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液位计加入无线电信号传送技术改造的性价比

来源:编辑::发表时间:2018-03-23 09:59:14

 摘要:根据实际生产中冷却循环水仪表信号传输故障的情况,对其修复与改造的成本、性价比的稳定性、施工的难易程度等问题进行分析探讨,并制定相应的解决措施。

 
        无线电技术是通过无线电波传播信号的技术。无线电技术的原理在于,导体中电流强弱的改变会产生无线电电波。利用这一现象,通过调控可将信息加载于无线电波之上。当电波通过空间传播到达收信端,电波引起的电磁场变化又会在导体中产生电流。通过解调将信息从电流变化中提取出来,就达到了信息传递的目的。
 
1 现状及使用情况
        内蒙古兰太实业股份有限企业氯酸钠厂循环水系统至 DCS 控制柜的液位计、设备运行状态、控制等信号线,建厂埋地敷设后使用至今,由于受到土壤潮湿环境、其它设施施工的影响,部分信号电缆出现腐蚀、损坏现象,导致信号衰减,现场实际值与传送到DCS 的值有很大的误差和信号传输不过去的现象。在实际操作过程中,远传信号只能做为参考的依据,而不能当真实值来控制,且水池液位的自动补水,风机和泵的频率自动调控都不能实现,同时增加了水池溢流的安全隐患,易发生环境污染事件,还增加了员工的工作量,需现场进行确认和控制,运行稳定性差。
 
2 问题分析
        (1)地下信号电缆腐蚀与损坏。埋地信号线电缆由于在长期地下土质影响下腐蚀严重,自建厂以来已经 11 a 了。再加上近几年周边反复施工,部分信号线电缆被损坏,信号电缆接触不良。导致循环水系统信号向 DCS 系统传输失真,显示误差较大,稳定性不好。
        (2)计量仪器老化。液位计、温度计由于长年使用设备老化精度下将,投入式液位计选型不合适,不适用于露天水池且风沙较大的地区,水池底部易形成较多杂质,影响液位计的准确测量,最终导致信号传输不稳定。
        (3)外在荷载导致故障。电缆埋地环境潮湿;穿线管经过厂区两条主干道,重型车辆较多;地下管道因常年使用,经常性维修;项目新建、改造,地下管道、电缆施工等原因造成信号电缆故障。
 
3 解决问题
        (1)信号传输方式考虑有两种:埋地和无线传输(如表 1)。经过以上费用、施工难度和优缺点对比,重新敷设信号电缆施工难度较大,影响整个厂区车辆与生产的正常运行,对地下管网和电缆情况不是很明确,存在较大的施工安全隐患;采用无线传输方式设备容易安装,施工困难度很小,不影响整个厂区生产的正常运行,易维护维修,成本低。因此,经讨论决定更改传输方式———即用无线收发装置进行液位、状态与控制的传输。在循环水系统房外安装发射装置,在 DCS 室外安装接收装置,在同频的情况下信号就能很流畅的进行传送。
埋地与无线传输性价比
        (2)改善设备自身缺陷重新选型(见表 2)。原温度计因使用年限长,温度补偿性能较差,更换为248 罗斯蒙特温度计,提高了测量的准确性,提高运行稳定性降低维护成本,增强环境温度补偿性能,增加了自检功能,为后续的无线信号传输实施改造奠定基础。
 
        投入式液位变送器是基于所测液体静压与该液体高度成正比的原理,采用扩散硅或陶瓷敏感元件的压阻效应,将静压转成电信号,经过温度补偿和线性校正,转换成 4 -20mADC 标准电流信号输出,投入式液位变送器的传感器部分是直接投入到液体。液位计选型如表 3。
温度计选型
液位计选型
        超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波,由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的,它具有频率高、波长短、绕射现象小,特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大,尤其是在阳光不透明的固体中,它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波,碰到活动物体能产生多普勒效应。
 
        液位计改造前所使用的投入式液位计是变送器和传感器为一体的一体式液位计,安装地点在室外循环水池正上方现浇板上,经过打孔后,将传感器伸入水池沉降至底部,而当地风沙较大易进入水池形成累积,水中的杂质会堵塞传感器的测量孔或泥沙覆盖住,影响液位的正确测量。改造后选用分体式超声波液位变送器,变送器安装在室内,传感器安装在原液位计采样点,不直接接触水,靠声波来测量水池液位,既为人员的维护带来了方便,又精准测量液位,达到了预期目的。
 
4 改造后的效果
        此次改造在不影响停车、不影响正常运行的情况下进行完成的,运行与施工衔接良好,数据的测量与传输都达到了预期的目标,并且实现了因原设备测量与传输信号误差较大而不能实现的水位自动控制的连锁,同时很大程度上减少了人员的工作量,实现了集中控制。
 
5 结论
        通过采取以上措施,改变现场实际值与传送到DCS 的值有很大的误差和信号传输不过去的问题,减少了员工的工作量。同时,在当今工作、生活、电子系统应用中,对无线电信号传输的应用与依赖无处不在,随着无线通信技术的发展,必将对传统的信号传输与控制带来新的革命和进步。从模拟信号到数字信号;从有线传输到无线传输;从固定到移动,信号传输的可靠性和稳定性,在化工行业也将得到更大的提高,应用领域更大。
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