温度多路转换系统在乙烯裂解炉应用论文_张凤光

摘要：本文论述了多路转换系统发送器(TUS)和接收器(MUS)的关键技术及工作原理，并对系统故障诊断技术和经济效益等几方面进行论述，根据笔者几年来工作经验，从施工和维护两方面对该系统进行描述。

关键词：MTL800(温度多路转换系统) 发送器（TUS） 接收器(MUS) 隔离栅、DCS

一．问题提出

乙烯装置每台裂解炉炉膛温度，对流室温度，炉管温度，烟道温度等显示测温点约70点，根据乙烯装置的裂解炉数量，就要有400余点温度测量。原温度测量方式现场安装热电偶测温元件，通过补偿导线连接到温度变送器，温度变送器将毫伏信号转换成4～20mA标准信号通过屏蔽控制电缆传输到DCS进行温度显示，这样就需要400余台温度变送器和400棵屏蔽补偿电缆和屏蔽控制电缆，同时DCS将要提供400个模拟量通道，统计发现仅此项工程从设备，各类屏蔽电缆和DCS卡件就需要进600万元。针对这种情况，考虑采用MTL800温度多路转换系统原温度测量方案，通过补偿导线把热电偶信号接入温度多路转换系统的发送器，通过冗余的两根双绞线采用RS485 MODBUS通讯方式与控制室内的接收器相连，接收器再以双路串行RS485 MODBUS冗余通讯方式输出至DCS进行温度显示。

二．MTL800温度多路转换系统方案介绍

1）多路转换系统的关键技术：

该系统将危险区域多个温度信号通过双冗余数据链路进行通讯，此通讯方式使系统的可靠性高，同时具有故障监测和安全驱动保护功能，可避免测温元件故障造成系统无法正常工作，同时将系统报警诊断记录信息在现场仪表管理系统进行显示，接收器上有对应报警指示灯。

该系统双冗余数据链路通过两根2*1.0屏蔽电缆将发送器和接收器相连构成此链路，此数据链路上携带电源和数据信号，其最大传输距离不超过2KM。数据链路连接危险区域发送器和安全区域接收器间加配MTL3052隔离栅。

其中发送器最多可监视16个处于危险场合的热电偶或毫伏源（最大±60MV）或15个2. 3. 4.线制热电阻，发送器为本安型适用在0区，同时现场热偶和热阻可在同一发送器上适用，发送器最多可扩展增加一个，两台发送器可共享同一个双冗余数据链路与一台接收器构成多路转换系统，此多路转换系统能够支持最多32个测温点。而且这两台发送器之间也要通过RS485接口采用冗余通讯线路将其连接，发送器要安装在一个防尘. 防水防护等级为IP67的接线箱内，其接线箱内要配有电伴热，以解决冬季北方环境温度低容易造成发送器不能正常工作。

接收器安装在控制室内，接收来自发送器信号，经过处理运算后以双路串行RS485 MODBUS冗余通讯方式输出至DCS。接收器采用PCS83组态软件通过PC机对接收器进行组态，包括热电偶，热电阻选型，安全驱动，高低报警，断线报警等其他的一些操作参数，该接收器供电为20-35DC 500MA。

接收器的输出通讯协议采用双冗余RS485 MODBUS-RTU协议，它与DCS的RS485通讯口连接，波特率为300-19200bit/s，停止位1或2，数据位7或8。接收器可受任何合适的MODBUS主站控制，接收器最多可挂31台，也可与其它MODBUS从站挂在同一根RS485通讯线上工作。

该温度多路转换系统工作原理图如下：

2）生产应用中故障及诊断分析

该系统具有系统自诊断功能，而且有热电偶断线显示，每个回路都有工作指示灯，采用多段微处理器计算，使测量更加准确，精度更高。

1） 常见故障及分析

如果某个接收器所有数据不正常，应检查相应接收器与DCS通讯线路连接是否正常，是否有24VDC供电。

如果某个接收器上部分数据不正常，应检查连接现场的发送器是否正常。

如果系统不能正常工作，应检查各部分的接线，如接线正常，系统仍无法正常工作则检查元件的好坏。对发生故障的诊断，首先看接收器上的闪烁灯。依据下表诊断：

故障诊断表

方法1：用电压表检查接收器电源端是否有20--35V。

方法2：如果通道灯灭，则有可能通讯的通道开路，短路，接地等。首先检查通道1、2电压是否为12V，如果电压不正确，再检查开路，短路，接地。如果接收到数据但指示灯不亮，则是安全栅问题，比如保险是否正常。

方法3：检查Modbus主设备及组态软件。

（三）MTL多路转换系统应用效果及经济效益

该温度多路转换系统应用可减少现场铺设电缆费用，将热电偶或热电阻直接接至现场发送器，可省去了大量温度变送器设备采购资金，工程造价大大降低。由于设备使用少，使整个工程施工量大大降低，同时该系统具有系统自诊断功能，每个回路都有工作状态指示灯，方便维修人员维护及故障处理，该系统采用多段微处理器计算，使测量更加准确，精度更高，故障出现频率也大大降低。

（五）结束语

温度多路转换系统是一种先进的总线方式传送系统，通过发送和接收单个或双冗余线对的输入和输出信号，它监视现场热电偶或热阻输入信号，以MODBUS协议方式输出串行数据信号给DCS。这种系统主要应用在危险场所设备上测温点特别多，或者监测点较集中场合 ，同时对监测点测量要求准确性高，平均无故障运行时间要长的场合。在工程施工方面，该系统使用会节约大量铺设电缆费用，而且还节约大量设备如温度变送器或KFD2-UT隔离栅，和DCS卡件等设备资金，而且还对施工安装及调试节约宝贵的时间。

本论文所参阅资料：

MTL多路转换系统选型样本

论文作者:张凤光

论文发表刊物:《电力设备》2020年第1期

论文发表时间:2020/4/22

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