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智能龙8使用和维护过程中阻抗的匹配问题
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智能龙8使用和维护过程中阻抗的匹配问题

时间:2016-10-28 09:47:37

引言Mce压力龙8_差压龙8_液位龙8_温度龙8
  智能龙8是一种数字化的龙8,使用手持通信器或采用遵循相关协议的其他主机可在控制室、现场或在同一控制回路的任何地方,同其进行双向通信。同时,它还具有一些先进的功能,如操作人员无需到现场,只要在操作室通过手持通信器或DCS操作站键盘,就可以很容易地对现场智能龙8各种参数进行设定与修改或故障检查,大大降低了工人的劳动强度,也方便了工艺生产。智能龙8在石油化工企业推广得很快,但是,在使用智能龙8和仪表维护过程中也遇到了一些问题,在工作实际中采取了切实可行的措施进行解决,取得了较好的效果。Mce压力龙8_差压龙8_液位龙8_温度龙8
  1 智能龙8应用中的问题Mce压力龙8_差压龙8_液位龙8_温度龙8
  1.1 EJA智能龙8的应用Mce压力龙8_差压龙8_液位龙8_温度龙8
  EJA 智能龙8是日本横河电机株式会社的产品,它率先采用了数字化单晶硅谐振式传感器。该传感器输出一对差值数字信号,用来直接消除外界干扰。公用工程装置现场使用了一台EJA118w双法兰液位龙8,控制室采用24 VDC稳压电源供电,将信号引入常规调节器,构成一个常规调节回路,并在测量回路中串联接人一台记录仪、一台液位高(H)限报警设定器和一台液位低(L)限报警设定器。EJA智能龙8应用回路如图1所示。Mce压力龙8_差压龙8_液位龙8_温度龙8
    在安装前,采用BRAIN协议的BT200通信器对龙8、线路和回路中的其他仪表进行了校验,显示一切正常。但将智能龙8安装到现场,投用后发现智能龙8工作不稳定。当液位在85%以下时,控制回路尚能正常调节;但当液位超过85%时,现场水罐溢流,调节器液位指示在80%处波动,回路电流不再随被测参数值的增加而增加,龙8出现了故障。用 BT200通信器进行检查,诊断信息为通信故障。于是我们试着将记录仪删除,发现用BT200通信恢复正常,智能龙8的工作也恢复正常,即使回路电流达到或超过20 mA也能正常工作。据此我们判断是记录仪造成了智能龙8不能正常工作,可是,再次检查后发现记录仪也是好的。Mce压力龙8_差压龙8_液位龙8_温度龙8
  由此可见,删除记录仪只是减少了回路的负载电阻,而整个回路的供电和仪表的连接顺序都没有改变。负载电阻的减少意味着龙8本身的供电电压的提高。经过分析可知,EJA智能龙8要求的供电电压必须大于10.5V,并且回路供电电压与负载电阻要满足R=(U-10.5)/0.0236。供电电压和负载电阻的关系如图2所示。Mce压力龙8_差压龙8_液位龙8_温度龙8
    图2中:阴影部分为BT200与龙8的可通信范围。当电源电压为24V时,非常大外接负载为570Ω。龙8的供电电压必须大于16.4V,负载电阻必须大于25Ω, BT200才能与龙8通信。现场测量线路电阻为15Ω左右,各负载的电阻都为25Ω。Mce压力龙8_差压龙8_液位龙8_温度龙8
  当液位超过85%时,龙8的供电电压为:Mce压力龙8_差压龙8_液位龙8_温度龙8
  24-16×85%×(250+250+250+250+15)=10.2 V<10.5V (l)Mce压力龙8_差压龙8_液位龙8_温度龙8
  由此可知,要使龙8正常工作,关键是增加其电压,使之大于10.5V。增加电压可以通过降低回路负载电阻的办法来解决,而由于回路负载电阻已固定,所以只有提高稳压电源的电压。非常后将稳压电源的电压调到30V,龙8工作稳定,通信正常。Mce压力龙8_差压龙8_液位龙8_温度龙8
  1.2 ST300智能龙8的应用Mce压力龙8_差压龙8_液位龙8_温度龙8
  在装置DCS改造过程中,我们采用了美国Honeywell公司的DCS和智能龙8。根据本安防爆的要求,选用了P+F类型的安全栅。智能龙8用两芯屏蔽电缆连接到安全栅上,经过安全栅再连接到与DCS的AI卡相连的端子组件FTA上。 智能龙8与DCS连接回路接线如图3所示。Mce压力龙8_差压龙8_液位龙8_温度龙8
    图3所示的接线方式支持4~20mA模拟信号和数字信号传递[4]。对每台智能龙8进行了校验并安装到现场后,联校时发现智能龙8工作不稳定,但检查线路、FTA、安全栅等硬件均正常。当被测参数较大时,回路电流就不再随被测参数值的增加而增加,则龙8出现故障,此时,用遵循DE协议的SFC通信器检查,诊断信息为HI RES/LOW VOLT,表明回路负载电阻太大或龙8供电电压太低。试着删除安全栅后,智能龙8的工作恢复正常,即使回路电流达到或超过20mA也能正常工作。经测量,线路电阻为15Ω左右、FTA信号采样电阻为250Ω、限流电阻为145Ω、安全栅电阻约为330Ω,所以在回路中,负载电阻=740Ω。Mce压力龙8_差压龙8_液位龙8_温度龙8
  智能龙8的电压与电阻关系如图4所示。负载电阻R=(U-10.8)/0.0218,供电电压U=24 VDC,龙8要求的非常大负载电阻必须共605.5Ω, 显然740Ω超过了额定的605.5Ω阻值。由于无法再提高FTA的输出电压,导线电阻和FTA采样电阻降低比较困难,并且安全栅是从安全角度考虑设置的,也不能任意取消,所以,只有降低回路负载电阻,才能满足龙8的通信和使用要求。Mce压力龙8_差压龙8_液位龙8_温度龙8
    通过查阅Honeywell公司的DCS用户手册可知,145Ω电阻在测量变送回路中起限流保护作用。将FTA上的145Ω限流电阻用烙铁焊接时,用焊接铜导线作短路处理,在此回路中不会影响 FTA 的安全运行,实施后龙8运行恢复正常[2]。Mce压力龙8_差压龙8_液位龙8_温度龙8
  从图4可以看出,智能龙8电路启动的基本供电电压大于10.8V。在供电电压为16.28V时,回路负载电阻不能超过250Ω,龙8可以正常工作。Mce压力龙8_差压龙8_液位龙8_温度龙8
  阴影部分为Honeywell DE通信协议的智能终端与龙8的可通信范围,在回路中至少要有250Ω的回路负载电阻,龙8本身的供电电压必须大于16.28VDC,否则智能终端与龙8不能正常通信。Mce压力龙8_差压龙8_液位龙8_温度龙8
  为进一步分析智能龙8应用中的仪表供电和阻抗匹配问题,首先需要了解智能龙8(以EJA为例)的基本工作原理。EJA智能龙8是由单晶硅谐振式传感器上的两个H形振动梁分别将差压、压力信号转换为频率信号,送到脉冲计数器,再将频率之差直接传递至CPU进行信号处理;经D/A转换器转换为与输人信号相对应的4-20mA DC的输出信号,并在模拟信号上叠加一个BRAIN/HART数字信号进行通信。膜盒组件中内置特性修正存储器存储传感器的环境温度、静压,输入输出特性修正经CPU运算的数据[7] 。通过I/O口与外部设备(如手持智能终端BT200或BT275以及DCS中的带通信功能的I/O卡)以数字通信方式传递数据,数字信号叠加在4-20mA信号线上,对4-20mA信号不产生任何扰动影响[6]。Mce压力龙8_差压龙8_液位龙8_温度龙8
  智能龙8在现场实际应用中,非常常遇到的就是仪表供电和阻抗匹配问题,除EJA和智能龙8外,其他的智能龙8也存在同样的问题。如Rosemount的3051智能龙8非常大负载电阻和供电电压也要满足如图5所示的对应关系,即R=43.5×(U-10.5),还要求直流电源的纹波应小于2%,对于CSA认证标准的龙8,其供电电压还不能超过42.4V。可见,智能龙8都对非常低工作电压的幅值和负载电阻有严格要求,应用中也需要特别注意。Mce压力龙8_差压龙8_液位龙8_温度龙8
  3 结束语Mce压力龙8_差压龙8_液位龙8_温度龙8
  在使用和维护过程中,要认真阅读智能龙8和DCS系统资料;对现场仪表和DCS系统正常运行的技术要求须做深人细致的探讨;并结合工作实际,发挥仪表工程技术人员的智慧,处理好智能龙8的供电和阻抗匹配问题,从而为提高仪表维护水平,为智能龙8的推广使用,也为提高石油化工生产的自动化水平创造条件。Mce压力龙8_差压龙8_液位龙8_温度龙8

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