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研华PAC在某可燃气体报警器项目改造上的应用

作者:高智泉,李淑珍,李艳,郑艳霞,独山子石化公司炼油厂2009.01.15阅读 2805

  摘要:某炼油厂罐区可燃气体报警器采用二次表进行报警,但仪表信号线距离长,线间干扰大,使得二次表误报,报警系统无法正常使用。本文着重介绍了对于仪表专业常遇到的线间干扰的故障处理方案,为排除故障提供了新的解决方式,即改用PAC来转换信号,排除干扰。
  关键字: 信号干扰,PAC系统抗干扰改造
  0、引言
  GDS(有毒有害气体检测系统)包括可燃气体报警器和硫化氢报警器等,是保障人身安全的安全设备,在工厂里起着举足轻重的作用。目前多采用二次表-报警器进行报警显示。
  某罐区有可燃气体报警器10台CONTROL ENGINEERING China版权所有,硫化氢(H2S)报警器10台,由于导线距离长,且采用的是24芯电缆,在线间形成电容性积累电荷,造成信号干扰,使报警器的二次表因受干扰频繁产生错报,无法正常使用。
  由于罐区覆盖面积大,所以信号导线多且杂,而且与220V仪表供电线敷设在同一槽线盒。其中距离较远的几十台报警器的二次表因而受干扰产生错报,具体有两种表现形式:一是频繁产生误报,即一次表指示不超标,但二次表出现高报;二是联报,即一台一次表测得高报信号,却引起多台二次表显示高报,干扰了正常的生产。
  可燃气体报警器的信号线不是屏蔽导

线,且没有为它单独敷设槽线盒www.cechina.cn,是导致问题的根本原因。由于现场不能准确判定干扰源,全部更换导线工程量大,投资高。如下图所示:

  图1报警器干扰系统结构示意图
  图1  报警器干扰系统结构示意图

  但是,全部更换导线浪费大,工程量大,且罐区现场动火危险性高。因此需要摸索一套工程量小的修补方案来解决问题CONTROL ENGINEERING China版权所有,保护前期投资。
  1、改造方案选择
  方案一:全部更换受干扰的信号线。重新布槽线盒,更换多线电缆为三芯电缆,每块一次表单独一根电缆。
  方案二:离现场150米处有一间消防泵房,将20台表的信号线引到泵房,在泵房内安装一台PAC,转换为数字信号集中传送到主操作室,泵房到主操作室只需要拉一根光缆,形成现场数字通讯系统。
  费用概算如下表:

研华PAC在某可燃气体报警器项目改造上的应用如图

  评估:因为光缆不怕电磁干扰,所以不受线间干扰影响也能解决问题。但泵房环境对PAC提出严格安装条件:出于安全考虑,必须要将数采控制器和卡件置于隔爆箱内。但密封的隔爆箱散热性能差,夏季高温可能会超出PAC的工作温度范围。
  方案三:以上两种改造方案都需要更换电缆,所使用的信号都必须经过二次表转换,且显示为接点信号,不易观察具体报警值,很不直观。
  因此,更换一次表为能输出4~20mA电流信号的模拟表,20台共花费14万元。同时,不用二次表显示,模拟信号直接通过原24芯电缆进入主操作室,接入PAC中,用工控机作为上位机显示数据。由于电流信号抗干扰性比接信号强,再加上数采控制器的滤波抗干扰特性,应该能解决信号干扰问题。
  评估:此方案避免更换电缆的巨大工作量,而且从质的方面升级了系统,大大提高了测量的可靠性和自动化水平。但投资较大。
  方案四:更换一次表为能输出4~20mA电流信号的三线制模拟表,仍用原24芯电缆。由于每台一次表由四线改为三线,则可将空余出来的一根电缆线作为屏蔽线进行接地处理,让其不要产生多余的电荷从而造成干扰。
  另外,在主操作室加装1台20A直流稳压电源来给一次表供电,增大了供电功率,进一步提高了稳定性。
  费用概算如下表:

研华PAC在某可燃气体报警器项目改造上的应用如图

  评估:此实施方案不用二次表作为显示设备,节省费用20X0.4万=8万元。
  2、方案验证
  综合分析认为,方案四最佳。这套方案不但完全利用了现有的电缆线控制工程网版权所有,还把信号的质量全面提高了,更重要的是这个方案是节省钱的(8-4.2=3.8万元)。但其有效性需要实验证明。
  如果方案四不理想,那方案三同样也不适用。
  如果方案四失败,考虑验证方案二,但要解决PAC的防爆问题,用隔爆箱则带来散热问题。
  其它三种方案都无法解决问题时,就只有按方案一实施改造。
  2.1、方案四系统配置
  PAC的硬件选用研华公司的PAC控制器ADAM-5550KW,模拟量采集比较多,此系统在我厂已有多套应用,以其运行稳定成为我们的首选产品。也因为这台控制器的处理能力比较强,为将来罐区所有的仪表(包括油位、温度、流量等计量值)改造也做好了系统容量的准备。 
  由于监控需要人机界面(HMI)软件选用开物2000www.cechina.cn,这是一套国产软件,在石化行业有较多应用,在我厂也有多套在用,它有专门针对ADAM-5550KW控制器开发的驱动程序。因为研华公司的ADAM-5550KW控制器运行的是WinCE操作系统,所以这次系统改造中我们暂时还是采用一台研华工控机来运行开物2000的组态软件。待以后有时间时再将组态软件移植到控制器中运行,直接接显示器就可以了。这样能省掉一台工控机的费用。
  1、PAC简介
  PAC (Programmable Automation lController,可编程自动化控制器) ,是由ARC咨询集

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