浅析SIS系统信号异常分析与处理

浅析 SIS系统信号异常分析与处理

郭一平

陕西能源麟北发电有限公司 陕西省宝鸡市 721599

摘要：SIS系统信号异常的现象，对于火电厂机组运行过程来说是非常危险的一种现象。本篇文章就是对SIS系统信号异常现象进行了详细的描述和探究，从而对产生这种现象的原因进行深入的分析，并且提出一些能够有效解决的措施。
关键词:SIS系统；信号异常；分析与处理

就我国目前在电厂装置当中出现的一些危险故障的原因来看，主要的原因一般有三个，其中包含了现场传感器、逻辑控制器以及最终执行元件等方面的问题，其中出现故障的大部分原因是由于执行元件发生了异常，并且逻辑控制器发生故障的情况是最少的。因此，如果在控制系统出现问题的时候，需要先通过对控制系统的事故进行解决，并且确认事故发生的原因，以及对时间信号类型等情况进行全面的了解，然后结合实际的数据和信息来找到信号源，从而正确的排除干扰。本篇文章将以实际的案例来按照上述思路进行故障分析，并找到能够解决问题的办法。
1 事故现象描述
针对某企业的国产化装置进行研究，这个装置当中会采用到磁力机械式的氧分析仪，并且还需要一氧化碳以及二氧化碳的分析仪来对生产之后所产生的尾气进行检测工作。这些为其都是会具有一定程度的危险性，根据危险性的不同来划分尾气检测的应用系统。一般情况下，在反应过后产生的尾气，如果氧含量过高的情况下，会进入到SIS系统当中进行联锁反应。
PTA装置在进行氧化的工段当中，整个过程会经过大约六个小时，然后会由于尾气当中的氧含量过高会响起警报，从而导致出现连锁跳车的现象。相关工作人员可以在SIS系统当中的记录进行查看，可以发现在这个期间当中的在线气体分析仪都出现过不正常的氧含量过高以及二氧化碳含量过高等记录。但是，对DCS系统当中的记录进行分析，又发现在这个工段当中的氧以及二氧化碳的含量一直维持在稳定的状态，没有任何异常的显示，并且装置的阀门以及其他仪器都没有出现过异常。因此，从工艺流程的方向进行判断，整个装置当中的反应尾气不会出现氧以及二氧化碳含量突然过高的情况。
2 连锁跳车事故分析
SIS系统软件会有一个测试功能，经过多次测试可以发现，在输入信号的时候将正常值突然调到零，然后再立即返回到正常值的时候会出现氧以及二氧化碳含量突然变高的现象，并且SIS系统出现事故的时间是非常短的，事实证明啊，之前的分析都是非常正确的，也就是连锁事件的发生都是在一瞬间。并且在发生连锁故障的时候，气体分析仪当中的记录是相对来说比较稳定的，在SIS系统瞬间发生故障的时候，DCS系统当中并没有详细的记录，说明信号是恢复到正常的状态了。
SIS系统在检测到信号发生异常的时候,会导致装置出现连锁跳车的现象，但是DCS趋势记录当中并没有同时将这些现象反映出来，这些现象就可以表明连锁跳车事故是在瞬间完成的，DCS系统由于扫描的时间比较长，所以就没有检测到，同时信号也回到了正常的范围之内，在这个时候也找到了解决问题的方向。
经过对Sis，系统的深入分析，可以发现，除了正常信号情况下的连锁跳车事故现象之外，还有两种情况，也就是断路以及短路这两个事件也会受到检测。如果在检测过程当中出现这两种情况也会导致系统出现连锁的现象，同时在SOE当中记录下来的事件表明氧以及二氧化碳的含量过高。经过相关数据和参数的查阅可以发现，SIS系统在超过20毫安的情况下就会出现短路现象，在小于3.6毫安的时候则断路。
针对以上所描述的这些现象和问题，需要采用排除法来对这些问题进行有效的解决。首先，需要在整个运行过程当中确定信号的流向。第一个需要重点检测和排查的就是磁氧分析仪，但是，这项仪器已经在相关企业当中进行了广泛的应用，并且在应用过程当中从来没有发现过这样的问题，并且还是众多仪表一起出现异常的现象，这种现象发生的概率基本为零。
存在系统和分析仪中间的结构就是隔离栅，但是，这种隔离栅的应用也是非常广泛，相关的厂家也从未接到这方面问题的反应，所以，大量隔离栅同时出现问题的概率也是非常低的，所以这方面的问题也应该被排除。
目前，一些企业当中采用的SIS系统都是进口的，并且在石化、电力行业当中的应用也是非常广泛，在系统当中还存在了两块AI卡，在同时检测的情况下，系统都接收到了一样的信号。因此，系统方面也不应该会出现问题，所以硬件方面都进行排除之后，就应该考虑信号干扰方面的因素。
3 连锁事故排查

首先，相关工作人员需要对仪表信号所用的电缆进行全面的检测，主要检测4毫安到20毫安之间的仪表，在短路以及电阻等方面进行了测试之后，没有发现问题。之后也需要对信号屏蔽多点来对现场的接地以及电磁干扰等问题进行检测，在经过一系列的检测工作之后，以上问题都被排除在外。
其次，将分析仪表放置到SIS系统仪表的一边，这样可以减少操作当中的一些环节，可以加快检测的效率，仪表可以直接跨过电缆以及其他设备的干扰，直接通过隔离栅就连接到SIS系统。在这种情况下，依然会发现信号跳动的现象，所以需要再次进行检测，将四毫安到20毫安范围内的型号直接连接到SIS系统，这时可以发现信号不再发生跳动，SIS系统也没有再发生故障。

4 连锁事故成因分析及处理
在现在这种情况下，信号异常的现象已经比较明显了，经过仔细的调查和检测可以发现有信号接在遗弃的端子上，但是仪器的说明书上明确地表示出该通道可以通过这一类的通讯信号。所以，只要信号的波动是保持在正常的范围之内，仪器就不会分辨出它是正确的信号，还是干扰信号。这种情况也会带来一些兼容性方面的问题，如果外部发来的干扰信号进入到隔离栅当中，就会被当做正常的信号来进行处理，但是，SIS系统是非常敏感的，所以就会在扫描当中检测到这个错误的信号，然后会认为这个信号就是正常范围内的电流信号，他就会做出相应的故障处理。隔离栅接收到的干扰信号，以及偶尔发生波动的信号都认为是正常的信号进行接收，但是这一些信号的平均值不是零，所以原来的信号涉及原则就会被这些波动所破坏掉，从而导致装置出现连锁跳车的现象。
5 连锁事故处理
目前连锁事故的问题主要就是如何有效的屏蔽掉外部产生的干扰信号以及正常信号发生的波动，尽可能地用最小的代价和给最简单的方式来维持系统的正常运行和工作。
经过对相关系统的说明书进行详细的查看可以发现，对于4毫安到20毫安范围内的信号，隔离栅可以连接到其它的端子上面，这些端子不会支持HART以及DE等信号的通过，并且这些类型的分析仪信号也是在这个正常的范围之内，同时也不支持智能通讯方面的协议，SIS系统在正常的运行过程当中也不会用到智能通讯。所以该接线端子具有一定的屏蔽信号的能力，因此就可以将装置的信号连接到这些端子上。在修改接线方式之后，对信号进行再次的检测，可以发现没有在出现连锁跳车的现象。
6 结语
总而言之，相关部门对于日常工作当中所用到的设备需要进行全面的了解和掌握，在发生问题的时候，需要积极的采取各种措施来查找原因，从而找到根本的原因再进行解决。现场工作人员在进行接线修改工作的时候，一定要对相关的故障进行全面的检测和分析，不可以随意进行接线，同时也是为了保障企业能够稳定的生产和运行。

参考文献：
  [1]阳宪惠.现场总线技术及其应用[M].北京:清华大学出版社,2019.

[2]许忠仪.安全仪表系统(SIS)的SIL评估[J].化工自动化及仪表, 2019,36(5):62-66.

[3]赵银.厂级监控信息系统（SIS）运行性能优化[J].仪器仪表用户,2020,27(04):33-35.