百萬機組總線變送器校驗及安裝調試方法分析

李學珍

中國電建集團核電工程有限公司 山東濟南 250100

總線變送器在電力行業的應用越來越廣泛，特別是在近幾年，大部分百萬機組都應用了總線技術。現場總線系統是一種數字式通信網絡，使過去采用點到點式的模擬量信號傳輸變為多點一線的數字式傳輸，大幅度減少了系統中的模擬信號，消除了回路的誤差。而且全數字化雙向通信提高了系統的測量和控制精度，也使系統組態和調試更加方便。除此以外總線技術還能節省大量電纜，減少前期投資，有良好的經濟效益。變送器是工業過程壓力，流量參數的測量和控制的重要設備，關系著電廠的安全可靠運行，因此總線變送器的應用是發展的大趨勢而且在電廠的運行中承擔著非常重要的作用。

1 總線變送器校驗的工藝原理

按現場總線接線規定給變送器添加一個資源塊和一個轉換器塊，使用組態軟件建立一個最小系統。接通電源，使變送器正常顯示，設備通訊口的從站地址可通過按鈕在液晶板上進行設置系統或通過設備硬件按鈕設置；登錄被標定變送器的識別號（ID），令系統和變送器實現通信。

按工程需要設置變送器量程，給變送器一個標準壓力源，將監視器上壓力值與標準器壓力值進行對比，誤差在允許范圍內即可判定變送器合格[1]。

2 施工工藝流程

如圖1所示是一個現場總線變送器校驗施工工藝流程圖。

圖1 現場總線變送器校驗施工工藝流程圖

3 施工準備

3.1 基礎準備

3.1.1 技術準備

對校驗人員進行技術交底，掌握變送器檢定規程，數字壓力計檢定規程，校驗人員經培訓持證上崗。

3.1.2 測量器具和工器具準備

根據被檢變送器的準確度等級和測量范圍，選取合適的標準器。標準器包括整個檢定設備在內的檢定時引入的擴展不確定度不超過被檢壓力變送器最大允許誤差絕對值的1/4；對0.1級和0.05級被檢變送器，由此引入的擴展不確定度不超過被檢壓力變送器最大允許誤差絕對值的1/3。

3.1.3 環境條件

檢測室內溫度：20±5℃，每10min變化不大于1℃；相對濕度：45%-75%。所處環境應無影響輸出穩定的機械振動；周圍除地磁場外，應無影響其正常工作的外磁場[2]。

3.2 校驗前準備

設備和備件變送器為達到熱平衡，必須在檢定條件下放置2h；準確度低于0.5級的變送器可縮短放置時間，一般為1h。

4 密封性檢查

平穩地升壓（絕壓或負壓變送器疏空），使壓力變送器測量室壓力達到測量上限值（或當地大氣壓力90%的疏空度），關閉壓力源。密封15min，應無泄漏。在最后5min內通過壓力表觀察，其壓力值下降（或上升）不得超過測量上限值的2%（也可通過變送器輸出信號的等效變化來觀察）。

差壓變送器在進行密封性檢查時，高低壓力容室連通，并同時引入額定工作壓力進行觀察。

壓力變送器的測量部分在承受測量壓力上限時（差壓變送器為額定工作壓力），不得有泄漏現象。

5 設置變送器識別碼

總線變送器需設置通信地址，設置地址時要注意是使用十進制還是十六進制，一般有如下三種設置方式：①在變送器自帶的操作面板上設置；②通過變送器上的設備菜單設置；③通過廠家的軟件串口連接到變送器來設置。不同廠家變送器設置方式不同，但是都可以通過變送器本身的硬件按鈕完成設置，設置方法可參照變送器出廠說明[3]。

6 系統組態

以某百萬機組項目為例，工程采用的是和利時公司的K系列現場總圖如圖2所示

圖2 現場總線整體網絡拓撲結構示意圖

最小系統保留了總線基本功能，簡化其結構，涵蓋DCS系統的架構、操作、組態、通訊、總線技術等，此外，系統具備DCS故障模擬的功能，模擬日常故障的處理。通過對企業過程自動化廣泛采用的典型DCS控制硬件系統、DCS軟件系統的使用操作，了解掌握現代控制系統的體系及方法，掌握利用DCS系統實現對工業工程控制的方法，提高學員的動手能力和分析問題、解決問題的能力。系統的組成如圖3所示。

圖3 最小化DCS系統組成

6.1 信號模擬裝置

信號模擬裝置集成有數字顯示儀表、指針儀表、開關按鈕、蜂鳴器、電流電壓信號發生裝置以及接線孔。DCS采集模塊的輸入輸出端口均引到裝置面板上。輸入端口可以接接模擬信號輸入、開關或按鈕等。輸出端口可以接到面板上的指示燈、數碼管和蜂鳴器等[4]。

6.2 DCS現場控制站

現場控制站是DCS系統實現數據采集和過程控制的前端，主要完成數據采集、工程單位變換、開閉環策略控制算法、過程量的采集和控制輸出、系統網絡將數據和診斷結果傳送到系統監控網，并有完整的表征I/O模件及CPU運行狀態提示燈。IO模塊包含全部典型模塊（模擬量輸入AI、模擬量輸出AO、開關量輸入DI、開關量輸出DO、熱電阻RTD、熱電偶TC等）。

6.3 操作員站

操作員站采用Windows操作系統，安裝操作員在線監控軟件，運行相應的實時監控程序，對整個系統進行監視和控制。最小系統組態完畢，按現場總線接線規定給變送器添加一個資源塊和一個轉換器塊，接通電源，使變送器正常顯示，登錄被標定變送器的識別號（ID）。令系統和變送器實現通信，在線條件下將資源塊和轉換器塊的模式參數設成為“自動—Auto”。變送器的接線及通訊如圖4所示。

圖4 總線變送器通訊示意圖

7校驗步驟

7.1 變送器通訊并預熱

登錄被標定變送器的識別號（ID），變送器應能正常顯示，在計算機組態軟件上可以實時觀察變送器的壓力變化。系統檢測無誤后送電，預熱15min。

7.2 校驗前的調整

校驗前，首先讓變送器壓力值對應測量范圍下限值，寫入變送器下限值，然后將變送器升壓至測量范圍上限，寫入變送器上限值，以此來調整變送器的測量范圍，同時將壓力變送器的阻尼值調整為0。如果改變變送器測量范圍需重復上述步驟。

7.3 加壓測試

在測量范圍內均勻選擇檢定點，一般應包括上下限值在內不少于5各點。優于0.1級及以上準確度等級的壓力變送器應不少于9點。

將變送器與壓力標準器、輸出負載及檢測裝置連接起來，并使導壓管中充滿傳壓介質。從下限開始平穩地輸入壓力信號到各檢測點，讀取并記錄操作員站監視器顯示的壓力值直至上限；然后反方向平穩改變壓力信號到各個檢測點，讀取并記錄顯示值直至下限。0.1級及以下的變送器進行1個循環，0.1級以上的變送器進行2個循環。

在檢測過程中不允許進行零點和量程的調整，不允許輕敲或振動變送器，在接近檢測點時，輸入壓力信號應足夠慢，避免過沖現象。

7.4 測量誤差的計算

示值誤差為壓力變送器正、反行程各點的實際輸出值與各點理論輸出值之差；回程誤差為壓力變送器正反行程各點實際輸出值之差的絕對值。

誤差計算過程中數據處理原則：小數點后保留的位數應以舍入誤差小于壓力變送器最大允許誤差的1/10為限。判斷壓力變送器是否合格應以舍入后的數據為準。

8 變送器的安裝接線

設備總線電纜的連接采用端子連接方式，單現場總線接口，連接方便，適用于PA總線接線盒接線方式。設備通訊口的從站地址可在就地通過按鈕在液晶板上進行設置，地址設置完成后設備無需重新上電，設備菜單中可設置總線地址

9 現場調試

地址設置完畢后，即可通過集控室DCS畫面檢測到各總線變送器設備。總線變送器通訊后，可通過如下兩種方式進行回路調試：①通過變送器自帶操作面板或按鈕，將顯示屏切換到測量的壓力值，輸入參考壓力，核對集控室DCS畫面顯示；②斷開總線變送器接線，使得該網段上此總線地址通訊中斷，核對集控室DCS畫面顯示。

10 結語

本方法科學合理，成熟可靠，提高了總線變送器校驗、調試效率。經實踐證明，變送器在試驗室校驗完成后安裝到現場，通訊正常，壓力顯示準確，運行良好，提高了施工效率和安全系數，縮短了施工工期，取得了良好的經濟效益和社會效益。具有廣泛的推廣應用價值。