內(nèi)容編輯摘 要：隨著冶金行業(yè)自動化程度的飛速發(fā)展，大量的儀器儀表在冶金過程中投入使用。雖然這些儀器儀表都進(jìn)行了抗干擾設(shè)置，但是由于各種原因，在使用過程中仍然會受到各種各樣的干擾信號，對測量監(jiān)控工作造成了很大的影響。本文就馬鋼二鐵4#高爐熱風(fēng)爐項目中儀表受到干擾進(jìn)行分析說明，并提出了解決辦法；同時展開分析儀表在使用過程中受到的干擾類型及干擾源的存在及其特性；Zui后提出了幾點抗干擾的有效措施，希望可以對相關(guān)的技術(shù)人員提供一些有價值的參考資料。
引言
在馬鋼二鐵4# 高爐熱風(fēng)爐項目調(diào)試過程中，助燃風(fēng)機(jī)的測振儀表由于現(xiàn)場的安裝和工作環(huán)境的復(fù)雜性、電源波動、儀表自身的質(zhì)量還不是很完美及其他未知因素的干擾等多種原因，導(dǎo)致了儀表的工作穩(wěn)定性大大降低，儀表讀數(shù)的精確性受到很大影響，調(diào)試故障頻發(fā)，給風(fēng)機(jī)的安全運行帶來了重大隱患。經(jīng)過如下處理方法，解決了上述問題，保證風(fēng)機(jī)穩(wěn)定安全地運行。Di一，對測振儀表本身進(jìn)行更換；第二，對軸承進(jìn)行清洗；第三，對儀表安裝距離的調(diào)整。
為防止各種干擾對設(shè)備產(chǎn)生不利影響，保證系統(tǒng)可靠地運行，下面就儀表使用過程中受到的干擾類型及干擾源進(jìn)行全面地分析說明，并提出了幾點抗干擾的有效措施。
1 干擾信號的常見類型
1.1 電磁感應(yīng)造成的干擾
在冶金廠的工作現(xiàn)場存在很多電感或者變壓器，當(dāng)這些設(shè)備出現(xiàn)漏感的情況，就有可能造成由于磁感線穿過電路時出現(xiàn)電磁感應(yīng)的現(xiàn)象，在干擾電路中產(chǎn)生不可控的干擾電流。即使是有2 個回路電路相隔比較近時，也有可能會產(chǎn)生電磁效應(yīng)。其中1 個電路由于電流的變化產(chǎn)生電磁的變化，另1 個電路由于在電磁場的變化而產(chǎn)生1 個感應(yīng)電流。在電路中，由于信號傳輸回路引起的干擾電壓服從正態(tài)分布，且可以計算出，但是由于其變化不可控，造成對在測量過程中無法對這部分干擾進(jìn)行有效地消除，從而對測量監(jiān)控造成了一定的難度，也大大降低了儀表讀數(shù)的準(zhǔn)確性，無法為工作過程提供有效的數(shù)據(jù)信息。
1.2 靜電感應(yīng)造成的干擾
在儀器的使用過程中，如果由于電器元件出現(xiàn)問題，就有可能出現(xiàn)電荷在回路電路的電器元件上進(jìn)行儲存，并且當(dāng)電荷量達(dá)到一定值的時候，會自己產(chǎn)生發(fā)電的情況，這種情況就成為“靜電效應(yīng)”。這樣干擾的危害不僅僅局限于對測量準(zhǔn)確性的影響，甚至對整個電路也會產(chǎn)生破壞性的影響，因為當(dāng)電荷量過高時，會產(chǎn)生比較高的電壓，在高電壓的影響下，電路中的電流會發(fā)生大幅的突變，對于整個電路的影響是十分致命的。需要認(rèn)識到這種干擾雖然不是持續(xù)性的，往往發(fā)生在一段時間內(nèi)，但是其危害卻十分巨大。
1.3 設(shè)備本身造成的誤差干擾
所有的儀表元件在生產(chǎn)過程中都要進(jìn)行測試和標(biāo)定工作，這也就意味著假如標(biāo)定不是很準(zhǔn)確的話，在以后的使用過程中就會產(chǎn)生持續(xù)的誤差干擾。標(biāo)準(zhǔn)器件誤差、裝備誤差和附件誤差[1] 都屬于測量誤差。因此，在使用過程中假如存在這樣的干擾，在儀器的整個使用過程中，都會一直影響測量監(jiān)控工作。雖然很多技術(shù)人員在儀表使用過程中會對儀表進(jìn)行比較誤差的測量，但是對于技術(shù)人員的要求就比較高，很難保證每1 個儀器儀表的比較誤差都能得到有效地控制。因此，設(shè)備本身造成的誤差干擾對儀器儀表的準(zhǔn)確性也有著很大的影響。
2 干擾源的產(chǎn)生及其特性分析
由于工作環(huán)境存在很多的電氣設(shè)備，所以很多工作對于其他工作都存在產(chǎn)生干擾的可能，也就是任何一個不經(jīng)意的操作都有可能成為干擾源，對儀表的使用造成很大的影響。在冶金行業(yè)主要常見的干擾源大至有以下幾種。
1） 電器開關(guān)的使用。當(dāng)在儀表的工作過程中打開或者關(guān)閉電器開關(guān)，就會產(chǎn)生擾動信號，當(dāng)開關(guān)接點進(jìn)行斷開和接觸操作時，回路中的電流就出現(xiàn)瞬間變化的情況，從而產(chǎn)生頻率很寬的擾動信號。如果現(xiàn)場存在大量開關(guān)，這種干擾就是持續(xù)的，不間斷的。
2） 動力電源性的干擾。在冶金現(xiàn)場會存在很多的電力輸送線路，當(dāng)電力輸運線和儀表的信號輸送線相離比較近時，就會出現(xiàn)輸送電流的變化對儀表測量的信號產(chǎn)生干擾的情況，產(chǎn)生干擾電流和干擾電壓，這些對儀表讀數(shù)的穩(wěn)定性造成很大的影響。
3） 可控硅裝置[2] 的影響。在現(xiàn)代的測量儀表中，很多都要求正弦變化的電源信號，但是可控硅裝置對這部分儀表會造成電源的正弦波形產(chǎn)生變化，出現(xiàn)失真的情況，并且當(dāng)回路電路中存在可控硅裝置時，也會產(chǎn)生高電平諧波干擾，這對于需要正弦電源信號的測量儀器是致命的。
4） 容量比較大的變壓器或者電動機(jī)。變壓器或者電動機(jī)都可以產(chǎn)生比較強的電磁效應(yīng)。因此，當(dāng)電流信號變化時，就會造成電磁場的大幅變化，從而對于儀器儀表的測量造成很大的影響。
5） 接地的影響。由于工廠的大部分設(shè)備都需要接地處理，所以在兩個接地點之間存在5 ～ 6V 大小的電壓，就會產(chǎn)生電流并通過大地進(jìn)行傳播。如果儀器儀表在傳播范圍內(nèi)，就會對測量電流產(chǎn)生干擾，從而影響測量的準(zhǔn)確性。
6） 脈沖數(shù)字設(shè)備的干擾。干擾頻率和幅值為開關(guān)線路上升時間的函數(shù)，上升時間可以是毫微秒數(shù)量級，故干擾頻率達(dá)數(shù)百兆赫 [3]。
7） 電弧類裝置或者氣體放電燈的干擾。在這部分裝置中，電壓的變化比較頻繁。因此，當(dāng)電壓達(dá)到一定的臨界值時，其重復(fù)次數(shù)是電源頻率的兩倍，從而產(chǎn)生的干擾信號比較強烈，這對于儀器儀表的測量信號有著很大的影響。
3 儀表抗干擾的有效措施
3.1 對于干擾源的隔離處理
大量實踐表明，儀表抗干擾的Zui有效的措施就是找出干擾源并對其進(jìn)行隔離屏蔽處理，將儀表的電源線和信號傳輸線都進(jìn)行濾波處理，同時對外部的電線、電纜都進(jìn)行有效地屏蔽，這樣就可以Zui大限度阻止干擾信號的傳播。
此外，也可以采取在電源或者電機(jī)兩端布置電感比較小的電容器[4]，從而可以阻止干擾信號的產(chǎn)生。但是，這種辦法需要對工作現(xiàn)場的導(dǎo)線都進(jìn)行抗干擾處理，其成本很高。因此，可以在比較重要的儀器儀表上采取這種處理辦法，從而保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
3.2 改善電氣配置
由于冶金現(xiàn)場的設(shè)備比較多，所以如何合理地布置電氣設(shè)備就成為一個問題。在工藝可以滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的同時，要盡量把可能產(chǎn)生干擾信號或者成為干擾源的線路或者元件進(jìn)行集中布置，這樣可以盡可能地減少干擾信號的干擾范圍，并且一些很容易產(chǎn)生干擾信號的電器元件要盡量減少使用或者不用，使用其他不易產(chǎn)生干擾源的裝置替代。
此外，所有應(yīng)該有接地處理的設(shè)備都應(yīng)該進(jìn)行接地或者配置與金屬匯線橋架內(nèi)，相互之間盡可能減小分布電容電阻等的元器件，降低外部的靜電感應(yīng)干擾[5]。如果必須將動力電纜線與儀表信號線合用統(tǒng)一匯線橋架內(nèi)，可以通過屏
蔽隔板的方法將其分開，從而減少對外部靜電效應(yīng)產(chǎn)生的干擾效應(yīng)。
3.3 對信號傳輸線、纜進(jìn)行穿金屬管處理
由于冶金現(xiàn)場的工程機(jī)械各種各樣，所以需要的電源類型也不盡相同。因此，在工程設(shè)計過程中，對于各個線路的布置要進(jìn)行合理的規(guī)劃。對于一些使用微弱電流或者直流電的儀器來說，要盡量避免和交流電源線共同使用一根線纜或者在一個金屬管內(nèi)，或者進(jìn)行分隔處理，如圖1所示。或者單獨進(jìn)行穿管處理，根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，這部分線纜進(jìn)行穿管處理之后的靜電干擾可以衰減幾個數(shù)量級。因此，穿管處理對于靜電干擾的作用是十分巨大的。但是其對電磁干擾的作用很小，可以采取加厚金屬管的方法加大對電磁干擾的抑制，同時，管壁愈厚，電磁感應(yīng)衰減率愈高; 管壁愈薄，靜電場干擾衰減率愈高[6]。所以要想采用這種方法直接解決靜電干擾和電磁干擾是很難的。基于筆者多年的工作經(jīng)驗，建議采用這種辦法進(jìn)行靜電干擾的處理。但加厚管壁必然會大幅度的增加成本或布置難度，也要滿足現(xiàn)場環(huán)境的要求。
加隔板的匯線槽
Fig.1 Adding separator line slots
3.4 儀表系統(tǒng)接地的處理
在現(xiàn)在很多儀表的使用過程中，儀表系統(tǒng)和交流低電壓電器設(shè)備使用一個接地裝置，這種情況往往會導(dǎo)致電氣設(shè)備和儀表的電路接通。雖然沒有直接相連，但是通過大地的連接作用，即使會有比較弱的電流變化，也已經(jīng)足以對儀表的正常工作造成很大的影響。對于這種情況，現(xiàn)在還沒有很好的解決辦法，只能盡可能減少干擾電壓的幅度。
目前主要采取的措置有：
1） 在儀表的信號傳輸線路中盡可能采取直徑比較大的信號傳輸線，從而增強抗干擾的能力。
2） 避免對線路進(jìn)行串聯(lián)，要盡量使用并聯(lián)方式進(jìn)行連接。
3） 要盡量保證屏蔽層、導(dǎo)管或者儀表柜的接地質(zhì)量。
當(dāng)然，除了這些處理辦法之外，還可以對儀表進(jìn)行單獨的接地處理。可以為儀表設(shè)置單獨的接地點，從而保證儀表系統(tǒng)都有1 個統(tǒng)一的參考點，也可以盡可能地避免外界的感應(yīng)干擾，抗干擾效果比較理想。目前單獨的儀表接地系統(tǒng)大致有3 種形式：樹干型、輻射式和混合式。這3種接地模式主要考慮設(shè)備的工作頻率和地線阻抗的關(guān)系。具體使用辦法，請參考《工廠配電設(shè)計手冊》進(jìn)行確定。
3.5 本安信號傳輸線配線及其他問題
為了控制和本安信號相連接的設(shè)備，必須對傳輸線纜的LC 值進(jìn)行校驗處理，這樣對于安全火花型的本安線路來說，可以增強其抗干擾能力。此外，除了采取上述的硬件抗干擾措施之外，也可以采用軟件抗干擾措施。隨著時代的發(fā)展，計算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展，相應(yīng)的軟件也更加強大。因此，相關(guān)的技術(shù)人員可以開發(fā)一些軟件對儀表的抗干擾能力進(jìn)行加強。
4 結(jié)束語
隨著冶金行業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，儀器儀表等設(shè)備被廣泛地使用。而對于儀表使用Zui大的問題就是干擾的問題。因此，在使用過程中相關(guān)技術(shù)人員必須充分重視這個問題，如果發(fā)現(xiàn)儀表讀數(shù)出現(xiàn)異常，需要及時對儀表進(jìn)行檢測，并分析產(chǎn)生誤差的原因。只有這樣才能保證設(shè)備安全、穩(wěn)定地運行和企業(yè)長久地發(fā)展。
作者簡介
侯勝華（1985-）， 女 ，安徽皖泗縣人，本科，安徽馬鋼工程技術(shù)集團(tuán)有限公司，工程師， 研究方向: 自動化儀表。
參考文獻(xiàn)
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