HART信號采集在伴熱系統優化應用分析

劉宇

摘要：日常儀表維護中稍有疏忽大意或巡檢不到位，就可能造成凍凝或泄漏，不但大大增加了勞動強度，也給安全生產帶來隱患。本文集中要改變的是如何把系統的伴熱效果與實際膜盒溫度設定報警值，提供監控手段，只有把溫度調到適度，能耗與實際需求完美匹配，從量化上做到實時預警、定制化實施伴熱策略，才能真正實現節能。

關鍵詞：化工儀表伴熱；HART信號采集；節能優化

前言

針對單位地處北方，晝夜溫差大，冬季長達5個月，最低溫度零下30度.1月平均溫度-19度。因此，伴熱系統的優化有著可觀的經濟效益，并且儀表的穩定性，對裝置的平穩運行至關重要，良好的保溫伴熱是順利過冬的先決條件。為此公司投人了很大的人力和物力在裝置的防凍保溫上。由于儀表引壓管子細，介質靜止不流動，伴熱點分布廣，大多數伴熱儀表都參與聯鎖和控制。當伴熱不到位時，儀表顯示會出現偏差，從而有可能引起控制失靈和聯鎖誤動作，極有可能會引起裝置停車。所以預防性處理就顯得格外重要。要做好預防性處理必須時刻淸楚伴熱的運行情況和發展趨勢，這樣才會做到及時有效。

現代化工企業儀表系統的智能化管理已經成為發展趨勢，針對智能儀表及智能閥門定位器等設備實行在線組態、診斷、校驗和歷史事件記錄管理的一體化方案，使現場儀表的維護更加方便可靠。中國石油哈爾濱石化分公司多套系統采用Honeywell系統，在采購中就選用了支持HART協議的卡件，可以將現場各種智能儀表設備的信息數據采集，并可通過管理機對現場數據采集歸檔。裝置儀表也正逐步用HART智能儀表更替完畢，已具備了HART整體資產管理的硬件準備。

1.HART協議在裝置中的作用

HART（Highway Addressable Remote Trans-ducer）協議是一種現場總線技術，被稱為可尋址遠程傳感器高速通道開放通信協議，采用標準 Bell202頻移鍵控信號以1 200bit通信，以低電平 加載于4?20mA模擬信號上。允許模擬信號和 數字信號同時在4?20mA—對導線上傳送，從而增加了遠傳數字通信的功能。HART智能變送器 既可以接人DCS，又可以通過總線通信組成完整的現場總線控制系統（FCS），同時還可以通過手操器在線調整變送器參數。每一個HART儀表的數字信號中平均能提供 35?40項信息。要充分利用這些信息，唯一的條件就是要與HART儀表建立連續的、長期的通信聯系。

利用HART協議實現儀表伴熱狀態監測。充分利用HART信號采集功能實現現場智能儀 表表體溫度采集，實現對儀表伴熱系統的監測與報警。

2 HART信號的采集

3.1 DCS中的HART信號采集

哈爾濱石化采用的基本是Honeywell DCS，卡件木身支持HART信號采集功能。DCS中的 HART信號采集在DCS中完成I/O通道組態的基礎上，只需要組態HART采集的通道和HART采集參數，所以DCS的HART信號采集比SIS的 HART信號采集更為簡單。組態如下：

利用現有的工作站就是在已有現場智能儀表設備和DCS系統的基礎上，同時在不影響原有 DCS正常工作的悄況下，對安裝在現場的HART 智能儀表進行在線診斷、監測、統計、管理和調校. 構成與已有DCS控制系統同時運行的企業智能儀 表的在線診斷和管理系統HART協議采用于Bell202 通訊標準的移頻鍵控（FSK）技術，通過在4～20mA標準模擬信號上迭加頻率信號來完成數字通訊。模擬信號傳輸過程信號，數字信號則提供了校準、組態、診斷、維修和其他包含儀表狀態的很多信 息。因此，這些現場儀表的維護方式由以往被動性維護轉變為預期性維護，減少由于現場儀表的故 障而引起的停爐停產事故，減少對儀表的全面維護次數，同時，減少儀表的備件數，能為企業帶來巨大的經濟和社會效益。

HART管理站，除了對現場變送器的位號、量程、單位等參數的修改可以遠程進行修改之外，還可以采集并顯示變送器的第二變量（SV）、第三變 童（TV）、第四變量（FV）。EJA變送器的第一變量（PV）測最的是壓力或者差壓，而SV采集的是變送器的表體溫度，TV采集的是變送器的靜壓，FV沒有涉及。

儀表防凍保溫工作質量的好壞直接關系著裝置冬季能否平穩運行。這是一項需要細心、耐心和責任心，長期完善的工作。平常工作中要査漏補缺，根據現場和氣溫的不同，不斷改變工作思路。尤其是從技術上不斷完善儀表伴熱系統。因為從技術角度上講還有很大的潛力可以挖掘。比如電伴熱的遠程監控和HART工作站的進一步開發。目前HART站只涵蓋了一部分進人DCS部分的智能儀表，而ESD、ITCC的儀表表體溫度由于系統卡件功能的限制目前條件還不能實現遠程監控。這一些都滿要我們繼續在儀表伴熱上多下功夫，減輕儀表伴熱的風險和日常維護工作要有技術與數據庫，才能確保整個裝置平穩運行。下一步，主要還是針對一些裝置，沒有HART協議的系統，如何轉換，例如甲乙酮的加卡，SIS，ITCC的一入兩出安全柵，都需要儀表人一直致力于這個標準，才能真正做好關鍵儀表的預防性工作。現有的協議支持已在浙大中控的系統上采集到儀表的表體溫度及儀表所處的環境溫度，

針對于伴熱的優化，主要是針對我單位的伴熱運行特點，第三換熱站的采暖發氣主要用戶集中在氣分裝置，沿途經過二、三聯合裝置，而不斷新建的裝置中，有很多的配置與管線通徑不同，容易產生爭搶熱源的問題。

通常情況下，每一個裝置都不是獨立的，往往要劃分幾個專區進行設計，而采用的設計依據，是通過現有的冬季伴熱系統問題來解決，冬季儀表伴熱系統及其應用優化

嚴寒地區的儀表伴熱問題是一個比較麻煩的事情，如果處理的不好，會給生產裝置造成很大的影響，本文著重探討了儀表各種伴熱技術的應用，分析了電伴熱的好處。

在我國東北地區，冬季寒冷，氣溫達-30多度。給該地區的生產生活帶來很大不便，也嚴重影響著石油化工生產，特別是現場自動控制儀表，對天氣溫度的依賴較大，如果溫度環境溫度過低時就會發生凍結、凝固、析出結晶等現象，為此，為避免此類事故發生，必須對室外儀表和儀表測量管線進行防凍處理，即有伴熱系統跟隨。

需要伴熱保溫的對象主要有露天安裝的液位，壓力，差壓，成分，流量等儀表的一次閥、引壓管和變送器等。如果沒有伴熱系統，整個儀表取壓檢測部分就會發生凍凝，輕則直接影響到儀表測量顯示的準確性，重則損壞儀表，影響生產，造成停工。

3.給室外儀表加伴熱系統，需要考慮的因素：

①溫度控制問題：伴熱溫度要控制在儀表規定的溫度范圍內；

②泄漏問題：儀表伴熱線彎曲的部分較多，而且安裝施工時焊口較多，加上常年腐蝕，極易發生泄漏；

③循環問題：實踐證明，儀表伴熱系統工作的好壞，與當初設計有很大關系。設計的恰當、科學，系統用起來就可靠，循環就通暢，如果設計的有缺陷，那么在實際應用中就很難運行正常；

④能耗問題：用蒸汽伴熱，能耗大，成本就高，不但浪費資源，也容易損壞儀表。

⑤保溫管路通暢性：冬季保溫送汽之前要檢查一下蒸汽保溫管路是否暢通或堵塞。要根據天氣溫度變化來調整供保溫汽量，既不要太熱又不能太涼，以防止溫度太高使變送器引壓管內冷凝液汽化影響變送器工作，或因溫度太低使變送器引壓管內冷凝液冷凍影響變送器工作暢通。

以上種種因素制約著現場儀表伴熱系統。在日常儀表維護中稍有疏忽大意或巡檢不到位，就可能造成凍凝或泄漏，不但大大增加了勞動強度，也給安全生產帶來隱患。本文集中要改變的是如何把系統的伴熱效果與實際膜盒溫度設定報警值，例如苯抽提的加劑28度就會凝結，只有把溫度調到適度，能耗與實際需求完美匹配，從量化上做到實時預警、夠用就好，定制化實施伴熱策略，才能真正實現節能

（作者單位：中國石油天然氣股份有限公司哈爾濱石化分公司儀電車間）