李學(xué)珍

中國(guó)電建集團(tuán)核電工程有限公司 山東濟(jì)南 250100

總線變送器在電力行業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，特別是在近幾年，大部分百萬(wàn)機(jī)組都應(yīng)用了總線技術(shù)?，F(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)是一種數(shù)字式通信網(wǎng)絡(luò)，使過(guò)去采用點(diǎn)到點(diǎn)式的模擬量信號(hào)傳輸變?yōu)槎帱c(diǎn)一線的數(shù)字式傳輸，大幅度減少了系統(tǒng)中的模擬信號(hào)，消除了回路的誤差。而且全數(shù)字化雙向通信提高了系統(tǒng)的測(cè)量和控制精度，也使系統(tǒng)組態(tài)和調(diào)試更加方便。除此以外總線技術(shù)還能節(jié)省大量電纜，減少前期投資，有良好的經(jīng)濟(jì)效益。變送器是工業(yè)過(guò)程壓力，流量參數(shù)的測(cè)量和控制的重要設(shè)備，關(guān)系著電廠的安全可靠運(yùn)行，因此總線變送器的應(yīng)用是發(fā)展的大趨勢(shì)而且在電廠的運(yùn)行中承擔(dān)著非常重要的作用。

1 總線變送器校驗(yàn)的工藝原理

按現(xiàn)場(chǎng)總線接線規(guī)定給變送器添加一個(gè)資源塊和一個(gè)轉(zhuǎn)換器塊，使用組態(tài)軟件建立一個(gè)最小系統(tǒng)。接通電源，使變送器正常顯示，設(shè)備通訊口的從站地址可通過(guò)按鈕在液晶板上進(jìn)行設(shè)置系統(tǒng)或通過(guò)設(shè)備硬件按鈕設(shè)置；登錄被標(biāo)定變送器的識(shí)別號(hào)（ID），令系統(tǒng)和變送器實(shí)現(xiàn)通信。

按工程需要設(shè)置變送器量程，給變送器一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)壓力源，將監(jiān)視器上壓力值與標(biāo)準(zhǔn)器壓力值進(jìn)行對(duì)比，誤差在允許范圍內(nèi)即可判定變送器合格[1]。

2 施工工藝流程

如圖1所示是一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線變送器校驗(yàn)施工工藝流程圖。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)總線變送器校驗(yàn)施工工藝流程圖

3 施工準(zhǔn)備

3.1 基礎(chǔ)準(zhǔn)備

3.1.1 技術(shù)準(zhǔn)備

對(duì)校驗(yàn)人員進(jìn)行技術(shù)交底，掌握變送器檢定規(guī)程，數(shù)字壓力計(jì)檢定規(guī)程，校驗(yàn)人員經(jīng)培訓(xùn)持證上崗。

3.1.2 測(cè)量器具和工器具準(zhǔn)備

根據(jù)被檢變送器的準(zhǔn)確度等級(jí)和測(cè)量范圍，選取合適的標(biāo)準(zhǔn)器。標(biāo)準(zhǔn)器包括整個(gè)檢定設(shè)備在內(nèi)的檢定時(shí)引入的擴(kuò)展不確定度不超過(guò)被檢壓力變送器最大允許誤差絕對(duì)值的1/4；對(duì)0.1級(jí)和0.05級(jí)被檢變送器，由此引入的擴(kuò)展不確定度不超過(guò)被檢壓力變送器最大允許誤差絕對(duì)值的1/3。

3.1.3 環(huán)境條件

檢測(cè)室內(nèi)溫度：20±5℃，每10min變化不大于1℃；相對(duì)濕度：45%-75%。所處環(huán)境應(yīng)無(wú)影響輸出穩(wěn)定的機(jī)械振動(dòng)；周?chē)卮艌?chǎng)外，應(yīng)無(wú)影響其正常工作的外磁場(chǎng)[2]。

3.2 校驗(yàn)前準(zhǔn)備

設(shè)備和備件變送器為達(dá)到熱平衡，必須在檢定條件下放置2h；準(zhǔn)確度低于0.5級(jí)的變送器可縮短放置時(shí)間，一般為1h。

4 密封性檢查

平穩(wěn)地升壓（絕壓或負(fù)壓變送器疏空），使壓力變送器測(cè)量室壓力達(dá)到測(cè)量上限值（或當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?0%的疏空度），關(guān)閉壓力源。密封15min，應(yīng)無(wú)泄漏。在最后5min內(nèi)通過(guò)壓力表觀察，其壓力值下降（或上升）不得超過(guò)測(cè)量上限值的2%（也可通過(guò)變送器輸出信號(hào)的等效變化來(lái)觀察）。

差壓變送器在進(jìn)行密封性檢查時(shí)，高低壓力容室連通，并同時(shí)引入額定工作壓力進(jìn)行觀察。

壓力變送器的測(cè)量部分在承受測(cè)量壓力上限時(shí)（差壓變送器為額定工作壓力），不得有泄漏現(xiàn)象。

5 設(shè)置變送器識(shí)別碼

總線變送器需設(shè)置通信地址，設(shè)置地址時(shí)要注意是使用十進(jìn)制還是十六進(jìn)制，一般有如下三種設(shè)置方式：①在變送器自帶的操作面板上設(shè)置；②通過(guò)變送器上的設(shè)備菜單設(shè)置；③通過(guò)廠家的軟件串口連接到變送器來(lái)設(shè)置。不同廠家變送器設(shè)置方式不同，但是都可以通過(guò)變送器本身的硬件按鈕完成設(shè)置，設(shè)置方法可參照變送器出廠說(shuō)明[3]。

6 系統(tǒng)組態(tài)

以某百萬(wàn)機(jī)組項(xiàng)目為例，工程采用的是和利時(shí)公司的K系列現(xiàn)場(chǎng)總圖如圖2所示

圖2 現(xiàn)場(chǎng)總線整體網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖

最小系統(tǒng)保留了總線基本功能，簡(jiǎn)化其結(jié)構(gòu)，涵蓋DCS系統(tǒng)的架構(gòu)、操作、組態(tài)、通訊、總線技術(shù)等，此外，系統(tǒng)具備DCS故障模擬的功能，模擬日常故障的處理。通過(guò)對(duì)企業(yè)過(guò)程自動(dòng)化廣泛采用的典型DCS控制硬件系統(tǒng)、DCS軟件系統(tǒng)的使用操作，了解掌握現(xiàn)代控制系統(tǒng)的體系及方法，掌握利用DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)工程控制的方法，提高學(xué)員的動(dòng)手能力和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。系統(tǒng)的組成如圖3所示。

圖3 最小化DCS系統(tǒng)組成

6.1 信號(hào)模擬裝置

信號(hào)模擬裝置集成有數(shù)字顯示儀表、指針儀表、開(kāi)關(guān)按鈕、蜂鳴器、電流電壓信號(hào)發(fā)生裝置以及接線孔。DCS采集模塊的輸入輸出端口均引到裝置面板上。輸入端口可以接接模擬信號(hào)輸入、開(kāi)關(guān)或按鈕等。輸出端口可以接到面板上的指示燈、數(shù)碼管和蜂鳴器等[4]。

6.2 DCS現(xiàn)場(chǎng)控制站

現(xiàn)場(chǎng)控制站是DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和過(guò)程控制的前端，主要完成數(shù)據(jù)采集、工程單位變換、開(kāi)閉環(huán)策略控制算法、過(guò)程量的采集和控制輸出、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)和診斷結(jié)果傳送到系統(tǒng)監(jiān)控網(wǎng)，并有完整的表征I/O模件及CPU運(yùn)行狀態(tài)提示燈。IO模塊包含全部典型模塊（模擬量輸入AI、模擬量輸出AO、開(kāi)關(guān)量輸入DI、開(kāi)關(guān)量輸出DO、熱電阻RTD、熱電偶TC等）。

6.3 操作員站

操作員站采用Windows操作系統(tǒng)，安裝操作員在線監(jiān)控軟件，運(yùn)行相應(yīng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控程序，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視和控制。最小系統(tǒng)組態(tài)完畢，按現(xiàn)場(chǎng)總線接線規(guī)定給變送器添加一個(gè)資源塊和一個(gè)轉(zhuǎn)換器塊，接通電源，使變送器正常顯示，登錄被標(biāo)定變送器的識(shí)別號(hào)（ID）。令系統(tǒng)和變送器實(shí)現(xiàn)通信，在線條件下將資源塊和轉(zhuǎn)換器塊的模式參數(shù)設(shè)成為“自動(dòng)—Auto”。變送器的接線及通訊如圖4所示。

圖4 總線變送器通訊示意圖

7校驗(yàn)步驟

7.1 變送器通訊并預(yù)熱

登錄被標(biāo)定變送器的識(shí)別號(hào)（ID），變送器應(yīng)能正常顯示，在計(jì)算機(jī)組態(tài)軟件上可以實(shí)時(shí)觀察變送器的壓力變化。系統(tǒng)檢測(cè)無(wú)誤后送電，預(yù)熱15min。

7.2 校驗(yàn)前的調(diào)整

校驗(yàn)前，首先讓變送器壓力值對(duì)應(yīng)測(cè)量范圍下限值，寫(xiě)入變送器下限值，然后將變送器升壓至測(cè)量范圍上限，寫(xiě)入變送器上限值，以此來(lái)調(diào)整變送器的測(cè)量范圍，同時(shí)將壓力變送器的阻尼值調(diào)整為0。如果改變變送器測(cè)量范圍需重復(fù)上述步驟。

7.3 加壓測(cè)試

在測(cè)量范圍內(nèi)均勻選擇檢定點(diǎn)，一般應(yīng)包括上下限值在內(nèi)不少于5各點(diǎn)。優(yōu)于0.1級(jí)及以上準(zhǔn)確度等級(jí)的壓力變送器應(yīng)不少于9點(diǎn)。

將變送器與壓力標(biāo)準(zhǔn)器、輸出負(fù)載及檢測(cè)裝置連接起來(lái)，并使導(dǎo)壓管中充滿傳壓介質(zhì)。從下限開(kāi)始平穩(wěn)地輸入壓力信號(hào)到各檢測(cè)點(diǎn)，讀取并記錄操作員站監(jiān)視器顯示的壓力值直至上限；然后反方向平穩(wěn)改變壓力信號(hào)到各個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，讀取并記錄顯示值直至下限。0.1級(jí)及以下的變送器進(jìn)行1個(gè)循環(huán)，0.1級(jí)以上的變送器進(jìn)行2個(gè)循環(huán)。

在檢測(cè)過(guò)程中不允許進(jìn)行零點(diǎn)和量程的調(diào)整，不允許輕敲或振動(dòng)變送器，在接近檢測(cè)點(diǎn)時(shí)，輸入壓力信號(hào)應(yīng)足夠慢，避免過(guò)沖現(xiàn)象。

7.4 測(cè)量誤差的計(jì)算

示值誤差為壓力變送器正、反行程各點(diǎn)的實(shí)際輸出值與各點(diǎn)理論輸出值之差；回程誤差為壓力變送器正反行程各點(diǎn)實(shí)際輸出值之差的絕對(duì)值。

誤差計(jì)算過(guò)程中數(shù)據(jù)處理原則：小數(shù)點(diǎn)后保留的位數(shù)應(yīng)以舍入誤差小于壓力變送器最大允許誤差的1/10為限。判斷壓力變送器是否合格應(yīng)以舍入后的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。

8 變送器的安裝接線

設(shè)備總線電纜的連接采用端子連接方式，單現(xiàn)場(chǎng)總線接口，連接方便，適用于PA總線接線盒接線方式。設(shè)備通訊口的從站地址可在就地通過(guò)按鈕在液晶板上進(jìn)行設(shè)置，地址設(shè)置完成后設(shè)備無(wú)需重新上電，設(shè)備菜單中可設(shè)置總線地址

9 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試

地址設(shè)置完畢后，即可通過(guò)集控室DCS畫(huà)面檢測(cè)到各總線變送器設(shè)備?？偩€變送器通訊后，可通過(guò)如下兩種方式進(jìn)行回路調(diào)試：①通過(guò)變送器自帶操作面板或按鈕，將顯示屏切換到測(cè)量的壓力值，輸入?yún)⒖級(jí)毫Γ藢?duì)集控室DCS畫(huà)面顯示；②斷開(kāi)總線變送器接線，使得該網(wǎng)段上此總線地址通訊中斷，核對(duì)集控室DCS畫(huà)面顯示。

10 結(jié)語(yǔ)

本方法科學(xué)合理，成熟可靠，提高了總線變送器校驗(yàn)、調(diào)試效率。經(jīng)實(shí)踐證明，變送器在試驗(yàn)室校驗(yàn)完成后安裝到現(xiàn)場(chǎng)，通訊正常，壓力顯示準(zhǔn)確，運(yùn)行良好，提高了施工效率和安全系數(shù)，縮短了施工工期，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。