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壓力變送器

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空盒氣壓表檢定壓力控制器的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

作時(shí)間:2019-06-29  來源:上海市計(jì)量測試技術(shù)研究院  作者:茅曉晨
   
摘要:詳細(xì)介紹空盒氣壓表氣壓示值誤差和溫度系數(shù)的檢定過程,分析示值檢定箱執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣動(dòng)工作原理,整理出PLC的控制變量表,并應(yīng)用PID功能模塊實(shí)現(xiàn)壓力自動(dòng)調(diào)節(jié),空盒氣壓表檢定設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)氣壓示值和溫度系數(shù)的自動(dòng)檢定,提高儀表檢定、校準(zhǔn)的工作效率以及操作準(zhǔn)確度,簡化計(jì)量工作流程,降低工作強(qiáng)度,保障科研生產(chǎn)任務(wù)的順利進(jìn)行。
空盒氣壓表檢定設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)氣壓示值和溫度系數(shù)的自動(dòng)檢定,提高儀表檢定、校準(zhǔn)的工作效率以及操作準(zhǔn)確度,簡化計(jì)量工作流程,降低工作強(qiáng)度。
1空盒氣壓表檢定
1.1動(dòng)作過程
壓力控制的動(dòng)作過程為:設(shè)備啟動(dòng)時(shí)真空泵、DT1高壓電磁閥、DT2低壓電磁閥都給電。泵的DT1高壓電磁閥用于給后端增加壓力,而DT2低壓電磁閥用于給后端減小壓力。需要注意的是,高壓和低壓兩側(cè)各有一個(gè)節(jié)流閥,分別用來調(diào)節(jié)正負(fù)氣壓流量的(規(guī)程要求5hPa/min),氣體流量的大小直接影響氣壓室的壓力值精度和穩(wěn)定性[1]。
1)當(dāng)箱內(nèi)氣壓<檢定點(diǎn)氣壓時(shí),真空泵對(duì)DT1高壓電磁閥加壓,當(dāng)箱內(nèi)氣壓達(dá)到預(yù)先設(shè)定的高壓緩沖罐氣壓時(shí)示值檢定箱氣動(dòng)原理圖(略高于檢定點(diǎn)),真空泵和DT1高壓電磁閥斷電,同時(shí)打開DT3高壓穩(wěn)定閥,使得高壓緩沖罐和箱內(nèi)氣壓相通,以調(diào)節(jié)箱內(nèi)氣壓。當(dāng)箱內(nèi)氣壓達(dá)到設(shè)定點(diǎn)時(shí),使DT3高壓穩(wěn)定閥關(guān)閉,箱內(nèi)進(jìn)入保壓階段,達(dá)到一定時(shí)間后進(jìn)行電磁鐵敲擊,再進(jìn)行送檢空盒氣壓表讀數(shù)。
2)當(dāng)箱內(nèi)氣壓>檢定點(diǎn)氣壓時(shí),真空泵對(duì)DT2低壓電磁閥減壓;當(dāng)箱內(nèi)氣壓達(dá)到預(yù)先設(shè)定的低壓緩沖罐氣壓時(shí)(略低于檢定點(diǎn)),真空泵和DT2低壓電磁閥斷電,同時(shí)打開DT4低壓穩(wěn)定閥,使得低壓緩沖罐和箱內(nèi)氣壓相通,以調(diào)節(jié)箱內(nèi)氣壓。當(dāng)箱內(nèi)氣壓達(dá)到設(shè)定點(diǎn)時(shí),使DT4低壓穩(wěn)定閥關(guān)閉,箱內(nèi)進(jìn)入保壓階段,達(dá)到一定時(shí)間后進(jìn)行電磁鐵敲擊,再進(jìn)行送檢空盒氣壓表讀數(shù)。
1.2控制變量
根據(jù)圖1所示的檢定箱氣動(dòng)原理圖,可以整理歸納出要控制的節(jié)點(diǎn)類型[2]。
DO1:真空泵繼電器
DO2:DT1高壓閥繼電器
DO3:DT2低壓閥繼電器
DO4:DT3高壓穩(wěn)定閥繼電器
DO5:DT4低壓穩(wěn)定閥繼電器
DO6:電磁鐵繼電器(手動(dòng))
檢定系統(tǒng)軟件界面圖
AI1:高壓緩沖罐壓力傳感器
AI2:低壓緩沖罐壓力傳感器
AI3:氣壓箱壓力傳感器
AI4:氣壓箱溫度傳感器
AI5:氣壓標(biāo)準(zhǔn)器(mA或者232輸出)
檢定設(shè)備可對(duì)3種氣壓儀器進(jìn)行檢定:
1)空盒氣壓表,包括平原空盒表(800hPa~1050hPa)檢定點(diǎn)依次為:1050、1010、960、910、860、810、800、810、860、910、960、1010、1050,共13個(gè)檢定點(diǎn)。高原空盒表(500hPa~1050hPa),檢定點(diǎn)依次為:1050、1010、960、910、860、810、760、710、660、610、560、510、500、510、560、610、660、710、760、810、860、910、960、1010、1050,共25個(gè)檢定點(diǎn)。
2)空盒氣壓計(jì),檢定過程同樣是高壓至低壓再至高壓(900hPa~1050hPa),檢定點(diǎn)依次為:1050、1010、960、900、960、1010、1050,共7個(gè)檢定點(diǎn)。
3)振筒類氣壓儀,檢定裝置預(yù)留了多個(gè)機(jī)械分支口與氣壓箱相通以放便檢定連接。
因此,控制系統(tǒng)與檢定點(diǎn)對(duì)應(yīng)的變量表包括:m總檢定點(diǎn)數(shù)、n換向點(diǎn)數(shù)、P[m]逐個(gè)檢定點(diǎn)氣壓值。由于被檢氣壓表沒有電信號(hào)接口,需要人工輸入各個(gè)被檢表的示值。
1.3溫度系數(shù)
空盒氣壓表附屬溫度表標(biāo)度范圍為-11.0℃~41.0℃,#大允許誤差為±1.0℃。溫度系數(shù)Kt用公式求出:Kt=(∆P1-∆P2)/(t1-t2)(hPa/℃,取兩位小數(shù))式中:∆P1在高溫點(diǎn),標(biāo)準(zhǔn)氣壓值和空盒氣壓表、空盒氣壓計(jì)氣壓示值的氣壓差值,hPa;∆P2在高溫點(diǎn),標(biāo)準(zhǔn)氣壓值和空盒氣壓表、空盒氣壓計(jì)氣壓示值的氣壓差20190629143901.jpg值,hPa;t1高溫點(diǎn)的溫度值,℃;t2低溫點(diǎn)的溫度值,℃。具體溫度系數(shù)的數(shù)值要求范圍見《JJG272-2007空盒氣壓表和空盒氣壓計(jì)檢定規(guī)程》表1中的內(nèi)容[3,4]。
2PID控制原理
PID控制包括定位點(diǎn)設(shè)置、偏差計(jì)算、比例控制、積分控制和微分控制。PID控制算法包括IND和ISA兩種方式:
CVout=(Kp*Error)+(Ki*Error*dt)+(Kd*Derivative)+CVBias
CVout=Kp*(Error+(Error*dt/Ti))+(Td*Derivative)+CVBias
Derivative
dt是測量時(shí)間,Derivative是導(dǎo)數(shù)值,可以為(當(dāng)前誤差-以前誤差)/dt,也可以配置為(當(dāng)前測量值-以前測量值)/dt,Ti是積分時(shí)間,Td是微分時(shí)間。K是按PVstep/Cvstep計(jì)算開環(huán)增益。Kp是比例增益,#終反饋給系統(tǒng)的錯(cuò)誤值的數(shù)量。Ki是積分增益,時(shí)間越快,積分部分的增益就越大。Kd是導(dǎo)數(shù)增益,表示有多少變化率反饋給系統(tǒng)。SP是設(shè)定點(diǎn),為需要達(dá)到和維護(hù)的值。PV是過程變量,為過程的測量輸出的壓力值。CV是控制變量,將PID函數(shù)應(yīng)用于控制過程的結(jié)果,而這個(gè)值包含比例、積分、微分和偏置的分量[5]。
IND方式采用標(biāo)準(zhǔn)PID算法,調(diào)節(jié)效果更精que,適用于專家級(jí)或精度要求嚴(yán)格的項(xiàng)目。而ISA方式調(diào)節(jié)簡單、快速,但精度效果一般,適用于初級(jí)應(yīng)用或精度要求一般的項(xiàng)目。在一些典型的工業(yè)過程控制中,往往需要控制一個(gè)過程參數(shù),如溫度或壓力值,可以應(yīng)用開環(huán)控制。
在這樣的系統(tǒng)中,控制器接收來自用戶的設(shè)定值。然控制過程圖后控制器生成一個(gè)值再發(fā)送,稱為控制變量。而所需的參數(shù)是流程變量,它根據(jù)流程控制器發(fā)送的值進(jìn)行更改。流程控制器無法確定流程是否實(shí)際生成了正確的流程變量[6]。
在要求響應(yīng)速度的許多情況下,這就足夠了。但這些假設(shè)往往是不正確或不準(zhǔn)確的。大多數(shù)過程控制系統(tǒng)使用閉環(huán)反饋,也做閉環(huán)系統(tǒng)。動(dòng)作的控制器稱為比例控制器。實(shí)際上,誤差實(shí)際上是全范圍誤差的一部分(通常用百分比表示)?刂七^程需要更長的時(shí)間,但是完全控制失”導(dǎo)致的鍋爐MFT。經(jīng)分析,C煤粉層未投用、燃?xì)鈱游赐队,點(diǎn)火記憶這3個(gè)條件都輸出為“1”。鍋爐在運(yùn)行過程中僅有A、B磨煤機(jī)運(yùn)行,即A、B兩層煤粉層投用,在圖11鍋爐燃料喪失邏輯中輸出為“0”。
查A煤層和B煤層運(yùn)行過程中的8個(gè)火檢信號(hào)的歷史趨勢。在同一時(shí)刻,兩個(gè)煤層各有兩個(gè)火檢信號(hào)消失,即不滿足圖9中煤層火檢有火(4取3)條件,即A煤層和B煤層未投用,即滿足圖11鍋爐燃料喪失邏輯。因此,導(dǎo)致MFT,鍋爐停止運(yùn)行。
5.2火檢信號(hào)聯(lián)鎖變更過
由5.1節(jié)的事故原因分析可知,鍋爐MFT主要原因是投用的A、B兩煤層中,各有兩個(gè)火檢信號(hào)丟失,判斷火檢信號(hào)(4取2)無火,即煤層不能投用。與火檢信號(hào)參與“磨機(jī)跳閘”邏輯中,火檢信號(hào)(4取3)無火的邏輯沖突,即整體邏輯不嚴(yán)密,存在漏洞。
在FSSS中,“鍋爐燃料喪失”與“全爐膛滅火”都使用了火檢信號(hào),屬于重復(fù)使用。
因此,將“煤層投用”邏輯中的火檢判斷條件取消,即可以保證鍋爐更加平穩(wěn)運(yùn)行。
6火檢探頭維護(hù)
由上述文章闡述可知,火檢信號(hào)是FSSS的判斷條件之一;鹧鏅z測器的探頭安裝在鍋爐爐膛內(nèi),處于1000℃以上的輻射熱中,火檢探頭較容易損壞。因此,需要工藝控制人員與儀表維護(hù)人員共同努力保證火焰檢測器輸出信號(hào)的準(zhǔn)確性。
6.1工藝控制
火檢冷卻風(fēng)機(jī)運(yùn)行,不斷提供冷卻風(fēng)給火檢探頭降溫,是保證火檢探頭壽命和準(zhǔn)確度的措施之一。特別注意的是:在鍋爐開車之前火檢風(fēng)機(jī)必須運(yùn)行;鍋爐停車之后,火檢風(fēng)機(jī)運(yùn)行直至爐膛溫度降至常溫。
6.2儀表維護(hù)
鍋爐在運(yùn)行過程中,若是發(fā)現(xiàn)火檢信號(hào)不穩(wěn)定,儀表人員切除火檢信號(hào)參與的控制后,拆卸火檢探頭,清洗光學(xué)鏡頭組,使火檢探頭更準(zhǔn)確地聚焦火焰信號(hào)。當(dāng)鍋爐停車后,若火檢風(fēng)機(jī)故障,可拆除火檢探頭避免高溫輻射熱損壞火檢探頭。
7小結(jié)
本文對(duì)火焰檢測器的結(jié)構(gòu)、原理進(jìn)行介紹說明,對(duì)火焰檢測器在天盈石化鍋爐上的應(yīng)用和維護(hù)從各個(gè)方面進(jìn)行闡述,并描述具體事故,分析說明鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵是火檢信號(hào)參與FSSS控制邏輯的嚴(yán)密性和火焰檢測器信號(hào)輸出的準(zhǔn)確性。本文關(guān)于火焰檢測器在鍋爐上的使用及維護(hù)具有一定的指導(dǎo)意義。
 
 
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