XTRM系列溫度遠傳監測機在水泥行業中的應用

一、前言
　　XTRM系列溫度遠傳監測機，首先被應用在水泥生產監控系統中。上世紀九十年代初，上海聯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系統的關鍵設備，建成日產二千噸熟料的窯外分解生產線。該廠采用ABB公司ASEA  MASTER集散控制系統進行生產管理和控制，要求國產設備的運行信息也集中於系統統一監控，但當時的機表與該計算機系統難以匹配，為此，必須開發新產品上海工業自動化機表研究所、上海聯合水泥廠、南京水泥工業設計研究所有關人員，通過共同調研該廠引進的現場機表、計算機接口及國產設備的信號，提出瞭相關要求。上海工業自動化機表研究所專門成立瞭由該所顯示室主任金建民高級工程師具體負責的XTRM機表項目組，經艱辛攻關，完成瞭XTRM系列多回路溫度遠傳監測機研制，成功將國產設備的信號與該控制系統相匹配，完善瞭全廠生產集中控制，取得瞭很好的實用效果。這個新產品，特別適用水泥生產過程的監控，因此，該產品在全國大型、中型乾法水泥廠的設計和生產中得到瞭廣泛應用。
　　XTRM機表的輸出信號直接輸入到計算機系統模擬輸入接口，在中央控制室監控，同時在機表麵板上有顯示，顯示采用模擬指針機表或LED數字顯示表頭。
　　根據用戶的需要，可將指示機表、記錄機表、調節器等與電源串聯在XTRM機表的輸出回路，輸出電流正比於溫度的變化，用作溫度的指示、記錄或調節。用戶還可通過安裝在麵板上的薄膜選擇按鍵逐個查閱相對應回路的溫度。

二、XTRM系列多回路溫度遠傳監測機工作原理
　　XTRM機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機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機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，再經過電壓／電流轉換單元處理，將前置放大器的輸出電壓轉換成DC 4～20mA電流信號輸出。如選擇測溫范圍0～150℃則對應DC 4～20mA輸出。

圖一

三、XTRM機表在水泥生產監控中應用例舉
（一）XTRM機表用於煤磨電收塵器、大型煤粉倉溫度測量
　　首先讓我們討論一下水泥廠一些現場機表設計情況，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。這類設備，為防止煤粉自燃、防爆，確保設備安全，必需設置多個溫度監控。現場有溫度顯示，巡回人員可以瞭解設備內部情況；中央控制室顯示和高溫報警，作為重要參數管理。煤磨電收塵器、大型煤粉倉最通常的三種現場機表的設計方案。
　　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，在中央控制室監控。
　　方案三：如圖三（c）所示，四個熱電阻傳感器連接到現場XTRM機表，再用一根二芯屏蔽電纜引至計算機標準模擬接口，在中央控制室監控。
　　１、前麵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，而且在現場沒有溫度顯示，不能給崗位工一個提示。
    ２、方案一現場變送器最多，增加瞭安裝和日常維護。
    ３、方案二省掉瞭變送器，但由於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，用瞭它，使得計算機系統的硬件及軟件變得復雜，給系統安裝、調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機表，四個熱電阻傳感器的溫度不僅都可以在現場顯示，而且傳遞到在中央控制室監控的僅是四個信號中的最高溫度點，這是XTRM機表獨特之處。因為操作員並不需要知道煤磨電收塵器或煤灰倉內溫度分佈情況，而必須要知道該設備內的最高溫度是多少？是否超越臨界溫度？如煤粉倉，不管哪一點溫度大於70℃，都要高溫報警，溫度大於80℃時，不但報警還要聯鎖，保證安全，報警後派人到現場處理，也可查詢各點的溫度，判斷事故情況。所以，同一設備，在中央控制室設置一個高溫報警信號就可以瞭。很明顯，該方案是最省機表、省電纜、省計算機接口的設計。這樣的設計方案，在國內外大、中型水泥廠的設計已廣泛采用。
     綜合上述比較，可以得出這樣的結論：如果同一設備需要設置多點溫度監控（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機表的設計是最合理的方案，是最省投資的方案。
（二）XTRM機表用於測量各種軸承溫度
    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，還有許多大型風機，如原料磨循環風機、窯尾排風機、窯篦冷卻風機等。工人最關心其軸承溫度，希望在機旁有顯示，中央控制室能監控。象這類設備一般選用XTRM-2型機表。
    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型機表。
    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，應選用XTRM-4型機表，當軸承溫度T＞47℃時在中央控制室報警，當T＞50℃時報警並聯鎖，確保設備安全。
    ４、回轉窯托輪軸承溫度測量。Φ3.75×57M回轉窯，有三組托輪，每組托輪配置有4個鉑電阻傳感器，應選用XTRM-4型機表監控。
（三）XTRM機表用於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，如上麵所說的磨機、風機，在電機制造時已配置有定子測溫元件（每相二個），電機運行時必須監控，當繞組溫度大於120℃時報警。XTRM機表還有應用於煙道閘門、齒輪箱等許多溫度的測量，這裡不一一列舉。

四、XTRM機表的主要特點
     1、XTRM機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，並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測溫點的溫度。
     2、XTRM機表的關鍵元器件從國外進口，整機設計合理，具有較高的穩定性和可靠性；（經上海聯合水泥廠技改工程十多年的長期使用，至今沒有損壞）機表密封性能好，適合高溫多粉的水泥廠環境中使用。
     3、工作電壓范圍寬。由於XTRM機表內部專門設置瞭一個電源部件，在外電源13～36伏范圍波動中能自我調整，以保證機表在工礦惡劣供電條件下能正常工作。
     4、具有良好的抗射頻乾擾性能。在XTRM機表設計中采用瞭多項抗射頻乾擾技術，經上海機器機表自控系統檢驗測試所依據GB18268-2000《測量、控制和實驗室用的電設備電磁兼容性要求》試驗，在10V/m（80MHz～1000 MHz）的場強下它的變化范圍小於0.3％。因而它能有效抑制來自現場的諸如對講機之類的射頻乾擾。

五、結束語
    XTRM機表是一種新穎的機表，節能的機表，值得推廣的機表。雖在水泥廠生產中得到廣泛的應用，但在冶金、化工、電力等工業領域中知者甚少，故撰本文以示技術交流，求在應用中推廣和完善。