佘順武?。ù髴c油田技術(shù)監(jiān)督中心）

防護類儀表自動批量校準技術(shù)的研究

佘順武（大慶油田技術(shù)監(jiān)督中心）

防護類儀表是本安系統(tǒng)中的不可或缺的組成元件[1]，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用；但該類儀表常規(guī)校準技術(shù)自動化程度不高，生產(chǎn)廠家或計量檢測機構(gòu)都是對單個儀表進行測量，存在工作效率低、勞動強度大、數(shù)據(jù)處理繁瑣等問題。利用多路信號發(fā)生器、AI模塊和工控機同時對多臺儀表進行信號發(fā)送、采集和數(shù)據(jù)計算處理，與通訊系統(tǒng)預(yù)留輸出接口，實現(xiàn)了校準原始記錄自動存儲和校準證書自動打印。目前，防護類儀表批量校準裝置已研發(fā)成功，填補了檢測行業(yè)空白，大大節(jié)省了校準時間和勞動力，節(jié)能降耗效果明顯。

防護類儀表；安全保持器；批量校準技術(shù)；研究

引言

防護類儀表中的安全保持器是1種安裝在安全場所的本質(zhì)安全型防爆儀表的關(guān)聯(lián)設(shè)備，它是介于現(xiàn)場設(shè)備與控制室設(shè)備之間的1個限能電路。當(dāng)本安防爆系統(tǒng)的本安儀表發(fā)生故障時，安全保持器能夠?qū)⒖刂剖夜┙o現(xiàn)場儀表的電能量限制在既不能產(chǎn)生足以引爆危險氣體的火花，又不能產(chǎn)生足以引爆危險氣體的儀表表面溫度，從而消除了引爆源，確保現(xiàn)場設(shè)備、人員和生產(chǎn)的安全。

要保證安全保持器的計量性能準確可靠，須對此類儀表進行定期校準。目前，國內(nèi)生產(chǎn)廠家和校準機構(gòu)仍然采用單臺逐件校準方式[2]（圖1）進行。隨著油田對安全的逐漸重視，安全保持器在油田應(yīng)用越來越廣泛，其校準工作量也越來越大；而單臺逐件校準方式由于存在工作效率低、勞動強度大的缺點，已不適應(yīng)校準工作需求。為此，研制了1臺自動化程度高，同時校準數(shù)量多，校準過程遵循Q/ SY DQ 1020—2004《安全保持器的校準方法》的自動批量校準裝置，實現(xiàn)了對安全保持器校準過程、數(shù)據(jù)處理和證書打印的批量化和自動化。

1　防護類儀表自動批量校準裝置工作原理及其構(gòu)成

防護類儀表自動批量校準裝置是1套安全類儀表校準系統(tǒng)，其工作原理（圖2）是：由標準信號發(fā)生器給安全保持器輸入24路標準電流信號，多路輸出直流穩(wěn)壓電源給被校準儀表供電，PLC采集24臺被校準的安全保持器的輸出信號，工控機對24路輸入和輸出電流信號自動進行基本誤差、回程誤差的計算和數(shù)據(jù)處理，生成校準原始記錄，并將校準結(jié)果上傳至證書打印系統(tǒng)。

圖1　安全保持器常規(guī)校準流程

圖2　安全保持器批量校準原理

安全保持器批量校準系統(tǒng)由直流電源供給、數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸與通訊5部分組成。

1）直流電源供給：多路輸出直流穩(wěn)壓電源給被校準儀表供電。

2）數(shù)據(jù)輸入：輸入AC220×（1±0.1）V，50Hz；輸出4～20 mA（24路輸出，互相全隔離）；顯示方式為單路或多路可選，支持循環(huán)顯示；可設(shè)定校準時間，定點定時校準。

3）數(shù)據(jù)采集：信號源逐一向被校準儀表輸入4～20 mA恒定的電流信號，電流大小依次為4、8、12、16、20 mA，再由從高到低的順序反向輸入信號給被校準儀表。被校準儀表輸出的信號送給PLC中的AI模塊，再由校準軟件系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理。不完成上一個環(huán)節(jié)，則不能進行其他環(huán)節(jié)的操作（人為終止除外），如果完成此環(huán)節(jié)，則信息流自動進入下一個環(huán)節(jié)。自動采集（環(huán)境條件信息可手動填寫）校準過程中的被檢樣品數(shù)據(jù)，并根據(jù)選擇的校準方法自動進行數(shù)據(jù)處理及判別。

4）數(shù)據(jù)處理：利用組態(tài)王軟件進行數(shù)據(jù)處理。首先要進行檢測點結(jié)果的誤差處理，誤差的計算遵循安全保持器校準方法的規(guī)定。其次進行回程誤差的處理，回程誤差處理是正反行程的誤差相減除以儀表的量程，同樣要遵循安全保持器校準方法的規(guī)定。所有數(shù)據(jù)的處理利用有效的地址直接生成安全保持器的原始記錄。信息調(diào)入功能可根據(jù)待檢樣品的名稱等自動選擇所執(zhí)行的校準規(guī)程及校準方法（也可手工選擇）。在校準過程中能隨時查看校準規(guī)程及裝置流程，可根據(jù)校準情況開啟或關(guān)閉信號源、讀取數(shù)據(jù)等。

5）數(shù)據(jù)傳輸與通訊：將檢定數(shù)據(jù)及處理結(jié)果通過IP地址傳輸給信息系統(tǒng)服務(wù)器，即可實現(xiàn)證書的自動打印，無需人工記錄原始數(shù)據(jù)，杜絕了人工參與計算帶來的誤差。

2　現(xiàn)場應(yīng)用及經(jīng)濟效益

防護類儀表批量校準裝置研制成功后，在大慶油田技術(shù)監(jiān)督中心油氣水計量檢定站安裝并投入使用，進行了大量的試驗。裝置的檢測數(shù)據(jù)見表1。

人工校準1臺安全保持器的標準時間大概為30 min，其中包括機器預(yù)熱、接線、調(diào)試儀表、拆線等。如果使用批量校準裝置，提前給安全保持器等儀表預(yù)熱，不但節(jié)省了預(yù)熱時間和大量的接線拆線時間，而且1次可以校準多臺儀表。若裝置運行，不到40 min就可以校準24臺安全保持器，極大地提高了工作效率，減少了勞動強度。

表1　防護類儀表批量校準裝置自動檢測數(shù)據(jù)

3　結(jié)束語

通過開展防護類儀表自動批量校準技術(shù)的研究，實現(xiàn)了安全保持器自動批量校準、裝置的校準系統(tǒng)軟件與計量檢測綜合信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互。防護類儀表批量校準裝置的研發(fā)應(yīng)用，填補了安全類儀表批量校準領(lǐng)域的空白，提高了校準效率及質(zhì)量，提升了防護類儀表校準的自動化水平。通過運行實踐證明，使用此裝置大大節(jié)省了校準時間和勞動力，節(jié)能降耗效果明顯，為其他檢測儀表提供了可行性的研究方案，應(yīng)用前景十分廣闊。

[1]吉林化學(xué)工業(yè)公司儀表廠.安全柵:JJG（化）8—1989[S].北京:化學(xué)工業(yè)部,1990:123-133.

[2]大慶油田有限責(zé)任公司.安全保持器的校準方法:Q/SY DQ 1020—2004[S].大慶:大慶油田有限責(zé)任公司,2004:1-3.

（編輯李發(fā)榮）

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.06.006

佘順武，工程師，2015年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（電氣工程及其自動化專業(yè)），從事計量、標準化管理工作，E-mail：sheshw0459@cnpc.com.cn，地址：黑龍江省大慶市讓胡路區(qū)西賓路552號技術(shù)監(jiān)督中心標準化研究所，163453。

2016-01-19