昌暉儀表:影響DCS安全運行的擾動因素及處理對策

2016/12/11 15:31:40 人評論次瀏覽分類：調試維修文章地址：http://m.zyswsm.com/tech/1179.html

由于無線通訊設備的普遍使用，不正確的接地，電源系統配置不合理或不完善，都會影響DCS系統的安全運行，為此必須采取相應的對策，預防或消除這些影響。昌暉儀表工程師在本文對影響DCS系統安全運行的擾動因素及處理對策做詳細闡述。

1、警惕無線通訊對DCS的擾動
目前，現場操作人員和儀表維護人員大都配有無線電對講機，頻段為13-470MHz，以建伍公司對講機某款為例，其發射功率為4.32W，在聲音最大(發射功率最強)時對于lm遠處的設備產生的電磁場強度為：

在0.5m遠處產生的交流電磁場強度可達到29.18V/m。

某煉油廠儀表車間曾用對講機對儀表系統的擾動作過試驗，擾動源采用建伍公司某款對講機，測試用萬用表在控制室內串接在被測回路上，對講機在室外進行試驗，現場儀表的表蓋及電氣連接部位密封良好。試驗結果如表1所示。因此，應嚴格規定使用對講機必須距儀表或DCS設備lm以上；此外，雷達、氬弧焊和超聲波設備等均會對DCS系統造成擾動，使用這些設備時都應遠離DCS設備。
表1 電磁波干擾的實測數據

儀表	儀表誤差				儀表制造廠
儀表	測試距離＜0.5m	0.5＜測試距離＜1.5m	1.0＜測試距離＜1.5m	測試距離＞1.5m	儀表制造廠
1151變送器	大于40%	大于10%	可忽略	可忽略	ROSEMOUNT
ST3000變送器	大于40%	可忽略	可忽略	可忽略	HONEYWELL
EJA變送器	大于40%	可忽略	可忽略	可忽略	川儀橫河
單晶硅變送器	大于40%	可忽略	可忽略	可忽略	昌暉儀表
DCS（TDC-3000）	誤動作				HONEYWELL

2、防止由保護接地引入的擾動
(1)接地體的設置從抑制擾動的觀點出發，防止電力系統對儀表系統的擾動，將兩個系統的接地完全分開，各自設置接地體，對儀表和DCS系統的抗干擾是有利的；但從工程的觀點來看，有以下不利之處：
①單獨設置接地體投資大，安裝維護麻煩。
②儀表單獨設置接地體，由于接地網小，抗擾動能力差，易受地電位差的影響，當出現大的電機投運和雷電，極易受雜散波影響而引起電位波動，從而引起DCS及儀表誤動作。
③在爆炸危險場所，由于有地電位差的存在，不同接地點的設備意外直接或間接接觸時，可能產生電火花引起爆炸。為防止這種情況發生，要求各接地點電位接近或相等。

(2)為減少對DCS系統的擾動，一般做法是，將DCS保護地接入全廠電氣統一接地網。在接地點附近，不應有大型變壓器或高中頻用電設備接入。
DCS設備采用的是220VAC單相交流電，如果采用三相交流隔離變壓器或UPS供電時，變壓器的次級或UPS的輸出應采取三相四線制星型(Y)結構，并將三相負載均勻分配。其正確的做法如下：
①采用Y型結構的三相四線制的隔離變壓器或輸出為三相四線制的UPS時，為避免由于負荷不平衡引起相位及電壓的漂移，給DCS造成擾動，中線(零線)必須接地。

②采用單相輸出的UPS或單相變壓器時：
a、如果DCS及儀表系統的保護地是與電氣統一接地網連在一起時，電源零線不可接地，應將電源浮空，以避免電氣統一接地網對DCS的擾動。
b、如果DCS及儀表系統采用獨立的保護地時，電源零線應與系統保護地連在一起，以避免地電位差通過機殼對DCS產生擾動。

(3)在中性點直接接地的低壓配電系統中，除另有規定者和移動式用電設備外，零線應在電源外接地，并且用電設備(DCS機柜等)應采用接零保護。

3、正確地配置DCS的電源
化工行業標準《儀表系統接地設計規范》HG/T 20513-2014 明確提出PLC、DCS、計算機系統采用不間斷供電方式。UPS的選用應注意以下問題：
(1)UPS裝置內應有變壓穩壓環節和維護旁路功能。維護旁路應自變壓穩壓環節后引出，或維護旁路單獨設穩壓變壓器UPS內部主電源與旁路電源具有自動同步的功能。

(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UPS處理后，其輸出相位的對稱性取決于三相負載的對稱程度，應均勻分配UPS三相的負載，并應選取具有相位調整功能的UPS。

(3)瞬斷時間。許多人以為UPS輸出是不可中斷的，這是一種誤解，實際上UPS內部有幾種情況會造成輸出的中斷：
①主電源斷路后，后備電池放電也已結束，負載向旁路切換；
②UPS內逆變器損壞，負載向旁路切換；
③負載電流超限，手動向旁路或向逆變器切換。該切換時間應小于DCS允許瞬斷時間(按小于3ms考慮)。

(4)當負載向旁路電源切換時，由于動力電源內阻很小，一般不會造成電壓瞬間躍升，但負載返回到逆變器時，則會出現瞬間電壓降落。
任何負載，只要能承受2ms的電壓瞬斷，就能承受初期(第一個半周期內)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%時就應該開始回升，否則將對DCS造成極大的擾動。因此，UPS的電壓瞬間跌落應小于10%。

(5)正確選擇UPS結構。目前，UPS結構大同小異，基本結構如圖1所示。這種結構的UPS設計有備用電源，備用電源來源于獨立的發電機組或獨立的供電線路。DCS用的UPS應將主電源和備用電源同時接入，且主備電源之間能自動進行無擾動切換。