信号隔离器在焦化厂焦油分离工艺中的应用

摘要：在焦化厂生产过程中，产生的高温焦炉煤气需要通过氨水进行冷却，分离其中焦油等物质。其中的关键工艺就是焦油与氨水分离，需要特别注意的参数是焦油与氨水分离界面。如果参数控制不当，会造成处理后的氨水中焦油含量过高，影响焦炉生产，也可能造成生产的焦油密度不符合质量标准。所以如何保证采集到正确稳定的焦油与氨水分离界面数据显得尤为重要。测量该数据采用磁致伸缩液位变送器，将分离界面信号转换为4~20mA电流信号再传输到DCS，为了加强信号抗干扰能力，通常会在DCS之前加装信号隔离器。

关键词：信号隔离器；焦油氨水；液位变送器；信号干扰

0：概述

高温焦炉煤气经过氨水冷却后，形成焦油氨水混合物。通过焦油氨水分离槽，将焦油和氨水进行分离。在这个工艺流程中需要实时监测焦油氨水界面，通过磁致伸缩液位变送器将该参数按比例转换成4~20mA信号传输到DCS，根据该参数控制分离焦油与氨水，确保循环氨水和生产焦油的品质。工业现场情况较为复杂，存在多种干扰源影响信号传输。通过在DCS之前安装隔离器基本可以解决上述问题，保证整个控制系统的安全和稳定。

1：信号传输常见问题 

工业变送器输出信号通常采用的信号有电流信号和电压信号，其中选择电流信号(4~20mA)较多。相较于电压信号，电流信号有长距离传输，抗干扰能力强等优点。

虽然电流信号(4~20mA)有上述优点，但是在许多使用场景中，如果直接将信号线从变送器接入PLC等设备，可以观察到信号异常跳动，无法准确采集到信号。产生该现象的主要因素是接地环路干扰，因为工控现场变送器到控制室通常有较远的距离(数十米以上)，变送器和PLC基本都有接地线的需求，两个接地点通过大地与信号连接线形成一个庞大的接地环路。

                                      接地环路干扰图

接地环路可以近似等效于一个大环路天线，从环境中拾取噪声信号干扰正常信号。工业现场环境通常比较复杂，容易产生多种噪声信号。通过接地环路不仅仅会造成信号不稳定甚至失真，严重会引发控制系统异常，造成不可逆转的损坏。

2：常用解决方法

要解决上述的接地环路干扰，最直接的方法就是切断接地环路。那么如何切断接地环路？在变送器和控制器之间不直接使用导线相连，而是通过信号隔离器进行连接，因为信号隔离器具有电气隔离的作用，有效地阻断了接地环路形成。

                                     信号隔离器接入图

信号隔离器通过电磁或者光耦隔离将信号从输入端耦合到输出端，正常通讯信号可以无障碍地从输入端传输到输出端。电磁隔离和光耦隔离有效地阻断了变送器到控制器的电气连接，直接切断了接地环路，有效地避免了接地环路干扰。所以信号隔离器在工业自动化控制领域发挥着重要的作用，保证相关监测和控制系统可以正常平稳地运行。

3：BM100信号隔离器

3.1概述

BM100系列信号隔离器在工业生产中为增加仪表负载能力并保证连接同一信号的仪表之间互不干扰，提高电气安全性能。BM100信号隔离器输入支持三种输入模式，兼容传感器的三种接线方式，将输入信号进行隔离输出，安全的输送给二次仪表或PLC/DCS使用。

BM100信号隔离器接线图

 BM100系列信号隔离器外观图

3.2技术参数

4：结束语

信号隔离器具有信号中继，信号匹配，信号隔离，信号滤波等特点。在工业控制中，基本存在以下几种情况：1.信号传输距离长、2.传感器，执行器与PLC等设备信号接口不匹配、3.工业现场环境复杂，设备繁多，干扰信号容易耦合到正常通讯信号，造成信号失真，严重甚至损坏设备造成事故。使用信号隔离器可以有效解决上述问题，保障自动化控制系统安全平稳地运行。

参考文献

[1]企业微电网设计与应用手册.2020.6.

[2]张志功，薛学源，沈浩.磁致伸缩液位变送器在焦油氨水界面检测中的应用.计量装置及应用,2013(23):43-44.