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    用于穩定液位控制的冗余式雷達液位計數據搜聚办法的研究

    發表時間:2019-05-29   點擊次數:580 技術维持:1560-1403-222
    在工業生產中,雷達液位計被廣泛應用于各種復雜環境,常用于直接測量或控制系統作為反饋值測量。如果液位計發生故障,將導致測量失準而導致事故發生。冗余式液位計方法的引入可以很大程度上解決此類問題,該方法的研究對于穩定液位控制以及生產的安全性和連續性有著重要的意義。

    1引言
    当前,工業系統常用的液位計按工作真理主要分為直讀式、靜壓液位計、浮力式液位計、電氣式液位計、聲學液位計及雷達液位計,各種類型的液位計應用于差别的行業,特別是在油氣集輸儲運系統中,煤油、天然氣與伴生浑水要在各種生產設備和罐器中分離、存儲與處理,物位的測量與控制,對于保證生產和設備安详是至關重要的,否則會產生重大的事件。在工業自動控制系統中,液位計將液位信號通過各種方式轉化為直流電壓或電流信號,終被模擬量輸入模塊識別接收,作為測量顯示值或反饋量進入閉環控制系統參與自動控制,傳統的取值方式為單個設備取值,在閉環控制系統假若計量設備發生故障導致所控制設備失控而發生事件,而通過二進一出模擬量數據采撷主意運用于冗余式液位計數據收罗及控制方法的引入解決了這一問題。
    2背景介紹
    酒鋼選礦精礦脫水工序拔取國內冶金行業*次引入的GPJ-120加壓盤式過濾機,自動控制系統為羅克韋爾compacteLogix系列產品,儲漿槽液位的穩定控制是提高加壓過濾機運轉率的重要指標。因为工況條件發生變化「原設計介質為精煤,現濃度為60%鐵精礦」,儲漿槽液位控制經常發生失準現象,儲漿槽雷達液位計是由E+H的FM151型導波式雷達液位計來測量液位的,利用液位測量反饋值控制入料泵變頻器頻率,以此達到儲漿槽內液位穩定的目的。之所以選用此液位計是因為加壓過濾機在工作狀態下是密閉和真空環境,對液位計有著較高的環境要求。該液位計的優點在于可能用于真空,還能够用于大100bar的過壓,對電導率為100μS/cm或更高的介質,不需要標定。然而,在實際應用中由于液位計回波失真而導致的液位失控的事变發生,給生產的連續性造成了很大的影響。為了解決上述問題,引入了一種用于穩定液位控制的冗余式液位計數據搜聚办法,此办法對于提高類壓過濾機復雜環境下的液位穩定性有著重要意義,在其它環境液位自動控制有著重要的指導意義。

    超聲波液位計

    3故障的原因及解決的方法

    3.1故障產生的原因
    自投入生產以來,前期儲漿槽液位計運行過程中出現的主要問題為液位計入液部位(導波桿)掛漿較多影響液位的測量,需要周期性清理。加壓過濾機從開始啟機到運轉正常過程中液位落差很大(一般為300~680mm之間),啟機時需要手動將液位打到360mm以上才能轉入正常運行狀態,由于受環境限制只能選用FM151型的液位計,該雷達液位計有效測量高度為L=800mm,屏蔽段長度L3=100mm,安裝不能太高或太低,太低會導致液位計表頭淹沒進水或出現回波失真現象,太高會導致低液位無法精確測量和液位計無法安裝的現象存在。另外,液位計測量經常發生失準現象,此種情況和工況條件也有一定關系,由于加壓過濾機內相對濕度大,且運行時艙內壓力變化很大,液位計安裝位置過低會導致液位測量進入盲區范圍的現象存在[4]。單個液位計測量取值,對雷達液位計的依靠太大,由于該加壓過濾機儲漿槽較小,入料泵單位時間內打入的礦漿很多,一旦發生故障后無可靠的備用設備可供參考修正,導致加壓過濾機液位控制進入失控狀態,對系統的穩定性影響很大,這也是導致故障頻發影響生產的重要因素[5]。

    3.2新方法可行性分析
    通過對雷達液位計性能參數解析,FM151型液位計為輸出兩線制4~20mA信號,測量值正常情況響應時間為t≤0.3s,SIL操作模式下t≤0.5s,如下圖一所示。另外,通過對二進一出模擬量搜聚系統模擬量輸入模塊采樣時間分析和模擬量輸入模塊數字濾波功能分析,全体不妨達到工況液位調節的時間要求和采樣要求,因此對采樣和數據通訊無任何影響[6]。況且羅克韋爾系統模擬量輸入模塊有速率報警功能,當兩個時間間隔的傳輸速率差值設定值時會報警指点,這樣保證了數據的飞快傳輸。


    4具體實施方法
    4.1基本系統構成
    在加壓過濾機儲漿槽使用時,需在原有控制系統的基礎上改造。該系統主要包孕冗余液位計,二進一出模擬量搜聚系統,控制模塊及供電系統。該主意在格外環境成果明顯,特別是針對液位波動大,環境身分相對尖刻而導致液位計故障頻發的區域,改造前后液位計安裝對譬喻圖二所示。


    超聲波液位計
    4.2基本原理
    用于穩定液位控制的冗余式液位計數據收罗及控制办法在于,兩個液位計安裝于区别的高度,通過兩進一出的模擬量采集想法將液位收罗控制系統,液位標定,當檢測任意一個液位發生不確定波動時,通過比較算法自動切換到另一個液位計計算,假使的液位猛然波動取值自動調節,倘若是液位計故障導致的突然波動,通過報警提醒操作人員手動切換到另一雷達液位計進入反饋調節狀態,在同一系統中標定,當檢測到液位波動時報警提示并自動脫離故障設備,這樣既保護了故障液位計不被溢出礦漿損壞,又保證了設備運行的連續性和穩定性,節省了故障處理時間,情況下由A液位計反饋值控制,當系統檢測到A液位計液位異常波動時,通過控制程序進行上位畫面報警提示并自動切換至B液位計投入反饋控制液位。可通過兩個差别的模擬量輸入通道進行數據搜集,在下位步调中再進行分别方法控制,以期實現不同工藝要求的控制。

    4.3該方法實施的優勢
    通過該主意的實施,灵验解決了運轉時出現雷達液位計回波失真而導致的礦漿外溢的生產变乱,能夠通過手動或自動解決液位計讀數失準的問題,避免了液位計故障停機時間,有效提高了生產連續性。其次,該想法可運用于復雜環境液位計失準的環境,可能用分别工作原理[7],甚至分歧型號的液位計進行冗余標定[8]。以此來袪除区别環境下液位計選型的難點。

    5結語
    隨著自動化系統的不斷升級,生產設備連續性和繁密性高,在關鍵部位的關鍵設備出現問題后不时導致整個生產線停滯,從而影響了生產運行本钱,這成為制約企業發展的重要障礙,本文通過實際問題的排查解析,結合相關設備理論考究試驗,準確實現數據搜聚,對于自動控制系統液位穩定控制有著重要的借鑒意義。


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