高爐儀表系統干擾分析及抑制措施研究

張哲

摘 要：隨著當前我國冶金行業的快速發展，相關的冶金技術也有了巨大的發展與進步，由此也使得產品生產的目標追求逐漸由高產量轉向為高質量。本文簡要介紹了產生高爐儀表系統干擾的主要機理原因，而后就電源干擾、空間電磁輻射干擾、信號傳輸線干擾等干擾情況展開了具體分析，并據此提出了一些抑制高爐儀表系統干擾的具體措施。

關鍵詞：高爐儀表；系統干擾；抑制措施

中圖分類號：TF576 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）16-0043-01

在高爐冶煉的過程當中因為各種大型電機設備與用電設備的應用，使得在金屬冶煉過程中面臨著極度復雜的環境現象。而且所被測量的參數又時常會被轉換成微弱電壓亦或是電流信號，在經過了較常一段距離后被傳輸到了二次表亦或是計算機系統當中。因而除儀表傳輸信號之外，還時常會產生出各類和被測量信號毫無關系的電壓或是電流信號，即為干擾。干擾來源途徑多種多樣，在此方面所提到的干擾大都為電氣干擾，然而在更加廣泛的層面來說溫度效應、化學效應、熱噪音、振動等均會導致測量工作的精確性遭受影響，發生干擾現象。對此，本文將對高爐儀表系統干擾分析及抑制措施展開相關的研究工作。

1 干擾機理

磁場與電場具體可被分成交變場與恒定場，其中交變場常常會存在著一定的隨機性，其極性、頻率、強度等均有可能會隨機發生改變。同時還會對模擬電路信號做出改變，使得數字電路邏輯遭受擾動影響。而恒定場則是通過靜電場所形成的，具備由一定強度的恒定場其對儀表設備所起到的作用影響較為一致，不會造成信號的隨機性變化，因此僅可被稱之為是“影響”。絕大部分的干擾都會表現出一定的擾動性和隨機性，也正因如此被之為干擾[1]。

2 干擾分析

2.1 電源干擾

高爐內的DCS/PLC控制系統以及儀表設備所需求的直流電源大都是電網交流電通過濾波并穩壓之后所供應的，在電力供應系統內部分大型功率設備的開啟與關閉均會造成電源出現欠壓、過壓、尖峰干擾等現象，諸如此類來源于電源內的干擾會經由電源耦合至儀表系統的電路內，而且還會對整體系統內儀表設備信號的獲取造成不利影響。

2.2 空間電磁輻射干擾

鑒于高爐儀表設備大都被及中裝設于現場強電電路與強電設備所產生出的惡劣性電磁環境內。此類交變電磁場的構成具體就包括了電氣設備、電力網絡以及大型整流設備等。儀表閉合回路處于此類變化的磁場內便會造成感應電勢的出現。高爐由于受制于地形條件的限制，常常會造成電子設備與電氣設備被頻繁應用，空間電磁波遭受嚴重污染，而此類干擾源的所造成的輻射頻率范圍十分寬廣，并且毫無規律可循，這一種類型的干擾和現場設備布設及其所形成的電磁場大小及頻率均密切相關。

2.3 信號傳輸線干擾

在干擾源所造成的干擾通過電壓形式表現出來時，干擾源便會在信號電路間發生容性耦合，并出現干擾。而對平行導線而言，因所分布的電容偏大也會比較嚴重。再將兩根信號線在動力電纜上進行平行敷設之時，鑒于動力電纜與兩信號間距離不等，所分布的電容也不盡相同。其在兩根信號導線上會出現電位差，最大甚至會接近上百毫伏。

3 抑制措施

3.1 消除噪音源

在抑制干擾方面消除噪音源是一項較為主動的措施方法。設備當中一些插件在發生氧化反應之后會出現接觸不良以及焊點虛脫等現象。針對此類干擾源是完全能夠被消除的。然而，在真實的工作環境下大量的噪音源是無法得到消除的。在高爐生產現場所應用到的各項設備與電機往往會分布的十分密集，在生產階段各項變頻器與電機所產生出的電磁干擾是無法完全消除的，此時便要實施一定的防護措施來實現對干擾的有效抑制[2]。

3.2 抑制串模干擾

（1）將信號電纜扭絞起來，使得干擾源距離兩根信號導線間的距離可大致接近，所分布的電容亦可保持相等，從而實現磁場與電場利用感應耦合進到回路當中的串模干擾能夠得以大幅度的降低。（2）為避免電場干擾，還可采用金屬物將信號導線包裹起來，使的在其外部能夠產生出等勢體，從而便可實現對導線信號的有效屏蔽，抑制干擾現象的出現。

3.3 抑制公模干擾

在儀表傳輸系統當中其信號大都是以低電平為主，因而，共模干擾同樣也會導致儀表信號發生變形情況，從而產生測量誤差，為實現對工模干擾的有效抑制可采措施：（1）利用光耦合亦或是電偶和之后的信號實施濾波放大，促使純凈信號被輸進DCS/PLC系統內，引進配電器來降低工模干擾。（2）將信號源外殼及儀表接入大地，確保其始終維持零電位。在信號線之間出現接頭情況時，屏蔽層確保緊密連接同時采取絕緣處置，切忌避免出現多點接地。

4 結語

總而言之，近年來我國冶金行業取得了巨大的發展，由此使得人們對冶金產品的質量要求也越來越高，而要達到這一目標就必須解決高爐儀表系統所面臨的電源干擾、空間電磁輻射干擾、信號傳輸線干擾等干擾現象。本文通過對高爐儀表系統各種干擾情況的分析，并結合實際情況進一步就提出了消除噪音源、抑制串模干擾、抑制公模干擾等抑制措施，實現了對高爐冶煉質量的顯著提升。

參考文獻

[1]侯勝華.冶金儀表的干擾及抗干擾系統設計[J].儀器儀表用戶，2016，（07）：30-32.

[2]余睿.新型儀表在高爐系統中的應用[J].科技創新與應用，2013，（15）：29.endprint