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控制室的環境要求

 

控制室是工作場所,它的設計應符合人體物理學、心理學、人體工程學的特征,為操作人員的工作創造一個適宜的環境。同時控制室又是生產裝置的一個部分,它應該保證人-機交互作用下生產監控操作能夠安全、有效。下麵從幾方面對控制室所需環境進行介紹。

 

控制室的環境氣候條件

1.環境氣候條件對控制系統的影響

DCS受環境影響而失效或性能降低,往往是由於下列的環境氣候條件導致內部元器件性能衰退:

a.低溫

溫度過低,影響電子元器件的電性能,元器件的塑料封裝材料也容易脆化。

b.高溫

容易造成電子元器件絕緣老化,性能變壞,材料容易變形,尺寸改變以至活動件卡死。對模擬量卡件,溫度每變化10℃,精度將降低0.1%。對DCS元器件的錶面溫升,在有些產品標準里(如日本富士)規定不得超過20℃。

c.溫度變化率

過大的溫度變化率因元器件的脹縮可導致引力、變形、開裂、密封失效及保護層脫落。

d.濕度

若相對濕度超過65%,就會在物體錶面形成一層水膜,使絕緣劣化;潮濕會加快腐蝕。相對濕度太低,合成材料容易變脆、收縮、錶面龜裂;絕緣材料錶面容易積累靜電。

e.陽光輻射

陽光輻射中的紅外線使物體升溫,材料老化,壽命縮短,紫外線不但對有機物有加速老化的作用,在有氧和水時,對絕緣材料和有機塗料也有劣化作用。

f.大氣壓力

大氣壓力降低時,空氣絕緣強度下降,海拔每升高100 m,絕緣強度將降低1%;大氣壓力降低時,空氣的熱容量減小,因而對DCS系統內的發熱元件的冷卻能力下降,海拔每升高100 m,元器件溫升增加0.2~1℃。

 

2.標準規定的環境氣候條件

根據HG/T20508-2000《控制室設計規定》的要求及“GB/T 17214.1-1998工業過程測量和控制裝置工作條件第1部分:氣候條件”中規定的屬於“有氣候防護的場所”中的B1級:升溫和(或)降溫的封閉場所,那麼其氣候條件引數和嚴酷度應滿足下表所示。

3.控制室設計應採取的對策

為了滿足控制室的環境氣候條件,控制室的設計應採取下列的措施:

a.控制室宜座北朝南,其次是朝北或朝東,不宜朝西,如不能避免時,應採取遮陽措施。

b.操作室和機櫃室不宜開窗或只開少量雙層密封金屬窗。

c.控制室應採用空氣調節,並應設置門斗或前室。

d.控制室內氣流組織,應根據空氣調節設計規範並結合現場實際情況確定。對設備佈置密度大,設備發熱量大的機櫃間通風宜採用活動地板下送上方式;其

出口風速不應大於3 m/s。

 

控制室的空氣潔凈條件

1.空氣潔凈條件對DCS的影響

污染物對控制系統的影響是與濃度、溫度和暴露時間成正比的,並往往因濕度的增加而加劇。一般,應考慮如下兩類污染物:

a.鹽霧等腐蝕氣氛

它會引起對金屬的強烈腐蝕。由於氯離子半徑極小,很容易穿透保護塗層到底部,又很容易被受潮金屬錶面所吸附,所以對其要求更嚴格。此外,硫化氫能迅速腐蝕銅、銀和鐵合金,二氧化硫同樣對DCS也有腐蝕作用。

b.灰塵與沙塵

灰塵是指直徑1~150μm的顆粒,沙塵是指直徑100~1000μm的顆粒。灰塵與沙塵對控制設備的機械沖刷造成磨損;沉降在絕緣錶面後吸潮而降低絕緣性能;吸潮或吸附腐蝕性氣體而加速化學腐蝕。

2.IEC標準對反應性環境(腐蝕氣氛)的分級方法

“IEC654-4:1987”標準對反應性環境(腐蝕氣氛)的分級方法是根據污染物和銅起反應的速率來確定工業環境的嚴酷度的。這種方法需要將事先製備好的銅試樣放置到被監測場所,經一定的暴露時間(1個月)後,對銅試樣進行腐蝕膜厚度的測定或外觀檢查,而後可以按下表三種嚴酷度進行分級。

對控制系統而言,由於存在大量的銅質線路板,為了避免腐蝕對其性能的影響,所以控制室的反應性環境要求應按1級進行設計,即為受嚴格控制的環境。

IEC標準對反應性環境(腐蝕氣氛)的分級方法

3.控制室對腐蝕性氣氛和空氣含塵量的要求

“IEC654-4:1987”標準對1級控制室內的腐蝕氣氛要求如下表所示。

根據《電工電子產品應用環境條件》GB4798.1)和《過程測量和控制系統環境條件空氣中的污染物》ISAS71.04)的規定,控制室內含塵量應<0.2mg/m3(粒徑<10μm)。

4.控制室設計應採取的對策

為了滿足控制室的空氣潔凈條件,控制室的設計應採取下列的措施:

a.在有腐蝕性介質或塵埃的生產裝置內,控制室宜佈置在本地區常年最小頻率風向的下風側或全年主導風向的上風側。

b.控制室不應直接位於有腐蝕性液體的樓層下,不應與有腐蝕性生產的廠房直接相通,也不應與化學藥品庫、化驗室毗鄰佈置。

c.控制室內不得安裝有腐蝕性介質的在線分析一次儀錶。

d.控制室地面應平整、光潔,不起灰塵;牆面應平整,不積灰,易於清潔;窗戶應採用金屬窗,並應有良好的氣密性。

e.控制室不宜設在工廠主要交通幹道旁邊,以防揚塵的危害。

f.對灰塵量較大的生產裝置,為了防塵,控制室可以採用清潔空氣的正壓通風系統,它應滿足:室內門窗關閉時,壓力不低於25Pa;室內門窗全開時,通過門窗的氣流速度不低於0.3m/s;正壓通風系統發生故障時,應發出報警;正壓

通風系統的電源應採用獨立的電源迴路。

 

控制室的機械工作條件——振動

1.振動對控制系統的影響

振動是交變的機械外力。如果控制系統的安裝地點附近有強烈振動的設備,例如球磨機、粉碎機、攪拌機、重型機床設備,它們產生的機械力會通過支架和地面傳到控制系統,影響控制系統的工作,長時間的機械振動力作用對控制系統的危害是十分嚴重的。

具體表現在如下幾個方面:

a.高頻率、高加速度的振動能損壞集成電路的內部接頭。

b.繼電器是控制系統中最不耐振動的部件,它的簧片在振動時很容易發出錯

誤的通斷信號,或者由於疲勞而損壞。

c.振動可以使零件疲勞,出現裂縫,強度下降。當振動頻率與零部件的固有頻

率相同時,會發生諧振,振幅顯著增大,容易招致嚴重破壞。

d.振動還可以使插接件鬆動,接觸面磨損,黏接面脫落。

e.振動將使永磁零件退磁,壓電元件產生有害的電信號,開關和電位器接觸不良。

f.控制系統中的易碎器件,如CRT顯示管、光學零件、數碼管更經不起強烈的振動。

2.振動的限制條件

控制室地面振動的幅度、頻率和加速度應該滿足控制系統製造商提出的限制條件。根據GB/T18271.3-2000《過程測量和控制裝置通用性能評定方法和程式 第3部分:影響量影響的試驗》,控制系統應低於如下表所示的振動條件。

不同的DCS製造商對控制室提出的振動要求,如果模擬量輸入模塊的精確度為a,在這樣的振動條件下,模擬量的示值變化如小於0.5a%F.S是允許的。不同的DCS製造商往往對控制室會提出不同的振動要求,如下表所示。

 

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