作者:南京水泥工業(yè)設(shè)計研究所 徐上健
上海聯(lián)合水泥廠 吳維國
上海工業(yè)自動化儀表研究所/上海模數(shù)儀表有限公司 金建民
一、前言
XTRM系列溫度遠傳監(jiān)測儀，首先被應(yīng)用在水泥生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)中。上世紀九十年代初，上海聯(lián)合水泥廠技改工程利用西班牙政府混合貸款，從丹麥史密斯公司引進主要生產(chǎn)系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，建成日產(chǎn)二千噸熟料的窯外分解生產(chǎn)線。該廠采用ABB公司ASEA · MASTER集散控制系統(tǒng)進行生產(chǎn)管理和控制，要求國產(chǎn)設(shè)備的運行信息也集中于系統(tǒng)統(tǒng)一監(jiān)控，但當時的儀表與該計算機系統(tǒng)難以匹配，為此，必須開發(fā)新產(chǎn)品。上海工業(yè)自動化儀表研究所、上海聯(lián)合水泥廠、南京水泥工業(yè)設(shè)計研究所有關(guān)人員，通過共同調(diào)研該廠引進的現(xiàn)場儀表、計算機接口及國產(chǎn)設(shè)備的信號，提出了相關(guān)要求。上海工業(yè)自動化儀表研究所專門成立了由該所顯示室主任金建民高級工程師具體負責(zé)的XTRM儀表項目組，經(jīng)艱辛攻關(guān)，完成了XTRM系列多回路溫度遠傳監(jiān)測儀研制，成功將國產(chǎn)設(shè)備的信號與該控制系統(tǒng)相匹配，完善了全廠生產(chǎn)集中控制，取得了很好的實用效果。這個新產(chǎn)品，特別適用于水泥生產(chǎn)過程的監(jiān)控，因此，該產(chǎn)品在全國大型、中型干法水泥廠的設(shè)計和生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。
XTRM儀表的輸出信號直接輸入到計算機系統(tǒng)模擬輸入接口，在中央控制室監(jiān)控，同時在儀表面板上有顯示，顯示采用模擬指針儀表或LED數(shù)字顯示表頭。
根據(jù)用戶的需要，可將指示儀表、記錄儀表、調(diào)節(jié)器等與電源串聯(lián)在XTRM儀表的輸出回路，輸出電流正比于溫度的變化，用作溫度的指示、記錄或調(diào)節(jié)。用戶還可通過安裝在面板上的薄膜選擇按鍵逐個查閱相對應(yīng)回路的溫度。
二、XTRM系列多回路溫度遠傳監(jiān)測儀工作原理
XTRM儀表系二線制多回路溫度變送器。它與多點熱電阻或熱電偶傳感器配合使用，將各種生產(chǎn)過程中固體、液體、氣體的溫度顯示和變送遠傳。（原理框圖如圖一所示）XTRM儀表安裝在被測對
象附近，用屏蔽電纜將各回路的熱電阻或熱電偶傳感器的測溫信號連至該儀表各自獨立的前置放大器，前置放大器將微弱變化信號放大處理，輸送到比較輸入電路（選擇高溫信號）或選點輸入電路，進行信號選擇。被選中的回路信號，再經(jīng)過電壓／電流轉(zhuǎn)換單元處理，將前置放大器的輸出電壓轉(zhuǎn)換成DC 4～20mA電流信號輸出。如選擇測溫范圍0～150℃則對應(yīng)DC 4～20mA輸出。
圖一
三、XTRM儀表在水泥生產(chǎn)監(jiān)控中應(yīng)用例舉
（一）XTRM儀表用于煤磨電收塵器、大型煤粉倉溫度測量
首先讓我們討論一下水泥廠一些現(xiàn)場儀表設(shè)計情況，如煤磨電收塵器，收塵器各底部有煤沉積，如圖二（a）所示。給窯頭、分解爐供煤粉的大型煤粉倉，如圖二（b）所示。這類設(shè)備，為防止煤粉自燃、防爆，確保設(shè)備安全，必需設(shè)置多個溫度監(jiān)控。現(xiàn)場有溫度顯示，巡回人員可以了解設(shè)備內(nèi)部情況；中央控制室顯示和高溫報警，作為重要參數(shù)管理。
圖二
煤磨電收塵器、大型煤粉倉最通常的三種現(xiàn)場儀表的設(shè)計方案，如圖三所示。
圖三
方案一：如圖三（a）所示，每個熱電阻傳感器配置一個二線制溫度變送器，分別用二芯屏蔽電
纜引至計算機標準模擬接口，在中央控制室監(jiān)控。
方案二：如圖三（b）所示，每個熱電阻傳感器分別用三芯屏蔽電纜引至計算機熱電阻接口，在
中央控制室監(jiān)控。
方案三：如圖三（c）所示，四個熱電阻傳感器連接到現(xiàn)場XTRM儀表，再用一根二芯屏蔽電纜
引至計算機標準模擬接口，在中央控制室監(jiān)控。
１、前面二個方案的共同特點是各個測溫點自成一個獨立的回路，在中央控制室屏幕上都有顯
示，從而帶來所用電纜多、接口多，而且在現(xiàn)場沒有溫度顯示，不能給崗位工一個提示。
２、方案一現(xiàn)場變送器最多，增加了安裝和日常維護。
３、方案二省掉了變送器，但由于煤磨電收塵器和煤灰倉往往離車間控制站很遠，熱電阻的信
號變化很微弱，遠距離的信息傳遞不見得很合理。而更主要的是所應(yīng)用的計算機接口電路，不是一般壓力變送器、溫度變送器電流變送通用的4～20mA DC標準模擬接口電路，是專用的熱電阻接口電路，價格昂貴、通用性差，用了它，使得計算機系統(tǒng)的硬件及軟件變得復(fù)雜，給系統(tǒng)安裝、調(diào)試及維護帶來更多的工作。
４、比較三個方案，方案三最簡單。用一個XTRM-4儀表，四個熱電阻傳感器的溫度不僅都可以
在現(xiàn)場顯示，而且傳遞到在中央控制室監(jiān)控的僅是四個信號中的最高溫度點，這是XTRM儀表獨特之處。因為操作員并不需要知道煤磨電收塵器或煤灰倉內(nèi)溫度分布情況，而必須要知道該設(shè)備內(nèi)的最高溫度是多少？是否超越臨界溫度？如煤粉倉，不管哪一點溫度大于70℃，都要高溫報警，溫度大于80℃時，不但報警還要聯(lián)鎖，保證安全，報警后派人到現(xiàn)場處理，也可查詢各點的溫度，判斷事故情況。所以，同一設(shè)備，在中央控制室設(shè)置一個高溫報警信號就可以了。很明顯，該方案是最省儀表、省電纜、省計算機接口的設(shè)計。這樣的設(shè)計方案，在國內(nèi)外大、中型水泥廠的設(shè)計已廣泛采用。
綜合上述比較，可以得出這樣的結(jié)論：如果同一設(shè)備需要設(shè)置多點溫度監(jiān)控（如2～4點），
且采用相同的測溫元件（如鉑電阻），相同的測量范圍（如0～150℃），則采用XTRM儀表的設(shè)計是最合理的方案，是最省投資的方案。
（二）XTRM儀表用于測量各種軸承溫度
１、一個水泥廠往往有許多大型的電機，如原料磨2440KW電機、水泥磨2800KW電機等，還有許多大型風(fēng)機，如原料磨循環(huán)風(fēng)機、窯尾排風(fēng)機、窯篦冷卻風(fēng)機等。工人最關(guān)心其軸承溫度，希望在機旁有顯示，中央控制室能監(jiān)控。象這類設(shè)備一般選用XTRM-2型儀表。
２、大型磨機的軸承溫度測量。如原料磨、水泥磨、煤磨等，磨機的進料口、出料口的軸承一
般各配置有二個熱電阻傳感器測溫，一般選用XTRM-2型儀表。
３、輥壓機軸承溫度測量。如水泥粉磨輥壓機，每小時通過145噸物料，軸承配置有4個鉑電
阻傳感器，應(yīng)選用XTRM-4型儀表，當軸承溫度T＞47℃時在中央控制室報警，當T＞50℃時報警并聯(lián)鎖，確保設(shè)備安全。
４、回轉(zhuǎn)窯托輪軸承溫度測量。Φ3.75×57M回轉(zhuǎn)窯，有三組托輪，每組托輪配置有4個鉑電
阻傳感器，應(yīng)選用XTRM-4型儀表監(jiān)控。
（三）XTRM儀表用于測量高壓電機的繞組溫度。
水泥廠有許多大型高壓繞線型電動機，如上面所說的磨機、風(fēng)機，在電機制造時已配置有定子測溫元件（每相二個），電機運行時必須監(jiān)控，當繞組溫度大于120℃時報警。
XTRM儀表還有應(yīng)用于煙道閘門、齒輪箱等許多溫度的測量，這里不一一列舉。
四、XTRM儀表的主要特點
1、XTRM儀表具有多路輸入一路高選輸出的特點，它能同時對多個測溫點進行測量，并自動將多個被測點中溫度最高的一個點的量值顯示和以4～20mA的標準電流信號輸出。同時它具備選擇按鍵，用戶在需要時可通過回路按鍵查看對應(yīng)測溫點的溫度。
2、XTRM儀表的關(guān)鍵元器件從國外進口，整機設(shè)計合理，具有較高的穩(wěn)定性和可靠性；（經(jīng)上海聯(lián)合水泥廠技改工程十多年的長期使用，至今沒有損壞）儀表密封性能好，適合高溫多粉的水泥廠環(huán)境中使用。
3、工作電壓范圍寬。由于XTRM儀表內(nèi)部專門設(shè)置了一個電源部件，在外電源13～36伏范圍波動中能自我調(diào)整，以保證儀表在工礦惡劣供電條件下能正常工作。
4、具有良好的抗射頻干擾性能。在XTRM儀表設(shè)計中采用了多項抗射頻干擾技術(shù)，經(jīng)上海儀器儀表自控系統(tǒng)檢驗測試所依據(jù)GB18268-2000《測量、控制和實驗室用的電設(shè)備電磁兼容性要求》試驗，在10V／m（80MHz～1000 MHz）的場強下它的變化范圍小于0.3％。因而它能有效抑制來自現(xiàn)場的諸如對講機之類的射頻干擾。
五、結(jié)束語
XTRM儀表是一種新穎的儀表，節(jié)能的儀表，值得推廣的儀表。雖在水泥廠生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用，但在冶金、化工、電力等工業(yè)領(lǐng)域中知者甚少，故撰本文以示技術(shù)交流，求在應(yīng)用中推廣和完善。
（轉(zhuǎn)載）
