淺談化工儀表的外部干擾及消除措施

王寶文（大唐呼倫貝爾化肥有限公司 內蒙古 自治區呼倫貝爾市 021012）

前言：化工儀表即化工自動化儀表，是指在生產相關化工原料和產品的過程中，對溫度、壓力、流量和液位等進行自動化控制和監測并以數據的方式顯示出來的儀表。本文從橫向干擾和縱向干擾兩個角度對化工儀表外部干擾的原因進行了研究，并針對橫、縱向干擾的干擾因素進行了具體分析，從而為解決化工儀表的外部干擾提出了合理性的意見。

一、化工儀表外部干擾的原因分析

由于在進行過化工生產的過程中，生產環境較為復雜以及受溫度、化工原料等不確定因素的影響，因而導致化工儀表數據出現誤差的的外部因素較多，通常以橫向和縱向干擾對其影響最為嚴重[1]。

1.橫向干擾

橫向干擾即由于生產過程中相關機械和電流的電磁感應而產生的垂直干擾，其干擾原理是在橫向干擾中產生的電壓通常在數毫伏到數十毫伏之間，并且與儀表的測量信號相重疊，從而使儀表出現誤差，影響化工生產。

（1）突變電磁場

突變電磁長是橫向干擾中最為常見的一種電磁干擾。在化工生產中較大功率的變壓器、交流電動機以及電流較強的電網等生產機械周圍普遍存在著較強的交變磁場，由于場強較高，因此對化工儀表導線中的電流產生垂直性的切割，使導線產生交變電勢，從而對化工儀表產生干擾[2]。

（2）電磁壓力過高

由于在化工儀表附近存在高壓配電柜、高壓開關等高壓設備時，設備所產生的分布電容會在儀表導線的回路中產生較高強度的干擾電壓，使得儀表數據出現較大的誤差。

（3）輸入回路中的高頻影響

與高壓電磁和突變電磁場的干擾相比，高頻電壓對化工儀表的干擾較小。主要是由于在儀表的輸入回路中存在電容或者電感的情況下，在閉合或者斷開儀表回路時，相應接觸器的觸點蹦出火花，且這些火花的干擾頻率較高，對觸發電路產生了較大的影響。但是化工儀表的工作通常是在低頻環境下進行的，因而受到高頻電壓的影響相對較小一些[3]。

2.縱向干擾

漏電電阻即絕緣電阻，因為電容正負極之間的介質不是絕對的絕緣的，而是一個有限的數值，一般把534Ω-625Ω之間電阻成為漏電電阻。化工儀表的縱向干擾通常指的是漏電電阻產生的平行干擾，通常情況下縱向干擾的電壓在幾伏特到幾十伏特之間，因而縱向干擾對化工儀表的影響通常是在其轉變成橫向干擾后才對儀表產生較大的影響[4]。

（1）入地電流的影響

入地電流即在進行化工生產時，在地面中流入的電流，其與地磁場具有較為緊密的聯系。在化工儀表附近存在如高壓電氣設備時，由于其功率較大，通常會出現因為其設備的絕緣性能較低使其對地面漏電，從而導致了地面下流入強度過大的電流，由于電流的作用，使得在生產過程中化工設備與地面的各個連接點就會出現較大的電位差，而通常在儀表對數據進行測量的過程中，會在其回路中出現兩個或者兩個以上的接地點，從而將不同接地點的電位差導入了儀表的回路中，使得儀表產生了較大的誤差。

（2）電流泄露的干擾

電流泄露對化工儀表產生的縱向干擾通常是在其絕緣材料老化時，由于生產過程中的一種變量的不同信號同時傳輸到儀表中，使線路漏電從而影響到其他變量信號的傳輸。例如，在利用電加熱器、電解槽等以電能作為生產方式的控制系統中，由于連接儀表的信號傳感器漏電，使其接觸到有電物體從而對化工儀表產生較大的干擾。另外一種情況則是在儀表自身對變量的檢測過程中，由于輸電端采用的是220V的電壓進行輸電，則會造成信號線的短路，燒壞儀表。

二、化工儀表外部干擾的消除措施

1.橫向干擾的消除

（1）屏蔽電磁場

屏蔽儀表外部的磁場是減少儀表橫向干擾對其產生影響的主要手段。通過用具有導電性能的穿線管將儀表的電纜線包裹起來，再將穿線管接入地面，可以有效地屏蔽功率較大的儀器對儀表產生的電磁干擾。由于金屬材質的電磁阻力相對較小，使得大功率的變壓器所產生的交變磁場將無法切割儀表的電纜線，而在包裹后穿線管可以將突變電磁場產生的干擾電壓減小到原來的1/20。另一方面，通過將電纜線進行繞合在包入到穿線管中，也可以將電磁干擾減少為原來的1/10，有效地較少了化工儀表的橫向干擾[5]。

（2）設置濾波電路

當化工儀表中的輸入信號源和輸出驅動的原件是感性原件時，由于感性原件具有較強的存儲功能，導致了在相關節點閉合時會產生電弧，而斷開時將產生比電源電壓還要高的反電勢，從而對化工儀表產生較大的干擾。通過在信號源的輸入端口接入L-C的或者R-C的濾波電路，可以有效地減少閉合電弧和高壓反電勢對其產生的干擾，同時也有效地攔截了其他頻率的干擾信號[6]。

（3）距離法

由于磁力開關以及電抗器所產生的磁場對化工儀表的干擾較大，而想要通過屏蔽法對其產生的電磁場進行評比是較不現實的，因而就需要采用相應的被動抑制磁場的措施。由于在直線電流所產生的磁場中，磁通密度與儀表電纜線的距離是成反比的，而在磁場耦合的干擾下，在電纜線的回路中所形成的串聯干擾電壓則與磁通密度成正比，因此通過擴大化工儀表信號線與相應干擾源之間的距離可以有效地減少儀表信號線與干擾源之間的互感耦合作用，從而降低儀表電纜線兩端的耦合干擾。

2.縱向干擾的消除

（1）放大器浮空與隔離變壓器的設置

將放大浮空器與化工儀表之間不進行連接可以有效地減小縱向干擾對儀表產生的影響。通過在放大浮空器與化工儀表之間加入絕緣材料，從而提升放大器的高度，將其與化工儀表隔離，進而切斷縱向干擾電壓。通過對放大器進行浮空設置有效地避免了電壓泄露，防止了了儀表的縱向干擾[7]。

（2）接地法

通過接地法減小儀表的縱向干擾通常分為兩種情況。第一種則是單點接地法，在1-10兆赫茲的范圍中，采用單點接地時，需要注意接入地面的線路長度要控制在波長的1/20以下，則可以有效的避免地電流泄露對儀表產生的干擾。另一種方法則是多點接地法，通過該種方法將儀表信號線進行接地較為靈活，只需要注意多個接地點的正確選擇即可，但如果信號的頻率在10兆赫以上時，則必須采用多點接地的方法分擔漏電電流[8]。

結論

本文通過從儀表的橫向干擾和縱向干擾兩個方面對影響儀表的外部干擾因素進行分析，并提出了運用屏蔽發、濾波法、隔離法和接地法等多種方法降低化工儀表外部干擾的具體措施，可見，通過對化工儀表的外部干擾因素進行有效分析并提出解決的辦法對未來我國化工企業提高產品質量、增加經濟效益具有重要的作用和意義。

[1]牛立叢，龐家軍，譚興.論化工儀表外部干擾因素及措施[J].化工管理，2013，08（12）：219.

[2]魏晨曦.化工儀表外部干擾因素分析及防范措施研究[J].河南科技，2013，21（11）：107.

[3]王利輝.基于電子技術的化工儀表的外部干擾及其消除途徑分析[J].電子技術與軟件工程，2014，05（21）：137.

[4]郭振佳.淺議化工儀表及自動化的發展情況[J].科技與企業，2012，15（17）：115.

[5]董妹.化工儀表常見故障與檢修方法研究[J].科技創新與應用，2013，32（21）：73.

[6]成春明.化工儀表常見故障與檢修方法研究[J].化工管理，2014，06（06）：132.

[7]唐全勝，張永，吳英才.淺談測溫過程檢測儀表的信號干擾及抑制措施[J].水泥工程，2007，01（19）：70-73.

[8]王利輝.基于電子技術的化工儀表的外部干擾及其消除途徑分析[J].電子技術與軟件工程，2014，05（10）：137-138.