防護(hù)類儀表自動(dòng)批量校準(zhǔn)技術(shù)的研究

佘順武?。ù髴c油田技術(shù)監(jiān)督中心）

防護(hù)類儀表自動(dòng)批量校準(zhǔn)技術(shù)的研究

佘順武（大慶油田技術(shù)監(jiān)督中心）

防護(hù)類儀表是本安系統(tǒng)中的不可或缺的組成元件[1]，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用；但該類儀表常規(guī)校準(zhǔn)技術(shù)自動(dòng)化程度不高，生產(chǎn)廠家或計(jì)量檢測機(jī)構(gòu)都是對單個(gè)儀表進(jìn)行測量，存在工作效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、數(shù)據(jù)處理繁瑣等問題。利用多路信號發(fā)生器、AI模塊和工控機(jī)同時(shí)對多臺儀表進(jìn)行信號發(fā)送、采集和數(shù)據(jù)計(jì)算處理，與通訊系統(tǒng)預(yù)留輸出接口，實(shí)現(xiàn)了校準(zhǔn)原始記錄自動(dòng)存儲和校準(zhǔn)證書自動(dòng)打印。目前，防護(hù)類儀表批量校準(zhǔn)裝置已研發(fā)成功，填補(bǔ)了檢測行業(yè)空白，大大節(jié)省了校準(zhǔn)時(shí)間和勞動(dòng)力，節(jié)能降耗效果明顯。

防護(hù)類儀表；安全保持器；批量校準(zhǔn)技術(shù)；研究

引言

防護(hù)類儀表中的安全保持器是1種安裝在安全場所的本質(zhì)安全型防爆儀表的關(guān)聯(lián)設(shè)備，它是介于現(xiàn)場設(shè)備與控制室設(shè)備之間的1個(gè)限能電路。當(dāng)本安防爆系統(tǒng)的本安儀表發(fā)生故障時(shí)，安全保持器能夠?qū)⒖刂剖夜┙o現(xiàn)場儀表的電能量限制在既不能產(chǎn)生足以引爆危險(xiǎn)氣體的火花，又不能產(chǎn)生足以引爆危險(xiǎn)氣體的儀表表面溫度，從而消除了引爆源，確保現(xiàn)場設(shè)備、人員和生產(chǎn)的安全。

要保證安全保持器的計(jì)量性能準(zhǔn)確可靠，須對此類儀表進(jìn)行定期校準(zhǔn)。目前，國內(nèi)生產(chǎn)廠家和校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)仍然采用單臺逐件校準(zhǔn)方式[2]（圖1）進(jìn)行。隨著油田對安全的逐漸重視，安全保持器在油田應(yīng)用越來越廣泛，其校準(zhǔn)工作量也越來越大；而單臺逐件校準(zhǔn)方式由于存在工作效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大的缺點(diǎn)，已不適應(yīng)校準(zhǔn)工作需求。為此，研制了1臺自動(dòng)化程度高，同時(shí)校準(zhǔn)數(shù)量多，校準(zhǔn)過程遵循Q/ SY DQ 1020—2004《安全保持器的校準(zhǔn)方法》的自動(dòng)批量校準(zhǔn)裝置，實(shí)現(xiàn)了對安全保持器校準(zhǔn)過程、數(shù)據(jù)處理和證書打印的批量化和自動(dòng)化。

1　防護(hù)類儀表自動(dòng)批量校準(zhǔn)裝置工作原理及其構(gòu)成

防護(hù)類儀表自動(dòng)批量校準(zhǔn)裝置是1套安全類儀表校準(zhǔn)系統(tǒng)，其工作原理（圖2）是：由標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器給安全保持器輸入24路標(biāo)準(zhǔn)電流信號，多路輸出直流穩(wěn)壓電源給被校準(zhǔn)儀表供電，PLC采集24臺被校準(zhǔn)的安全保持器的輸出信號，工控機(jī)對24路輸入和輸出電流信號自動(dòng)進(jìn)行基本誤差、回程誤差的計(jì)算和數(shù)據(jù)處理，生成校準(zhǔn)原始記錄，并將校準(zhǔn)結(jié)果上傳至證書打印系統(tǒng)。

圖1　安全保持器常規(guī)校準(zhǔn)流程

圖2　安全保持器批量校準(zhǔn)原理

安全保持器批量校準(zhǔn)系統(tǒng)由直流電源供給、數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸與通訊5部分組成。

1）直流電源供給：多路輸出直流穩(wěn)壓電源給被校準(zhǔn)儀表供電。

2）數(shù)據(jù)輸入：輸入AC220×（1±0.1）V，50Hz；輸出4～20 mA（24路輸出，互相全隔離）；顯示方式為單路或多路可選，支持循環(huán)顯示；可設(shè)定校準(zhǔn)時(shí)間，定點(diǎn)定時(shí)校準(zhǔn)。

3）數(shù)據(jù)采集：信號源逐一向被校準(zhǔn)儀表輸入4～20 mA恒定的電流信號，電流大小依次為4、8、12、16、20 mA，再由從高到低的順序反向輸入信號給被校準(zhǔn)儀表。被校準(zhǔn)儀表輸出的信號送給PLC中的AI模塊，再由校準(zhǔn)軟件系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。不完成上一個(gè)環(huán)節(jié)，則不能進(jìn)行其他環(huán)節(jié)的操作（人為終止除外），如果完成此環(huán)節(jié)，則信息流自動(dòng)進(jìn)入下一個(gè)環(huán)節(jié)。自動(dòng)采集（環(huán)境條件信息可手動(dòng)填寫）校準(zhǔn)過程中的被檢樣品數(shù)據(jù)，并根據(jù)選擇的校準(zhǔn)方法自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及判別。

4）數(shù)據(jù)處理：利用組態(tài)王軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。首先要進(jìn)行檢測點(diǎn)結(jié)果的誤差處理，誤差的計(jì)算遵循安全保持器校準(zhǔn)方法的規(guī)定。其次進(jìn)行回程誤差的處理，回程誤差處理是正反行程的誤差相減除以儀表的量程，同樣要遵循安全保持器校準(zhǔn)方法的規(guī)定。所有數(shù)據(jù)的處理利用有效的地址直接生成安全保持器的原始記錄。信息調(diào)入功能可根據(jù)待檢樣品的名稱等自動(dòng)選擇所執(zhí)行的校準(zhǔn)規(guī)程及校準(zhǔn)方法（也可手工選擇）。在校準(zhǔn)過程中能隨時(shí)查看校準(zhǔn)規(guī)程及裝置流程，可根據(jù)校準(zhǔn)情況開啟或關(guān)閉信號源、讀取數(shù)據(jù)等。

5）數(shù)據(jù)傳輸與通訊：將檢定數(shù)據(jù)及處理結(jié)果通過IP地址傳輸給信息系統(tǒng)服務(wù)器，即可實(shí)現(xiàn)證書的自動(dòng)打印，無需人工記錄原始數(shù)據(jù)，杜絕了人工參與計(jì)算帶來的誤差。

2　現(xiàn)場應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)效益

防護(hù)類儀表批量校準(zhǔn)裝置研制成功后，在大慶油田技術(shù)監(jiān)督中心油氣水計(jì)量檢定站安裝并投入使用，進(jìn)行了大量的試驗(yàn)。裝置的檢測數(shù)據(jù)見表1。

人工校準(zhǔn)1臺安全保持器的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間大概為30 min，其中包括機(jī)器預(yù)熱、接線、調(diào)試儀表、拆線等。如果使用批量校準(zhǔn)裝置，提前給安全保持器等儀表預(yù)熱，不但節(jié)省了預(yù)熱時(shí)間和大量的接線拆線時(shí)間，而且1次可以校準(zhǔn)多臺儀表。若裝置運(yùn)行，不到40 min就可以校準(zhǔn)24臺安全保持器，極大地提高了工作效率，減少了勞動(dòng)強(qiáng)度。

表1　防護(hù)類儀表批量校準(zhǔn)裝置自動(dòng)檢測數(shù)據(jù)

3　結(jié)束語

通過開展防護(hù)類儀表自動(dòng)批量校準(zhǔn)技術(shù)的研究，實(shí)現(xiàn)了安全保持器自動(dòng)批量校準(zhǔn)、裝置的校準(zhǔn)系統(tǒng)軟件與計(jì)量檢測綜合信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互。防護(hù)類儀表批量校準(zhǔn)裝置的研發(fā)應(yīng)用，填補(bǔ)了安全類儀表批量校準(zhǔn)領(lǐng)域的空白，提高了校準(zhǔn)效率及質(zhì)量，提升了防護(hù)類儀表校準(zhǔn)的自動(dòng)化水平。通過運(yùn)行實(shí)踐證明，使用此裝置大大節(jié)省了校準(zhǔn)時(shí)間和勞動(dòng)力，節(jié)能降耗效果明顯，為其他檢測儀表提供了可行性的研究方案，應(yīng)用前景十分廣闊。

[1]吉林化學(xué)工業(yè)公司儀表廠.安全柵:JJG（化）8—1989[S].北京:化學(xué)工業(yè)部,1990:123-133.

[2]大慶油田有限責(zé)任公司.安全保持器的校準(zhǔn)方法:Q/SY DQ 1020—2004[S].大慶:大慶油田有限責(zé)任公司,2004:1-3.

（編輯李發(fā)榮）

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.06.006

佘順武，工程師，2015年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)），從事計(jì)量、標(biāo)準(zhǔn)化管理工作，E-mail：sheshw0459@cnpc.com.cn，地址：黑龍江省大慶市讓胡路區(qū)西賓路552號技術(shù)監(jiān)督中心標(biāo)準(zhǔn)化研究所，163453。

2016-01-19