如何提高熱工控制儀表抗干擾能力

金鍵,王修江

摘要：對于熱工控制儀表而言，在實際工作中，由于熱工控制信號電壓和電流小，并且和眾多設備儀器共同使用，必須提高熱工信號的準確性，增強控制儀表的抗干擾能力。文章首先分析了干擾的來源，然后介紹了控制儀表對抗干擾的措施，闡述了如何提高熱工控制系統(tǒng)的抗干擾能力，最后對常見的熱工控制系統(tǒng)事故提出處理的措施。

關鍵詞：熱工系統(tǒng)；控制儀表；抗干擾能力

中圖分類號：P634 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）28-0082-03

伴隨著科學技術的發(fā)展，在熱工控制領域，自動化技術和計算機技術得到了廣泛的應用，從而使控制儀表的工作準確性有所提升。但是，由于儀表的系統(tǒng)越來越復雜，加上工作環(huán)境的嚴格，就導致儀表在使用過程中面臨著眾多的干擾因素，影響到儀表正常的功能運行。以下根據(jù)實際工作經驗，對熱工控制儀表的抗干擾提出個人見解，希望能夠對熱工控制系統(tǒng)以及儀表的使用起到指導作用。

1 熱工控制儀表干擾的來源

1.1 電磁干擾

電磁干擾主要來自于控制儀表周圍，環(huán)境中存在電磁感應，例如：一些設備和裝置在工作的過程中會出現(xiàn)電感耦合、電磁畸變等情況。控制儀表一旦受到這些因素的干擾，就會影響到儀表的準確性，嚴重的情況甚至會破壞控制儀表。因此，電磁干擾對熱工控制儀表的影響不容小覷，應該引起工作人員的注意。

1.2 機械干擾

所謂機械干擾，指的是有意或無意間對控制儀表外部進行的沖擊和震動。機械干擾會破壞儀表的物理結構，使儀表發(fā)生松動、變形等問題。這種干擾，一方面會影響到控制儀表工作的穩(wěn)定性，另一方面會對儀表的使用功能造成不可逆轉的損害。因此，工作人員在操作過程中應該細心處理，盡量避免機械干擾的發(fā)生。

1.3 溫度濕度干擾

在熱工控制領域，工作環(huán)境通常溫度變化范圍比較大，濕度也會比一般的環(huán)境高。在這種情況下，控制儀表在工作中受到溫度濕度的影響，會直接影響并損害到儀表內部的電阻、電容，從而進一步使元器件產生銹蝕，降低了儀表的工作精度，甚至使儀表的工作性能處于不穩(wěn)定的狀態(tài)。

1.4 內部干擾

除了以上幾種外部干擾因素外，控制儀表在工作運行的過程中，儀表自身的元器件會產生噪音，例如：變壓器噪音、元器件本體噪音、印刷元件噪音等，這些因素都會對控制儀表的工作產生干擾。

2 控制儀表對抗干擾的措施

2.1 供電系統(tǒng)對抗干擾的措施

對于熱工控制儀表的供電系統(tǒng)而言，抗干擾措施主要是采用隔離技術。一般情況下，隔離技術分為兩種形式，其一是光電隔離法，其二是變壓器隔離法。這種方式的本質在于，通過隔離，使干擾信號中斷從而避免受到影響。

在DOS系統(tǒng)中，最常使用的是光電隔離技術，其隔離能力最高時能夠達到1500V。除此之外，光電隔離技術也可以在脈沖信號、數(shù)字信號中應用。從專業(yè)的角度來看，光電隔離技術的優(yōu)點在于，它是由光敏晶體管和發(fā)光二極管組裝而成的，頻率范圍很廣，基本上不會受到磁場的影響。

在數(shù)字控制儀表中，主要應用變壓器隔離技術，它的主要特點是能夠有效地抑制信號混亂和共模干擾的情況。另外，在PLC系統(tǒng)中，一般情況下電源都是由隔離變壓器提供的。在工作運行中，應該注意以下兩點：第一，保證屏蔽層接地良好；第二，對于次級連接線而言，應該盡可能地做到減少電源線路之間的干擾。實踐顯示，使用雙絞線作為電源線，能夠滿足以上要求。

2.2 傳輸通道對抗干擾的措施

第一，對于傳輸距離比較長的情況，從保證機械強度的角度考慮，不應該使用直徑小于1mm的導線。在選擇上，要能夠滿足實際的抗干擾要求，例如：使用同軸電纜，或者雙絞線、屏蔽線等。相關試驗顯示，使用接地屏蔽線，能夠減少干擾。雙絞線雖然頻帶差，但優(yōu)點是具有較高的波阻抗。由于抗共模干擾的能力比較強，因此可以使電磁感應干擾相互抵消。

第二，在長距離運輸?shù)臈l件下，傳輸方式選擇為差分信號，能夠顯著提高抗干擾能力。對于同軸電纜而言，在傳遞高頻信號的過程中，優(yōu)勢十分明顯。

2.3 接地對抗干擾的措施

在抗干擾的工作中，采用接地的方式能夠有效抗干擾。但是，并不是只要接地就能夠起到抗干擾的作用，如果接地方式錯誤，反而會進一步加強干擾。對熱工控制系統(tǒng)來說，接地系統(tǒng)包括以下四個部分，分別是保護地、交流地、屏蔽地、系統(tǒng)地。一旦接地錯誤，就會使接地點的電位分布不均，從而產生地電流，對正常的系統(tǒng)運行產生嚴重影響。

舉例來說，電纜的屏蔽層在接地操作時必須單點接地。如果錯誤地應用了兩點接地的方式，就會在電流經過的時候形成屏蔽層，在雷擊等異常情況下會使地線電流急劇上升，從而損壞設備。保護接地的作用是使熱工控制系統(tǒng)中的非帶電金屬也可以和大地相連，從而對設備和工作人員起到安全保護的作用。不僅如此，還可以避免靜電的積聚。對于保護接地而言，要想達到較好的效果，就要保證接地電阻在4歐姆以下。

另外，工作接地的優(yōu)勢包括以下兩個方面：其一，能夠保證熱工控制系統(tǒng)實現(xiàn)可靠的運行；其二，能夠確保測控精度處于要求的范圍內。工作接地包括以下幾個部分，分別是信號回路接地、機器邏輯接地、屏蔽接地、系統(tǒng)接地、本安接地。信號回路接地是返回信號的負端，模擬量的輸入、輸出是非隔離式的。機器邏輯接地作用在計算機內部的電頻公共地。屏蔽地也是模擬地，能夠有效避免電磁場對儀表和信號產生干擾，屏蔽網接地應該一端接地，防止出現(xiàn)閉合回路的干擾。系統(tǒng)地也就是系統(tǒng)的24V電源地，能夠為DOS系統(tǒng)提供基準點。本安接地主要在防爆接地中應用。

2.4 濾波對抗干擾的措施

對于熱工控制儀表的差模干擾和共模干擾，濾波是主要的干擾抑制方式。在實際的工作過程中，如果儀表工作現(xiàn)場的環(huán)境中電磁干擾比較強烈，第一想法就應該是在儀表的控制回路上加入無源阻容濾波，能夠將電磁干擾降至最低。endprint

除了無源阻容濾波之外，使用RC無源濾波也能夠對電磁干擾起到一定的抑制作用。在有源濾波上應用放大器，也可以起到降低干擾的作用。

3 提高熱工控制系統(tǒng)抗干擾能力的策略

3.1 物理方式隔離

物理隔離能夠保證絕緣的質量，因此是二次影響最小的一種方式。實際操作過程中要注意以下事項：第一，要確保絕緣材料的質量，具有良好的絕緣效果，能夠有效防止漏電情況的發(fā)生。第二，要科學鋪設絕緣電路，鋪設過程中要按照不同的規(guī)格將電線分開，不要使線路發(fā)生纏繞和覆蓋。第三，電線的信號具有強弱之分，如果使用相同的電阻，并且接地方式也是相同的，就容易產生電壓差，導致電流感應的發(fā)生。因此，為了避免這種現(xiàn)象發(fā)生，信號較強的電路使用長線進行連接，信號較弱的電路使用短線進行連接。

3.2 對干擾信號進行屏蔽處理

對于干擾信號而言，只要熱工設備運行就會產生。因此，干擾信號是一定會產生的，所以只能采取屏蔽信號的方式使干擾有效減少，同時減少工作流程。屏蔽設備主要包括以下幾個部分：電路盒子、電路元件、信號線、金屬導體。屏蔽設備的工作原理在于，它能夠將正常信號和干擾信號分隔開來。干擾信號和正常信號在電流性噪音超聲的耦合現(xiàn)象上是不同的，因而可以有目的性地屏蔽部分信號，從而抑制干擾作用。在實際的工作運行過程中，也會有靜電感應產生，通過屏蔽電纜就可以解決這一問題。

3.3 平衡抑制

平衡抑制，要利用電路的自身特點。電路具有平衡關系，通過合理利用可以使電位差產生，從而和干擾信號相互抵消，達到抑制干擾的作用。在實際的操作中，平衡體現(xiàn)的方式是雙絞線，對于減少干擾具有非常明顯的作用。

3.4 接地保護

采用接地保護的方式，一方面能夠確保系統(tǒng)的安全性能，另一方面可以保護工作人員的人身安全。在接地處理過程中，一般使用兩種模式：其一，在金屬部分連接出一個導線，導線和大地相連。這樣的好處在于儀器和設備發(fā)生短路時，短路電流不會通過設備，而是直接進入大地，從而保護了儀器設備。其二，耦合過程中會產生電壓差，它可以與大地產生消除。以上兩種模式的共同點在于，可以減弱干擾信號，避免產生抑制差模和共模，達到保護系統(tǒng)的目標。

4 常見事故處理

4.1 水泵跳閘造成機組跳閘

一般夏季由于水溫較高，容易產生大量的負荷，這樣就會使循環(huán)系統(tǒng)處于高溫模式，繼而發(fā)生跳閘現(xiàn)象。面對這種情況，應該檢查整個DOS系統(tǒng)，重點檢查儀表、跳閘信號、熱工保護信號。然后對干擾信號的產生原因進行排除，停止運行信號，開展保護工作。

4.2 發(fā)電機氫溫保護誤動作

在整個熱工控制系統(tǒng)中，最容易產生電磁干擾的電纜是6kV母聯(lián)倒閥動力電纜。之所以容易產生干擾，是因為熱電阻信號和熱電耦合信號之間會產生電位差。對于這一情況，可以在實際工作中設置屏蔽雙絞線，從而改變電流的走向，對電磁干擾起到抑制作用。

5 結語

綜上所述，熱工儀表的控制系統(tǒng)是比較復雜的，功能比較多，這就促使電力機組工作過程中會對它產生較多的干擾，從而導致控制儀表發(fā)生故障。在實際的工作操作上，應該充分了解儀表的原理和系統(tǒng)，能夠針對干擾問題采取有效的措施，從而保證控制儀表的使用性能，促進電廠的安全生產，提高經濟效益。

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作者簡介：金鍵（1984-），男，浙江舟山人，浙江省火電建設公司助理工程師，研究方向：儀控技術。endprint