昌晖仪表:影响DCS安全运行的扰动因素及处理对策

2016/12/11 15:31:40 人评论次浏览分类：调试维修文章地址：//www.e-cumulus.com/tech/1179.html

由于无线通讯设备的普遍使用，不正确的接地，电源系统配置不合理或不完善，都会影响DCS系统的安全运行，为此必须采取相应的对策，预防或消除这些影响。昌晖仪表工程师在本文对影响DCS系统安全运行的扰动因素及处理对策做详细阐述。

1、警惕无线通讯对DCS的扰动
目前，现场操作人员和仪表维护人员大都配有无线电对讲机，频段为13-470MHz，以建伍公司对讲机某款为例，其发射功率为4.32W，在声音最大(发射功率最强)时对于lm远处的设备产生的电磁场强度为：

在0.5m远处产生的交流电磁场强度可达到29.18V/m。

某炼油厂仪表车间曾用对讲机对仪表系统的扰动作过试验，扰动源采用建伍公司某款对讲机，测试用万用表在控制室内串接在被测回路上，对讲机在室外进行试验，现场仪表的表盖及电气连接部位密封良好。试验结果如表1所示。因此，应严格规定使用对讲机必须距仪表或DCS设备lm以上；此外，雷达、氩弧焊和超声波设备等均会对DCS系统造成扰动，使用这些设备时都应远离DCS设备。
表1 电磁波干扰的实测数据

仪表	仪表误差				仪表制造厂
仪表	测试距离＜0.5m	0.5＜测试距离＜1.5m	1.0＜测试距离＜1.5m	测试距离＞1.5m	仪表制造厂
1151变送器	大于40%	大于10%	可忽略	可忽略	ROSEMOUNT
ST3000变送器	大于40%	可忽略	可忽略	可忽略	HONEYWELL
EJA变送器	大于40%	可忽略	可忽略	可忽略	川仪横河
单晶硅变送器	大于40%	可忽略	可忽略	可忽略	昌晖仪表
DCS（TDC-3000）	误动作				HONEYWELL

2、防止由保护接地引入的扰动
(1)接地体的设置从抑制扰动的观点出发，防止电力系统对仪表系统的扰动，将两个系统的接地完全分开，各自设置接地体，对仪表和DCS系统的抗干扰是有利的；但从工程的观点来看，有以下不利之处：
①单独设置接地体投资大，安装维护麻烦。
②仪表单独设置接地体，由于接地网小，抗扰动能力差，易受地电位差的影响，当出现大的电机投运和雷电，极易受杂散波影响而引起电位波动，从而引起DCS及仪表误动作。
③在爆炸危险场所，由于有地电位差的存在，不同接地点的设备意外直接或间接接触时，可能产生电火花引起爆炸。为防止这种情况发生，要求各接地点电位接近或相等。

(2)为减少对DCS系统的扰动，一般做法是，将DCS保护地接入全厂电气统一接地网。在接地点附近，不应有大型变压器或高中频用电设备接入。
DCS设备采用的是220VAC单相交流电，如果采用三相交流隔离变压器或UPS供电时，变压器的次级或UPS的输出应采取三相四线制星型(Y)结构，并将三相负载均匀分配。其正确的做法如下：
①采用Y型结构的三相四线制的隔离变压器或输出为三相四线制的UPS时，为避免由于负荷不平衡引起相位及电压的漂移，给DCS造成扰动，中线(零线)必须接地。

②采用单相输出的UPS或单相变压器时：
a、如果DCS及仪表系统的保护地是与电气统一接地网连在一起时，电源零线不可接地，应将电源浮空，以避免电气统一接地网对DCS的扰动。
b、如果DCS及仪表系统采用独立的保护地时，电源零线应与系统保护地连在一起，以避免地电位差通过机壳对DCS产生扰动。

(3)在中性点直接接地的低压配电系统中，除另有规定者和移动式用电设备外，零线应在电源外接地，并且用电设备(DCS机柜等)应采用接零保护。

3、正确地配置DCS的电源
化工行业标准《仪表系统接地设计规范》HG/T 20513-2014 明确提出PLC、DCS、计算机系统采用不间断供电方式。UPS的选用应注意以下问题：
(1)UPS装置内应有变压稳压环节和维护旁路功能。维护旁路应自变压稳压环节后引出，或维护旁路单独设稳压变压器UPS内部主电源与旁路电源具有自动同步的功能。

(2)UPS有三入三出、三入单出、单入单出等多种型式。由于单相输出的UPS容量有限，较大的UPS(大于15KVA者)大都是三入三出的型式。三相电源经UPS处理后，其输出相位的对称性取决于三相负载的对称程度，应均匀分配UPS三相的负载，并应选取具有相位调整功能的UPS。

(3)瞬断时间。许多人以为UPS输出是不可中断的，这是一种误解，实际上UPS内部有几种情况会造成输出的中断：
①主电源断路后，后备电池放电也已结束，负载向旁路切换；
②UPS内逆变器损坏，负载向旁路切换；
③负载电流超限，手动向旁路或向逆变器切换。该切换时间应小于DCS允许瞬断时间(按小于3ms考虑)。

(4)当负载向旁路电源切换时，由于动力电源内阻很小，一般不会造成电压瞬间跃升，但负载返回到逆变器时，则会出现瞬间电压降落。
任何负载，只要能承受2ms的电压瞬断，就能承受初期(第一个半周期内)跌落27%的瞬变影响。例如ABB公司的M0D300系列最大允许瞬间电压跌落小于15%，但要求降落9%时就应该开始回升，否则将对DCS造成极大的扰动。因此，UPS的电压瞬间跌落应小于10%。

(5)正确选择UPS结构。目前，UPS结构大同小异，基本结构如图1所示。这种结构的UPS设计有备用电源，备用电源来源于独立的发电机组或独立的供电线路。DCS用的UPS应将主电源和备用电源同时接入，且主备电源之间能自动进行无扰动切换。