1、警惕無(wú)線(xiàn)通訊對(duì)DCS的擾動(dòng)
目前，現(xiàn)場(chǎng)操作人員和儀表維護(hù)人員大都配有無(wú)線(xiàn)電對(duì)講機(jī)，頻段為13-470MHz，以建伍公司對(duì)講機(jī)某款為例，其發(fā)射功率為4.32W，在聲音最大(發(fā)射功率最強(qiáng))時(shí)對(duì)于lm遠(yuǎn)處的設(shè)備產(chǎn)生的電磁場(chǎng)強(qiáng)度為：
在0.5m遠(yuǎn)處產(chǎn)生的交流電磁場(chǎng)強(qiáng)度可達(dá)到29.18V/m。
某煉油廠儀表車(chē)間曾用對(duì)講機(jī)對(duì)儀表系統(tǒng)的擾動(dòng)作過(guò)試驗(yàn)，擾動(dòng)源采用建伍公司某款對(duì)講機(jī)，測(cè)試用萬(wàn)用表在控制室內(nèi)串接在被測(cè)回路上，對(duì)講機(jī)在室外進(jìn)行試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)儀表的表蓋及電氣連接部位密封良好。試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。因此，應(yīng)嚴(yán)格規(guī)定使用對(duì)講機(jī)必須距儀表或DCS設(shè)備lm以上；此外，雷達(dá)、氬弧焊和超聲波設(shè)備等均會(huì)對(duì)DCS系統(tǒng)造成擾動(dòng)，使用這些設(shè)備時(shí)都應(yīng)遠(yuǎn)離DCS設(shè)備。
表1 電磁波干擾的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)
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儀表 |
儀表誤差 |
儀表制造廠 |
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測(cè)試距離＜0.5m |
0.5＜測(cè)試距離＜1.5m |
1.0＜測(cè)試距離＜1.5m |
測(cè)試距離＞1.5m |
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1151變送器 |
大于40% |
大于10% |
可忽略 |
可忽略 |
ROSEMOUNT |
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ST3000變送器 |
大于40% |
可忽略 |
可忽略 |
可忽略 |
HONEYWELL |
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EJA變送器 |
大于40% |
可忽略 |
可忽略 |
可忽略 |
川儀橫河 |
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大于40% |
可忽略 |
可忽略 |
可忽略 |
昌暉儀表 |
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DCS（TDC-3000） |
誤動(dòng)作 |
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HONEYWELL |
2、防止由保護(hù)接地引入的擾動(dòng)
(1)接地體的設(shè)置從抑制擾動(dòng)的觀點(diǎn)出發(fā)，防止電力系統(tǒng)對(duì)儀表系統(tǒng)的擾動(dòng)，將兩個(gè)系統(tǒng)的接地完全分開(kāi)，各自設(shè)置接地體，對(duì)儀表和DCS系統(tǒng)的抗干擾是有利的；但從工程的觀點(diǎn)來(lái)看，有以下不利之處：
①單獨(dú)設(shè)置接地體投資大，安裝維護(hù)麻煩。
②儀表單獨(dú)設(shè)置接地體，由于接地網(wǎng)小，抗擾動(dòng)能力差，易受地電位差的影響，當(dāng)出現(xiàn)大的電機(jī)投運(yùn)和雷電，極易受雜散波影響而引起電位波動(dòng)，從而引起DCS及儀表誤動(dòng)作。
③在爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所，由于有地電位差的存在，不同接地點(diǎn)的設(shè)備意外直接或間接接觸時(shí)，可能產(chǎn)生電火花引起爆炸。為防止這種情況發(fā)生，要求各接地點(diǎn)電位接近或相等。
DCS設(shè)備采用的是220VAC單相交流電，如果采用三相交流隔離變壓器或UPS供電時(shí)，變壓器的次級(jí)或UPS的輸出應(yīng)采取三相四線(xiàn)制星型(Y)結(jié)構(gòu)，并將三相負(fù)載均勻分配。其正確的做法如下：
①采用Y型結(jié)構(gòu)的三相四線(xiàn)制的隔離變壓器或輸出為三相四線(xiàn)制的UPS時(shí)，為避免由于負(fù)荷不平衡引起相位及電壓的漂移，給DCS造成擾動(dòng)，中線(xiàn)(零線(xiàn))必須接地。
②采用單相輸出的UPS或單相變壓器時(shí)：
a、如果DCS及儀表系統(tǒng)的保護(hù)地是與電氣統(tǒng)一接地網(wǎng)連在一起時(shí)，電源零線(xiàn)不可接地，應(yīng)將電源浮空，以避免電氣統(tǒng)一接地網(wǎng)對(duì)DCS的擾動(dòng)。
b、如果DCS及儀表系統(tǒng)采用獨(dú)立的保護(hù)地時(shí)，電源零線(xiàn)應(yīng)與系統(tǒng)保護(hù)地連在一起，以避免地電位差通過(guò)機(jī)殼對(duì)DCS產(chǎn)生擾動(dòng)。
(3)在中性點(diǎn)直接接地的低壓配電系統(tǒng)中，除另有規(guī)定者和移動(dòng)式用電設(shè)備外，零線(xiàn)應(yīng)在電源外接地，并且用電設(shè)備(DCS機(jī)柜等)應(yīng)采用接零保護(hù)。
3、正確地配置DCS的電源
化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《儀表系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)規(guī)范》HG/T 20513-2014 明確提出PLC、DCS、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用不間斷供電方式。UPS的選用應(yīng)注意以下問(wèn)題：
(1)UPS裝置內(nèi)應(yīng)有變壓穩(wěn)壓環(huán)節(jié)和維護(hù)旁路功能。維護(hù)旁路應(yīng)自變壓穩(wěn)壓環(huán)節(jié)后引出，或維護(hù)旁路單獨(dú)設(shè)穩(wěn)壓變壓器UPS內(nèi)部主電源與旁路電源具有自動(dòng)同步的功能。
(2)UPS有三入三出、三入單出、單入單出等多種型式。由于單相輸出的UPS容量有限，較大的UPS(大于15KVA者)大都是三入三出的型式。三相電源經(jīng)UPS處理后，其輸出相位的對(duì)稱(chēng)性取決于三相負(fù)載的對(duì)稱(chēng)程度，應(yīng)均勻分配UPS三相的負(fù)載，并應(yīng)選取具有相位調(diào)整功能的UPS。
(3)瞬斷時(shí)間。許多人以為UPS輸出是不可中斷的，這是一種誤解，實(shí)際上UPS內(nèi)部有幾種情況會(huì)造成輸出的中斷：
①主電源斷路后，后備電池放電也已結(jié)束，負(fù)載向旁路切換；
②UPS內(nèi)逆變器損壞，負(fù)載向旁路切換；
③負(fù)載電流超限，手動(dòng)向旁路或向逆變器切換。該切換時(shí)間應(yīng)小于DCS允許瞬斷時(shí)間(按小于3ms考慮)。
(4)當(dāng)負(fù)載向旁路電源切換時(shí)，由于動(dòng)力電源內(nèi)阻很小，一般不會(huì)造成電壓瞬間躍升，但負(fù)載返回到逆變器時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)瞬間電壓降落。
任何負(fù)載，只要能承受2ms的電壓瞬斷，就能承受初期(第一個(gè)半周期內(nèi))跌落27%的瞬變影響。例如ABB公司的M0D300系列最大允許瞬間電壓跌落小于15%，但要求降落9%時(shí)就應(yīng)該開(kāi)始回升，否則將對(duì)DCS造成極大的擾動(dòng)。因此，UPS的電壓瞬間跌落應(yīng)小于10%。
(5)正確選擇UPS結(jié)構(gòu)。目前，UPS結(jié)構(gòu)大同小異，基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。這種結(jié)構(gòu)的UPS設(shè)計(jì)有備用電源，備用電源來(lái)源于獨(dú)立的發(fā)電機(jī)組或獨(dú)立的供電線(xiàn)路。DCS用的UPS應(yīng)將主電源和備用電源同時(shí)接入，且主備電源之間能自動(dòng)進(jìn)行無(wú)擾動(dòng)切換。
(6)大型聯(lián)合石油化工裝置的DCS供電，應(yīng)采取UPS電源的充電和逆變環(huán)節(jié)冗余配置措施，以求UPS輸出穩(wěn)定，保證DCS安全運(yùn)行。
