棒磨机温度测点异常问题分析及处理

焦宝林

摘  要：煤制甲醇装置制浆系统棒磨机的测温点较多，受现场震动、电磁干扰等因素影响，经常出现测温点显示故障，导致棒磨机非正常停车，给工艺生产带来较多困扰。为消除这一隐患给安全运行带来的影响，通过对温度测点安装方式、信号线传输通道及测量回路接地等一一分析，发现现场周围干扰信号过大、测量接线不规范、测量回路抗干扰模块缺失是引起温度显示异常的真正原因，并根据不同隐患情况提出解决问题的方法予以处理。该方法对化工装置中同类型磨机测温异常的故障处理具有借鉴意义。

关键词：棒磨机;  甲醇装置;  数显表;温度变送器;

引言

在化工装置磨煤机温度控制系统中，一般的数据采集系统都采用了现场温度数显表和继电器组合形式，但由于磨机控制机柜安装在磨机附近，所受的干扰越来越多，如地面震动大，现场环境粉尘多，周围大功率电机多，所受地磁干扰频繁，都可能使磨机温度检测系统出现显示异常。特别是在对磨机温度运行趋势进行检查参考时，数显表由于没有历史温度数据记录与显示功能，所以当磨机出现测温异常的情况，如何迅速研究磨机运行温度变化，发现磨机温度异常原因，做出果断处理措施，意义重大，研究分析温度稳定精确测量，对于实现工艺目的具有重要作用。

1   棒磨机温度异常现象概述

某公司水煤浆制甲醇采用棒磨机为江阴市亚特机械制造有限公司生产的水煤浆专用棒磨机，原始设计测温系统采用PT100端面热电阻+数显表+继电器控制系统。该公司自投运以来，三台棒磨机进料端、出料端、小齿轮前后轴、电机前后轴的温度控制系统一直存在以下异常的问题。

①当进料端温度恒定情况下，进料端两个测温点温度显示值在45摄氏度左右，数值波动不大，工作正常，但是当现场有环境较差时候，该处测温点波动频繁，幅值50℃左右。

②电机定子温度、电机前后轴温度有时会出现同一时间段，频繁波动，有的温度瞬间波动超出跳车值，瞬间又回落到正常值。

③现场机柜密封性差，温度数显表故障频发，生产现场为粉尘环境，磨机工作时地面震动大，机柜内接线端腐蚀严重，接线易松动。

④数显表显示器内LED数字显示故障多，维修不方便，备件更换频繁，供货困难。

⑤棒磨机9个温度测点的故障信号并联在一起，同时控制继电器动作，磨机任一温度瞬间波动引起的跳车，工作人员无法检查，判断具体时间哪一个温度异常造成的故障跳车。

2 温度异常原因分析及处理

2.1温度异常原因分析

针对上述异常现象特点，我们从干扰信号频率和幅值、通道测量准确性和抗干扰能力、测量回路的抗干扰措施等方面来进行分析和研究。

2.1.1 热电阻完好温度显示波动原因分析

首先在磨机进料端温度接线处用标准电阻仪发送PT100电阻信号，校准测量结果和温度数值显示正常，说明测量回路正常。用万用表检查PT100热电阻值正常，判断温度信号波动的原因在于接线端松动所致。由于原始设计时所用热电阻为端面热电阻，引出线接线处未加装接线盒，长时间运行后，热电阻引出线和延伸电缆接线处粘接磨机润滑油，绝缘胶带松动，导致接线端松动，信号变差，引发磨机跳车。

2.1.2  小齿轮前后轴温度波动原因分析。磨机小齿轮前后轴各安装一热电阻测量温度，用来检测磨机小齿轮实际温度运行情况，由于磨机小齿轮位置紧靠磨机滚筒，磨机运转过程中产生的大量粉尘堆积在温度探头附近，工人清理积灰过程中，容易割断温度连接线，极易导致温度值波动，造成磨机跳车。

2.1.3 控制系统通道故障。公司磨机温度系统使用的是数显表+继电器+控制开关进行控制，该控制系统在磨机温度系统控制方面属于传统控制方式，系统可靠性无绝对保障，系统通道故障率都很低，同时无通道故障自检测功能。

2.1.4数显表故障。磨机个测点温度通过热电阻测量后以阻值的信号由电缆传输至温温度数显表，经过数显表转换为4—20mA信号传输至控制继电器通道中。所以温度数显表是一个很重要的转换元件，同时经过历次故障原因分析，因其故障造成温度故障的占比高达30%以上。

2.1.5中间接线问题

通过温度检测回路示意图可以看出，温度测量回路中中间接点较多，主要有热电阻外接引线至中间接线箱接点、线缆出中间接线箱接点、温度数显表的进、出接点及供电接点。同时可能出现线路损坏包括热电阻外接引线、延伸线路、220V供电线路的短路或接地及短路，以及线路屏蔽遭到破坏以至于屏蔽失效或引入更大的干扰等。

3确定主要故障因素。

按照引起机组温度异常的各种原因分类，我们对公司磨机2018—2019年机组温度异常情况统计数据进行分析。探头故障3次，线路故障18次，数显表故障13次，控制通道故障0次，实际波动造成跳车5次。

4.制定对策

针对分析出引起磨机温度频繁波动故障的要因，主要从以下思路入手来制定对策：

通过提高设备设施的可靠性穩定性来减少故障;通过减少故障点来保障运行稳定;通过优化系统程序，提高程序对温度跳变的辨识，提高磨机运行稳定性。采用更为可靠的温度变送器，经过调查研究以及多年来公司对于各类温度变送器的使用情况综合分析，最终制定应对策略。

4.1将原使用的DY2000型温度数显表更换为可靠性更高、使用寿命更长的西门子温度变送器，提高变送器的可靠性与稳定性。

4.2将原先需要单独供220V电源的四线制温度变送器更换为直接由FTA板有源回路供电两线制变送器，减少因供电电源及供电线路故障而引起温度故障。

4.3修改温度变送器内部组态，由向上扫描改为向下扫描，消除因输入线路故障、探头故障、屏蔽失效干扰等引起温度跳变而导致磨机误停产的风险。

4.3将热电阻的外接引线从磨机引出端至接线箱及接线箱至电缆桥架中间部分使用穿线硬管进行保护处理。将接线箱内接线端子更换为更为可靠耐用的接线端子;同时使用耐高温电缆替换原先的普通电缆，确保电缆的可靠性。

4.4优化控制系统的程序组态，通过程序内部检测磨机温度出现异常跳变时将其跳变值进行屏蔽，不参与磨机跳机联锁，消除因输入线路故障、通道故障等引起温度跳变而导致磨机误停产的风险。

对策实施

4.5、对磨机温度控制系统进行优化，通过优化逻辑组态，增加对输入温度值的判断，对温度出现的跳变情况进行有效过滤。

4.6温度变送器由温度数显表改为西门子变送器，由四线制温度数显表改为由卡件直接供电的两线制温度变送器，减少了因供电电源及供电线路故障增加的故障，修改温度变送器内部组态，消除因温度突变输入线路故障引起的机组误动作。

5.改造后效果

对公司磨机各温度点回路改造后，对温度点运行情况进行了统计。

在观察运行的五个月里故障次数只有一次，故障率大大降低！根据概率计算可以得出，预计全年故障次数为3次，本改造实现了年故障次数为小于4次的目标，充分证明本改造活动进行的非常成功。

参考文献

1常慧玲.发电厂集散控制系统的抗干扰技术研究.自动化技术与应用，2009.28

2王琦.分散控制系统抗干扰性能测试与方法探讨.中国电力，2008.41（12）

3黄步余.石油化工自动化控制设计手册.2020.12第四版。