气化炉激冷室液位测量中的信号处理

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1、气化炉激冷室液位测量中的信号处理1问题的提出在徳士古气化工艺屮，气化炉激冷室液位是一个十分重要的控制参数，直接影响着生产装置的运行安全，液位的高低与激冷室的进水量、底部碳黑水的排出量以及水的汽化状况等诸多因素冇关。激冷室的液位可采用高压浮筒式液位计和差压式液位计进行测量，测量对象为高温（270°C左右）、高压（8.6lPa）、脏污（含冇大呈碳黑）介质，工作条件较差，对仪表要求较高。在南京化学工业冇限公司氮肥厂的气化装置屮，气化炉激冷室的液位采用了差压法测呈方式，所用变送器为美国Honeywell公司的ST3000系列的双

2、法兰毛纽

3、管差压变送器（LT101A/B/C）。为提高安全可靠性和系统町用性，液位测量采用了3台变送器（LT101A/B/C）,共安装位置如图1所示。BII乜柑辱魁卵变送艮嫌示餡在气化炉烘炉或升温阶段，为防止液而过高封住下降管口而造成回火，激冷室液位控制得较低，此刻仅有变送器B可用。在正常生产时，3台变送器同时工作。像气化炉激冷室液位这样用多台变送器测量同一参数的情况，须根据需要对输入信号进行农决（如“三取二”、“三取中”等）处理后方可被系统使用，而表决要求共输入信号应具冇相同的零点和量程范围。从图1可以看出，由于3台液位

4、变送器的安装位置不同，共零点和量程范围不尽和同。变送器A和C为1430〜3280mm,变送器B为0〜3150mm.因此，要按设计要求组成安全系统和控制回路，首先必须解决输入信号零点和量程范围统一的问题，其次进行“三取二”、“三取中”等处理。2解决方法对输入信号零点和量程范围统一的问题，利用DCS强大的逻辑处理功能和运算功能來进行解决。设置2个比较限，将液位测量范围分成3个区间：1（0〜1430mm）、II（1430〜3150mm）、III⑶50〜3280mm）。再通过逻辑将当前液位与比较限值进行比较，并据此通过运算式进行和

5、应的处理，获得3个液位输出。1）当激冷室液位处在1区时，变送器A和C无法检测到液位，共输出恒为4mA,示值为该变送器的量程下限值（1430nini）,而变送器B的输出为实际液位。通过比较逻辑和运算处理使3个经处理后的液位输出值均等于变送器的测量值。2）当激冷室液位处于II区吋，3个变送器（A、B、C）均为正常输出，指示实际液位。比较逻辑和运算式的处理结果使3个液位输出值等于各自变送器的测量值。3）当激冷室液位处于HI区吋，变送器A、C均为正常输出，指示实际液位，而变送器的输出恒为20mA,指示戢程上限值（3150mm）o逻

6、辑和运算式的处理使液位输出1、2分别对应于变送器A、C的测量值，而液位输出2与前两者中较大值相等。“三取二”表决是以少数服从多数的方式决定其输出，即有2个或2个以上输入状态为“1”时为“1”，有2个或2个以上输入状态为“0”时为“0”。“三取屮”处理的结果是根据3个输入信号情况而定：若3个输入均正常，则取3个信号的中间值作为输出值；若其屮有1个输入异常，则取其余2个信号的平均值作为输出值；若有2个输入异常，则以第3个信号作为输出值。1硬件配置气化装置的控制系统为美国Honeywell公司的TDC-3000TPS系统，安全系

7、统采用具冇安全认证的可编程序控制器(安全PLC)。在设计中，按照安全系统的硬件与过程监控的硬件相互独立的原则，采用故障安全控制系统FSC来构成气化炉安全系统，完成气化炉的开/停车的/顷序控制以及气化炉正常运行的安全监视；采用高性能过程管理控制器11PM构成过程控制系统，实现对生产装置的监视和控制。FSC和HPM均为TDC-3000TPS系统通用控制网LCN上的节点，所以安全系统和过程控制系统的检测数拥和状态均可在操作站GLS上显示。作为重耍的安全联锁和过程控制参数，气化炉激冷室液位变送器的测量信号同时送给安全系统和过程控制

8、系统使用。处丁•安全区的中央控制室与危险区的现场之间山安全栅进行信号隔离。为防止安全系统和过程控制系统间的相互影响，两者的输入信号通过一隔离栅加以隔离。由于安全系统的级别高于过程控制系统，故通过安全栅隔离的输入信号直接与FSC的端子组件相连，同时该信号再经隔离栅后再与HPM的端子组件相连。系统信号的连接如图2所示。安全栅和隔离栅均为P+F公司的产品。图2信号连接龙it示恿图在FSC和IIPM上，3个信号分别进入不同U0卡上的不同通道，从而最大限度地减少卡件故障对系统的影响，保证信号的冗余。2DCS的软件组态4.1HPM中的

9、软件组态山啪的基本组态单元为数据点(POINT)。对液位信号的处理共使用了8个数据点：①3个模拟量输人点(Al)LllOl—ID.L1101—2D.L11013D,分别接受來自液位变送器A、B、C的信号。②1个逻辑点(LG)LYIOILG,根据激冷室液位的高低输出不同的状态。③3个常规运算点(REG.P