)的停車共發(fā)生十幾起。例如:(1)氣體制造廠C3

2、201A/B溫度調(diào)高影響故障停車;(2)TDI分廠C300B,TE-3022故障跳高影響停車;(3)TDI分廠TE2040故障跳高影響停車;(4)2102年1月,TDI分廠200單元TE-2040故障跳高聯(lián)鎖200單元事故停車等。經(jīng)過一系列的處理過程,在一定程度上減少了聯(lián)鎖點(diǎn)溫度計(jì)誤動作的故障發(fā)生率,但在根本上還是沒有徹底解決故障產(chǎn)生的原因。立項(xiàng)的原因:因?yàn)槁?lián)鎖點(diǎn)溫度計(jì)存在不可確定因素的誤聯(lián)鎖現(xiàn)象,阻礙了生產(chǎn)線連續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行,減少設(shè)備的安全運(yùn)行和使用壽命,所以提高聯(lián)鎖溫度信號的穩(wěn)定性,勢在必行。二、技術(shù)攻關(guān)目標(biāo)目標(biāo):希望通過此次研究項(xiàng)目,徹底解決溫度計(jì)誤動作引起的誤聯(lián)鎖現(xiàn)象,解決由于供電電壓低

3、、接地,接觸電阻增加,電磁干擾等因素造成的溫度計(jì)顯示值誤差,引起的非正常聯(lián)鎖停車事故。1、由于熱電阻溫度計(jì)傳輸電阻信號,抗干擾的能力較差,找到一種方法提高抗干擾的能力;2、降低聯(lián)鎖點(diǎn)溫度計(jì)誤動作的故障停車次數(shù)。三、項(xiàng)目主要開展工作內(nèi)容主要內(nèi)容:確定引起熱電阻溫度計(jì)指示偏差的各項(xiàng)因素,經(jīng)過分析給你個(gè)確定了11項(xiàng)因素,對各個(gè)因素逐一排查,分析結(jié)果,經(jīng)過試驗(yàn)對各項(xiàng)因素提出了不同的解決方案:1、對熱電阻的工作原理、信號類型、本身傳感器結(jié)構(gòu)等所限定諸多因素,例如:傳輸?shù)男盘枮殡娮栊盘枺资芙佑|電阻變化的影響出現(xiàn)誤差;對電纜的要求為不能出現(xiàn)連接電纜線路電阻的不平衡現(xiàn)象;由于熱電阻傳感器是由拉伸的超細(xì)的鉑金

4、屬絲制造而成的,對電壓的限制就要求不能過高,防止電流過大燒毀熱電阻傳感器。這就需要逐一改進(jìn),減少指示誤差的發(fā)生,該類型的故障又分為可控因素和不可控因素兩種。2、對于可控因素在加強(qiáng)巡檢和定期檢查的前提下,都能得到很好的解決,例如對氣體制造廠的C3201A/B壓縮機(jī)溫度聯(lián)鎖點(diǎn)的一系列處理方案,是問題得到了很好的解決;*分廠C300B由于電磁干擾造成的幾次停車,在更換了屏蔽電纜,并確保了良好的接地狀態(tài)下,基本上解決了溫度計(jì)故障跳高引起的停車事故。3、但在實(shí)際工作環(huán)境中,接觸電阻發(fā)生改變(表面氧化)是不可避免的,電纜發(fā)生電阻不均衡(質(zhì)量因素)的現(xiàn)象也有發(fā)生,電壓波動(虛接)等,這都是在生產(chǎn)中實(shí)際存在的

5、,儀表維修人員在*分廠、氣體制造廠均處理過很多類似的問題,經(jīng)過多年的維護(hù)經(jīng)驗(yàn),對上述的問題都存在一定的隱蔽性,都是出現(xiàn)后被動處理,這又分為了聯(lián)鎖點(diǎn)和非聯(lián)鎖點(diǎn)溫度,對于聯(lián)鎖點(diǎn)就會造成了生產(chǎn)線停車或停設(shè)備,雖然在處理過程中可以對聯(lián)鎖點(diǎn)溫度計(jì)強(qiáng)使,但對于安全生產(chǎn)存在一定得安全隱患,也會對生產(chǎn)線連續(xù)生產(chǎn)和設(shè)備的使用壽命造成影響。4、經(jīng)過一系列的試驗(yàn),得出結(jié)論:對于不可控因素主要是傳輸距離長、環(huán)節(jié)較多易受干擾,決定改進(jìn)信號的傳送類型,現(xiàn)場加裝溫度變送器,信號傳輸形式改為模擬量傳輸,既能保證精確度,加大抗干擾的能力,增大供電電壓降低接觸電阻增加引起的誤差,由于選用的是智能型溫度變送器,在開路及短路的時(shí)候可

6、以設(shè)定為低輸出,從而保證了溫度計(jì)本體出現(xiàn)問題時(shí)的誤聯(lián)鎖現(xiàn)象,給維護(hù)工作帶來了極大的方便,進(jìn)一步的增大可靠性和保險(xiǎn)系數(shù)。四、攻關(guān)目標(biāo)完成情況及效果(針對攻關(guān)目標(biāo)說明)根據(jù)此次技術(shù)攻關(guān)的目標(biāo),主要開展了以下工作:(一)分析影響聯(lián)鎖點(diǎn)溫度計(jì)誤動作的主要因素,分為現(xiàn)場因素和控制室的因素兩方面討論,經(jīng)過討論提出了11項(xiàng)影響因素。1、震動,設(shè)備的震動引起的接線螺釘松動,造成熱電阻溫度計(jì)指示值偏高,引起誤動作;2、接線盒密封不嚴(yán),接線盒進(jìn)水,接線短路引起指示值出現(xiàn)誤差;3、電磁干擾,該故障出現(xiàn)在C300B反應(yīng)器TE-3022故障跳高時(shí),在線路內(nèi)檢測到20V AC交流的干擾電壓,是引起該故障的主要原因;4、由

7、于熱電阻溫度計(jì)傳輸?shù)男盘枙r(shí)電阻信號,我公司生產(chǎn)線原設(shè)計(jì)的傳輸線路包括:接線箱、控制室接線端子,卡件端子等環(huán)節(jié)較多,容易出現(xiàn)接觸電阻增加現(xiàn)象。5、接線端子使用年限較長,老化、腐蝕等原因均會造成接觸電阻增加,溫度計(jì)出現(xiàn)指示值誤差,引起誤聯(lián)鎖;6、由于熱電阻溫度計(jì)內(nèi)部傳感器本身的結(jié)構(gòu),供電電壓必須保證較低(34V DC),防止傳感器發(fā)熱產(chǎn)生誤差和損毀傳感器,所以容易受到各個(gè)方面的干擾,產(chǎn)生誤差;7、由于傳輸電纜自身的問題,線路出現(xiàn)電阻不平衡時(shí),也會引起指示值誤差,造成誤聯(lián)鎖;8、DCS機(jī)柜間由于接線端子的表面氧化、接線虛接等原因造成的指示值誤差,引起的誤聯(lián)鎖也發(fā)生過;9、*分廠原設(shè)計(jì),聯(lián)鎖信號由報(bào)警

8、設(shè)定器發(fā)出的,出現(xiàn)斷路時(shí)也會出現(xiàn)誤聯(lián)鎖;10、羅斯蒙特公司的Daeltav系統(tǒng),所使用的RTD卡(熱電阻卡件)是8點(diǎn)的一種信號輸入卡,該卡為組隔離,每組4點(diǎn),當(dāng)其中的一點(diǎn)出現(xiàn)問題時(shí),例如:線路接地,就會影響其余3點(diǎn)出現(xiàn)問題,當(dāng)其余點(diǎn)中有聯(lián)鎖點(diǎn)時(shí),就會產(chǎn)生誤聯(lián)鎖現(xiàn)象。11、聯(lián)鎖點(diǎn)溫度計(jì)原設(shè)計(jì)均為單點(diǎn),保險(xiǎn)系數(shù)較低。(二)針對影響聯(lián)鎖點(diǎn)溫度計(jì)誤動作的各項(xiàng)因素提出了解決方案1、對于震動,增加彈簧墊片,抵消震動引起的誤動作,定期檢查,必要時(shí)將接線與接線端子焊接,杜絕震動引起的故障停車。例如氣體制造廠的C3201A/B設(shè)備自帶溫度聯(lián)鎖點(diǎn),現(xiàn)已按照該方法實(shí)施,效果良好;2、熱電阻溫度計(jì)的接線盒電纜接口,將

9、密封接頭更改為雙層密封,接線盒蓋定期更換密封圈,將電纜接口朝下,電纜形成自然彎等措施,避免水汽進(jìn)入接線盒引起的誤聯(lián)鎖;3、解決電磁干擾的辦法為,接好電纜的屏蔽線,嚴(yán)格接地,杜絕電磁干擾的影響。例如;TDI分廠C300A攪拌電機(jī)的聯(lián)鎖點(diǎn)溫度計(jì)由于電磁干擾,出現(xiàn)誤聯(lián)鎖現(xiàn)象,更改屏蔽電纜,接好屏蔽接地后,運(yùn)行近1年來,沒有出現(xiàn)誤聯(lián)鎖的現(xiàn)象;4、對于較總要的溫度聯(lián)鎖點(diǎn),盡量減少中間環(huán)節(jié)引起的虛接、氧化等引起的誤聯(lián)鎖。例如TDI分廠的C300B攪拌電機(jī)溫度聯(lián)鎖點(diǎn)為直拉電纜,效果較好。5、對于上述第五項(xiàng)和第八項(xiàng)原因,都是端子表面氧化和腐蝕引起的接觸電阻增大引起的誤聯(lián)鎖,只有及時(shí)更換端子,并且定期對該類型的

10、端子進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)更換。但工作量較大,在正常生產(chǎn)時(shí)無法更換,只有在每年的大修時(shí)更換,保險(xiǎn)系數(shù)較低.例如: 2011年12月,TDI分廠200單元TE-2040故障跳高聯(lián)鎖200單元事故停車,就是接線端子老化,接觸電阻增加引起的,該類型的故障隱蔽性較大。6、由于熱電阻溫度計(jì)的傳感器本身結(jié)構(gòu)形式的原因,供電電壓較小,而傳輸線路和中間環(huán)節(jié)較多等原因,避免故障產(chǎn)生較困難;7、由線路電阻不平衡時(shí)產(chǎn)生的指示值誤差,引起誤聯(lián)鎖的故障也無法避免;8、第九項(xiàng),定期檢查報(bào)警設(shè)定器聯(lián)鎖點(diǎn)輸出端子的接線狀態(tài),保證處于良好狀態(tài);9、由DCS卡件引起的故障,主要處理的方法為,分散重要的聯(lián)鎖點(diǎn)在不同卡件上,降低故障

11、率,例如:氣體制造廠C3201A/B溫度聯(lián)鎖點(diǎn)分開和TDI分廠C300B 溫度聯(lián)鎖點(diǎn)分開均降低了故障率;10、解決的方案,將DCS和HIMA通訊點(diǎn)作為一路聯(lián)鎖條件與報(bào)警設(shè)定器點(diǎn)聯(lián)合作為條件,增加保險(xiǎn)系數(shù)。(三)根據(jù)上述分析的影響因素和針對影響因素提出的解決方案,針對性的開始了一系列的試驗(yàn),實(shí)驗(yàn)前,小組人員首先從熱電阻溫度計(jì)的測量原理入手,從根本上提出解決的最佳方案熱電阻工作原理 熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。它的主要特點(diǎn)是測量精度高,性能穩(wěn)定。其中鉑熱是阻的測量精確度是最高的,它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫,而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。與熱電偶的測溫原理不同的是,熱電阻是基于電阻的熱效應(yīng)進(jìn)行溫

12、度測量的,即電阻體的阻值隨溫度的變化而變化的特性。因此,只要測量出感溫?zé)犭娮璧淖柚底兓?,就可以測量出溫度。目前主要有金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻兩類。金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下的近似關(guān)系式表示,即Rt=Rt01+(t-t0)式中,Rt為溫度t時(shí)的阻值;Rt0為溫度t0(通常t0=0)時(shí)對應(yīng)電阻值;為溫度系數(shù)。熱電阻溫度計(jì)主要是使用惠斯通電橋來把熱電阻的變化信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘柕?,現(xiàn)在主要由DCS系統(tǒng)的RTD卡來完成該項(xiàng)工作。ABDCUER1R2R3R4I12I34 圖1惠斯登電橋橋路分析:由歐姆定律: I12 = E / (R1 + R2)I34 = E / (R3 + R4)UAB=

13、UA-UB=ER1/(R1+R2)UAD=UA-UD=ER4/(R3+R4U = UD - UB = UAB - UAD = R1/(R1+R2)-R4/(R3+R4) E輸出電壓 U = E (R1R3- R2R4) / (R1+R2)(R3+R4) 圖1經(jīng)過簡化后,得到圖2,其中Rt就是熱電阻溫度計(jì),R1、R2、R3為三個(gè)橋臂電阻,r為線路等效電阻,即線路電阻,三線制的接法實(shí)際應(yīng)用中最常見的接法。如圖2,增加一根導(dǎo)線用以補(bǔ)償連接導(dǎo)線的電阻引起的測量誤差。三線制要求三根導(dǎo)線的材質(zhì)、線徑、長度一致且工作溫度相同,使三根導(dǎo)線的電阻值相同,即r=r=r。通過導(dǎo)線L1、L2給熱電阻施加激勵電流I,由

14、此可得三線制接法可補(bǔ)償連接導(dǎo)線的電阻引起的測量誤差。 圖2從圖2中可以歸納幾種線路中電阻的增加對溫度計(jì)的影響,供電電源低容易被干擾等,線路電阻和接觸電阻的增加,都會對熱電阻溫度計(jì)造成很大的影響,線路電阻增加1,溫度增加3,由于熱電阻溫度計(jì)本身結(jié)構(gòu)原因,供電電壓很低,防止電阻本身發(fā)熱造成的誤差,電源線路阻值增加,對電源的衰減也有很大的影響。但對于4-20mA DC 模擬信號,供電電壓為24V DC,對傳輸電纜的電阻要求不是很高完全可以避免線路不平衡電阻帶來的誤差,對表面有輕微氧化的接線端子的電阻變化也有一定的抵抗能力,具體數(shù)據(jù)為線路電阻小于300歐姆線路電阻變化的影響則可以忽略不計(jì),對于聯(lián)鎖點(diǎn)溫

15、度計(jì)的穩(wěn)定性有很大的改善。經(jīng)過上一個(gè)階段的技術(shù)分析,從理論上已經(jīng)確定了使用模擬量來進(jìn)行攻關(guān),4月份和5月份的實(shí)驗(yàn)階段,有一臺數(shù)顯儀代替RTD卡,用電阻箱代替線路不均衡、虛接和表面氧化造成的造成的電阻變化,同時(shí)使用一臺智能溫度變送器作為電阻信號與模擬量信號的轉(zhuǎn)換器,1、對影響聯(lián)鎖點(diǎn)溫度計(jì)誤動作的原因進(jìn)行了逐一實(shí)驗(yàn),主要試驗(yàn)了線路電阻不均衡,虛接氧化等原因引起的電阻變化在實(shí)際中產(chǎn)生的誤差,我們先從鉑熱電阻測溫的原理來看。若已知電阻-溫度關(guān)系, 就可以用測量電阻的方法來推算出溫度, 這就是電阻溫度傳感器的工作原理。    當(dāng)測溫范圍不大, 元件長度和截面積隨溫度改變引起

16、的阻值變化可以忽略時(shí), 熱電阻元件的阻值隨溫度變化可以認(rèn)為是線性的, 可用式(1) 表示 : Rt = Rt0 1 +( t - t0)       其中, t0 表示參考溫度; Rt0 表示參考溫度下鉑熱電阻的阻值;表示電阻元件的平均電阻溫度系數(shù), 即電阻元件的溫度相對于參考溫度每變化1 , 引起鉑熱電阻阻值相對于參考溫度下的增量。對于PT100 , 在t = 0 時(shí), Rt = 100; 當(dāng)t = t1 時(shí),Rt = Rt1 , 則有 Rt1 = 100 (1 +×t1)     

17、   (通過測量t1 溫度下PT100 的阻值, 就可以通過上式的公式變形計(jì)算出此時(shí)測量端的溫度。即 t1 =Rt1/100-1/          鉑熱電阻測溫電路的原理如圖2 所示, 其中, Rt 為鉑熱電阻, R1 、R2 為固定電阻, R3 為可調(diào)電阻, G 為檢流計(jì)在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),連接測量橋臂的線路當(dāng)接觸電阻增加時(shí)對顯示值均有較大的影響,而接線的氧化等原因造成的接觸電阻增加是不可避免,由于熱電阻本身的結(jié)構(gòu)原因,供電電壓必需較小,防止電壓過大本身發(fā)熱造成的附加誤差。而溫

18、度變送器形成的回路,完全避免了上述因素產(chǎn)生的誤動作,增加了安全系數(shù)。2、由智能溫度變送器組成的測量回路對各種影響熱電阻跳變因素的進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),對線路表面的氧化由很好的抗干擾能力,基本杜絕了線路電阻變化引起的故障聯(lián)鎖問題,而模擬量傳輸本身的精度等級較高,抗電磁干擾的能力較大,完全能夠降低聯(lián)鎖點(diǎn)溫度計(jì)誤動作引起的故障停車率。3、經(jīng)過一系列的試驗(yàn),最終確定的實(shí)施方案,現(xiàn)場加裝溫度變送器,將電阻信號的傳輸更改為模擬量信號傳輸,能夠較好的避免由于接觸電阻增加,線路電阻不平衡等因素引起的誤聯(lián)鎖,同時(shí)對電磁干擾等有很好的抗干擾能力。能夠大大的降低聯(lián)鎖點(diǎn)溫度計(jì)誤動作,提高開車率,保證高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間。4、隨后又利用智能溫度變送器的置零的功能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),在熱電阻溫度計(jì)損壞的情況下,怎樣避免故障停車,分為了三種情況:(1)測量端斷線,溫度顯示最大,造成故障停車,而利用智能溫度變送器的置零的功能后,此時(shí)

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