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智能變送器使用和維護(hù)過程中阻抗的匹配問題
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智能變送器使用和維護(hù)過程中阻抗的匹配問題

時(shí)間:2016-10-28 09:47:37

引言6tS壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
  智能變送器是一種數(shù)字化的變送器,使用手持通信器或采用遵循相關(guān)協(xié)議的其他主機(jī)可在控制室、現(xiàn)場或在同一控制回路的任何地方,同其進(jìn)行雙向通信。同時(shí),它還具有一些先金的功能,如操作人員wuxu到現(xiàn)場,只要在操作室通過手持通信器或DCS操作站鍵盤,就可以很容易地對(duì)現(xiàn)場智能變送器各種參數(shù)進(jìn)行設(shè)定與修改或故障檢查,大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,也方便了工藝生產(chǎn)。智能變送器在石油化工企業(yè)推廣得很快,但是,在使用智能變送器和儀表維護(hù)過程中也遇到了一些問題,在工作實(shí)際中采取了切實(shí)可行的措施進(jìn)行解決,取得了較好的效果。6tS壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
  1 智能變送器應(yīng)用中的問題6tS壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
  1.1 EJA智能變送器的應(yīng)用6tS壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
  EJA 智能變送器是日本橫河電機(jī)株式會(huì)社的產(chǎn)品,它率先采用了數(shù)字化單晶硅諧振式傳感器。該傳感器輸出一對(duì)差值數(shù)字信號(hào),用來直接消除外界干擾。公用工程裝置現(xiàn)場使用了一臺(tái)EJA118w雙法蘭液位變送器,控制室采用24 VDC穩(wěn)壓電源供電,將信號(hào)引入常規(guī)調(diào)節(jié)器,構(gòu)成一個(gè)常規(guī)調(diào)節(jié)回路,并在測量回路中串聯(lián)接人一臺(tái)記錄儀、一臺(tái)液位高(H)限報(bào)警設(shè)定器和一臺(tái)液位低(L)限報(bào)警設(shè)定器。EJA智能變送器應(yīng)用回路如圖1所示。6tS壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
    在安裝前,采用BRAIN協(xié)議的BT200通信器對(duì)變送器、線路和回路中的其他儀表進(jìn)行了校驗(yàn),顯示一切正常。但將智能變送器安裝到現(xiàn)場,投用后發(fā)現(xiàn)智能變送器工作不穩(wěn)定。當(dāng)液位在85%以下時(shí),控制回路尚能正常調(diào)節(jié);但當(dāng)液位超過85%時(shí),現(xiàn)場水罐溢流,調(diào)節(jié)器液位指示在80%處波動(dòng),回路電流不再隨被測參數(shù)值的增加而增加,變送器出現(xiàn)了故障。用 BT200通信器進(jìn)行檢查,診斷信息為通信故障。于是我們?cè)囍鴮⒂涗泝x刪除,發(fā)現(xiàn)用BT200通信恢復(fù)正常,智能變送器的工作也恢復(fù)正常,即使回路電流達(dá)到或超過20 mA也能正常工作。據(jù)此我們判斷是記錄儀造成了智能變送器不能正常工作,可是,再次檢查后發(fā)現(xiàn)記錄儀也是好的。6tS壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
  由此可見,刪除記錄儀只是減少了回路的負(fù)載電阻,而整個(gè)回路的供電和儀表的連接順序都沒有改變。負(fù)載電阻的減少意味著變送器本身的供電電壓的提高。經(jīng)過分析可知,EJA智能變送器要求的供電電壓必須大于10.5V,并且回路供電電壓與負(fù)載電阻要滿足R=(U-10.5)/0.0236。供電電壓和負(fù)載電阻的關(guān)系如圖2所示。6tS壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
    圖2中:陰影部分為BT200與變送器的可通信范圍。當(dāng)電源電壓為24V時(shí),#大外接負(fù)載為570Ω。變送器的供電電壓必須大于16.4V,負(fù)載電阻必須大于25Ω, BT200才能與變送器通信。現(xiàn)場測量線路電阻為15Ω左右,各負(fù)載的電阻都為25Ω。6tS壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
  當(dāng)液位超過85%時(shí),變送器的供電電壓為:6tS壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
  24-16×85%×(250+250+250+250+15)=10.2 V<10.5V (l)6tS壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
  由此可知,要使變送器正常工作,關(guān)鍵是增加其電壓,使之大于10.5V。增加電壓可以通過降低回路負(fù)載電阻的辦法來解決,而由于回路負(fù)載電阻已固定,所以只有提高穩(wěn)壓電源的電壓。#后將穩(wěn)壓電源的電壓調(diào)到30V,變送器工作穩(wěn)定,通信正常。6tS壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
  1.2 ST300智能變送器的應(yīng)用6tS壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
  在裝置DCS改造過程中,我們采用了美國Honeywell公司的DCS和智能變送器。根據(jù)本安防爆的要求,選用了P+F類型的安全柵。智能變送器用兩芯屏蔽電纜連接到安全柵上,經(jīng)過安全柵再連接到與DCS的AI卡相連的端子組件FTA上。 智能變送器與DCS連接回路接線如圖3所示。6tS壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
    圖3所示的接線方式支持4~20mA模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)傳遞[4]。對(duì)每臺(tái)智能變送器進(jìn)行了校驗(yàn)并安裝到現(xiàn)場后,聯(lián)校時(shí)發(fā)現(xiàn)智能變送器工作不穩(wěn)定,但檢查線路、FTA、安全柵等硬件均正常。當(dāng)被測參數(shù)較大時(shí),回路電流就不再隨被測參數(shù)值的增加而增加,則變送器出現(xiàn)故障,此時(shí),用遵循DE協(xié)議的SFC通信器檢查,診斷信息為HI RES/LOW VOLT,表明回路負(fù)載電阻太大或變送器供電電壓太低。試著刪除安全柵后,智能變送器的工作恢復(fù)正常,即使回路電流達(dá)到或超過20mA也能正常工作。經(jīng)測量,線路電阻為15Ω左右、FTA信號(hào)采樣電阻為250Ω、限流電阻為145Ω、安全柵電阻約為330Ω,所以在回路中,負(fù)載電阻=740Ω。6tS壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
  智能變送器的電壓與電阻關(guān)系如圖4所示。負(fù)載電阻R=(U-10.8)/0.0218,供電電壓U=24 VDC,變送器要求的#大負(fù)載電阻必須共605.5Ω, 顯然740Ω超過了額定的605.5Ω阻值。由于無法再提高FTA的輸出電壓,導(dǎo)線電阻和FTA采樣電阻降低比較困難,并且安全柵是從安全角度考慮設(shè)置的,也不能任意取消,所以,只有降低回路負(fù)載電阻,才能滿足變送器的通信和使用要求。6tS壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
    通過查閱Honeywell公司的DCS用戶手冊(cè)可知,145Ω電阻在測量變送回路中起限流保護(hù)作用。將FTA上的145Ω限流電阻用烙鐵焊接時(shí),用焊接銅導(dǎo)線作短路處理,在此回路中不會(huì)影響 FTA 的安全運(yùn)行,實(shí)施后變送器運(yùn)行恢復(fù)正常[2]。6tS壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
  從圖4可以看出,智能變送器電路啟動(dòng)的基本供電電壓大于10.8V。在供電電壓為16.28V時(shí),回路負(fù)載電阻不能超過250Ω,變送器可以正常工作。6tS壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
  陰影部分為Honeywell DE通信協(xié)議的智能終端與變送器的可通信范圍,在回路中至少要有250Ω的回路負(fù)載電阻,變送器本身的供電電壓必須大于16.28VDC,否則智能終端與變送器不能正常通信。6tS壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
  為進(jìn)一步分析智能變送器應(yīng)用中的儀表供電和阻抗匹配問題,shou先需要了解智能變送器(以EJA為例)的基本工作原理。EJA智能變送器是由單晶硅諧振式傳感器上的兩個(gè)H形振動(dòng)梁分別將差壓、壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào),送到脈沖計(jì)數(shù)器,再將頻率之差直接傳遞至CPU進(jìn)行信號(hào)處理;經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為與輸人信號(hào)相對(duì)應(yīng)的4-20mA DC的輸出信號(hào),并在模擬信號(hào)上疊加一個(gè)BRAIN/HART數(shù)字信號(hào)進(jìn)行通信。膜盒組件中內(nèi)置特性修正存儲(chǔ)器存儲(chǔ)傳感器的環(huán)境溫度、靜壓,輸入輸出特性修正經(jīng)CPU運(yùn)算的數(shù)據(jù)[7] 。通過I/O口與外部設(shè)備(如手持智能終端BT200或BT275以及DCS中的帶通信功能的I/O卡)以數(shù)字通信方式傳遞數(shù)據(jù),數(shù)字信號(hào)疊加在4-20mA信號(hào)線上,對(duì)4-20mA信號(hào)不產(chǎn)生任何擾動(dòng)影響[6]。6tS壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
  智能變送器在現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用中,#常遇到的就是儀表供電和阻抗匹配問題,除EJA和智能變送器外,其他的智能變送器也存在同樣的問題。如Rosemount的3051智能變送器#大負(fù)載電阻和供電電壓也要滿足如圖5所示的對(duì)應(yīng)關(guān)系,即R=43.5×(U-10.5),還要求直流電源的紋波應(yīng)小于2%,對(duì)于CSA認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的變送器,其供電電壓還不能超過42.4V。可見,智能變送器都對(duì)#低工作電壓的幅值和負(fù)載電阻有嚴(yán)格要求,應(yīng)用中也需要特別注意。6tS壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
  3 結(jié)束語6tS壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
  在使用和維護(hù)過程中,要認(rèn)真閱讀智能變送器和DCS系統(tǒng)資料;對(duì)現(xiàn)場儀表和DCS系統(tǒng)正常運(yùn)行的技術(shù)要求須做深人細(xì)致的探討;并結(jié)合工作實(shí)際,發(fā)揮儀表工程技術(shù)人員的智慧,處理好智能變送器的供電和阻抗匹配問題,從而為提高儀表維護(hù)水平,為智能變送器的推廣使用,也為提高石油化工生產(chǎn)的自動(dòng)化水平創(chuàng)造條件。6tS壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

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