化儀表干擾原因及抗干擾策略的研究

王懷軍

【摘 ?要】隨著電子自動化技術的不斷發展，自動化儀表系統已經在石油石化行業中逐步應用起來，儀表系統的穩定性、可靠想將直接影響石油石化的安全生產、產品質量，影響到企業效益。由于實際生產過程自動化儀表工作環境復雜，會引發各種干擾情況，導致準確度降低，所以，為了更好避免干擾，提高儀表可靠性，本文對自動化儀表干擾原因及抗干擾策略進行研究。

【關鍵詞】自動化儀表;干擾原因;抗干擾策略

中圖分類號：TQ056 ? ? ? 文獻標識碼：A

引言

在工業生產中，其環境可能存在較為復雜且惡劣的現象，難以為儀表控制系統提供較為便利的空間，所以我國工業企業應當加強對儀表控制系統的關注，避免使其出現信息傳輸有誤的問題，只有這樣才能保證儀表控制系統的精準度以及穩定性。

1自動化儀表技術概述

自動化儀表具有報警、控制、記錄以及顯示等功能的多樣化設備，自動化儀表作為核心部件，由顯示器、變送器以及傳感器組成，主要的儀表有溫度、物料、流量、過程性自動化儀表，在石油石化運行中，溫度儀表主要是熱電偶和熱電阻等，特殊的電偶有防爆熱電偶、多點熱電偶、耐磨熱電偶等，壓力儀表主要對石油石化壓力進行測量，石油石化工業上使用的自動儀表有環保儀表、壓力儀表、工業自動化儀表、電工儀表等。環保儀表主要應用于環境監測和質量檢測。

2自動化儀表干擾類型

2.1電和磁干擾

在生活的周圍是存在著電場和磁場，一旦這兩者之間發生變化之后，對于儀表自控系統就會產生不小的影響，比如說干擾電壓的產生，進而影響儀表自控系統的合理使用。

2.2機械干擾

受到機械振動或者是沖擊的影響，導致儀表或者是相關裝置中的電器元件出現振動、變形等現象，進而引發連接線的位移、指針發生指動等而造成應用儀表自控系統進行測量的不準確。

2.3熱干擾

無論是設備還是元器件，一旦開始運轉就會產生熱量而引起溫度的波動，以及也很容易受到外界環境溫度的變化而引起儀表和裝置中電路元件的參數發生變化。

2.4光干擾

身處于地球之上，不可避免的要進行陽光的照射，由于在儀表自控系統之中是存在很多半導體元件，或多或少會受到陽光的作用而改變自身的導電性能，既會引發電勢的變化，又會引起電阻的改變，進而影響到儀表自控系統的正常運轉。

2.5濕度干擾

濕度因素更多的是屬于外界因素，無論是濕度的增加還是濕度的減少，會對電阻、電介質、電容量等方面產生著不小的影響，從而影響儀表自控系統的有效應用。

2.6化學干擾

這一干擾顧名思義，就是受到化學用品或者是其他腐蝕性的影響，在此基礎上產生化學反應，不僅會毀壞相關的設備，造成無法使用，而且也會產生一定的化學反應，進而影響儀表自控系統的正常運轉。

2.7射線輻射干擾

這一干擾是由于電磁波的產生，以及氣體的電離，導致金屬無法保留住電子，影響了多個方面的進步與發展。

3自動化儀表干擾原因分析

石油石化自動化儀表的應用，大大提升了生產效率和自控能力，自動化控制儀表具有自動編程的能力，簡化了儀表控制電路，提高了自控效果，同時在使用中具有記憶功能，進行算數和邏輯運算，達到數據處理效果，更好的解決生產問題，為生產提供技術保障。但是，在生產過程中，難免會受到外部信號的干擾，導致自動化儀表信號傳輸不好，引起誤差，導致自動控制程序受控。外部干擾出現測量誤差，損壞儀表內部結構，促使生產過程中斷，所以，及時處理分析石油石化自動化儀表干擾情況十分必要，才有有效的措施，能夠充分發揮智能化儀表的使用，提高生產安全性。（1）自動化儀表在使用過程中，因為容易受到漏電電阻引發的干擾，供電線路引起干擾，影響了儀表測量的精準度，另外，受到電磁感應影響，極易引發自動化儀表出現故障，干擾信號和測試信號疊加，影響了測量精度，如果此種情況得不到及時的解決，必然會影響生產工序的安全問題，引發產品質量問題，所以解決干擾問題，才能提升石油石化自動化聲場效率。（2）干擾源的干擾機制。自動化儀表測控信號一般要傳輸弱點信號，所以，在傳輸過程中會受到磁場、電場干擾，干擾源主要包含裝置設備內的電器設備和動力電纜產生的輻射干擾以及儀表系統電源線、信號引線、接地等系統外引線的干擾。（3）在自動化產品生產過程中，涉及到的設備較多，例如交流電動機、電網和變壓器等，所有涉及到的自動化設備都會在一定程度上對自動化磁場造成比較嚴重的影響，使得自動化儀表測量結果不夠精準，導致策略結果無法滿足自動化實際需求。在磁場干擾狀態下，強度一旦上升到一定程度，則會使得輸出端口出現問題，無法確保儀表可以正常工作。在自動化生產中，不但設備會對其造成影響，高壓涉筆變壓器等也會對儀表測量和工作造成嚴重影響，使得儀表回路中出現電容。當自動化儀表中出現電容時，會迅速切開連接操作，使得儀表連接處出現一定火花，影響其在自動化生產中的正常工作狀態。（4）地面電流指大地中能夠進行流動的電流，這種電氣設備自身不具備良好絕緣性，一旦儀表周圍出現了功率比較大的電氣設備后，儀表將出現嚴重漏電現象，導致地面電流在不同地位位置上出現比較嚴重的電位差。在自動化生產工作者中出現多種信號共同輸出時，因絕緣材料自身存在老化現象，將出現嚴重漏電情況，對傳輸效率造成比較嚴重影響，使得自動化生產中儀表無法正常運轉和工作。儀表在正常工作中，一旦在現場中檢測出了220V的電壓對其進行大量供電，就會出現短路情況，使得設備嚴重燒壞。

4自動化儀表抗干擾策略

4.1屏蔽

由于信號干擾是看不見、摸不到的干擾，所以工業企業若是想要減少它們的影響，那就應當采用信號屏蔽的方式進行[7]。工業企業應當引入先進的屏蔽設備，實現對干擾信號的屏蔽處理。通過儀器使得正常信號與干擾信號進行隔離，防止二者彼此產生影響，從而讓正常信號發揮自身的效用，實現對數據的傳輸。屏蔽設備主要包括電路盒子、信號線等，工作人員通過金屬導體將儀表自動控制系統包圍，能夠使得電流得到有效的抑制。通常來講，正常信號與干擾信號有著較大的差異，它們的電流性噪音超聲有所不同，所以工業企業應用這一方式，能夠有效實現對電磁干擾信號的屏蔽。針對儀表自動控制系統在應用過程中出現的靜電感應，工業企業也可以應用屏蔽方式進行解決，具體來講即對電纜進行屏蔽。

4.2隔離

隔離法的采用就是通過利用放大器的浮空，進而對于相應的電磁干擾進行相應的阻止，通過將相應的絕緣材料放置在化工儀表與放大器的中間，這樣對于放大器以及儀表進行有效隔離，通過這種隔離就能對于一些干擾電壓的影響降低，同時這種方法也是預防地面漏電的關鍵方法。在相應的自動化儀表在進行正常的工作過程中，很多時候會收到一些大功率電器設備產生的相應的電源干擾，對于這些干擾因素的存在，也可以采用此種隔離方法，通過提升相應放大器的高度，將自動化儀表進行有效的隔離出來，從而消除相應的大功率設備所產生的電源干擾。

4.3接地

接地法也可以減少相應的化學儀表的干擾因素，這種方法的采用主要有兩種方式，通常，在1～10MHz的范圍內，相應的人員就可以通過采用單點的接地法，同時注意將接入地面的線長一定要控制在波長的1/20以下，這樣做的主要目的就是為了避免相應的電流會產生泄漏的現象。第二種方式就是利用多個地面接入儀表的信號線，這樣方式需要在地面接口進行相應合理的選擇進行電流的合理分擔。在自動化的生產過程中，經常還會出現相應的自動化儀表的顯示方面的問題，比如：有的自動化儀器出現了回零現象以及顯示值波動問題的存在，對于這種問題的存在的主要原因可能是由于相應的自動化儀表的安裝方式是分體的，相應的傳感器有時會安裝在豎井當中，這樣當一些雨水天氣出現時，就會產生相應的積水現象的產生，大量的積水浸泡就會造成相應的線圈電阻的降低，從而影響相應化學儀表的正常使用。針對這種現象的存在首先需要做的工作就是打開傳感器的接線盒，對于其中存在的潮濕氣體進行有效的排除，然后在利用一些風干設備對于其中的水汽進行相應的驅除，保證其絕緣的電阻達到最佳的狀態，而后利用相應的膠布對于接線盒進行相應的封住工作，從而保證整體自動化儀表的正常工作。

4.4浮空

所謂的浮空，顧名思義，指的就是應用在儀表自控系統上的輸入信號放大器公共線，既不接機器又不接大地，處于一種浮空的狀態來降低干擾因素帶來影響的一種措施，由于輸入信號放大器作為儀表自控系統的一個重要組成部分，本身具有兩層絕緣屏蔽體，在使用浮空這一措施之后，信號放大器的兩個輸入端就會實現既不接機器又不接大地，使得屏蔽層與大地之間都沒有相互的關系，通過這一個方式的采取，就切斷了電位差對系統所影響的通道，從而降低了干擾的影響力度。

4.5濾波

儀表自控系統的防干擾措施，第二個層面表現在合理應用濾波措施，由于濾波措施也是降低干擾因素帶來影響的一種有效措施，針對這一措施在儀表自控系統中的應用，首先從對這一措施的概念入手，濾波措施是在立足信號和噪聲頻率分布范圍的基礎之上將響應頻道的濾波器接入到信號傳輸通道之中，盡可能的濾去所產生的噪聲，以此來充分發揮抑制干擾因素的作用。以生活中的實際例子作為佐證來論證濾波措施在儀表自控系統中的有效運用，在生活水場中的儀表波動一般所采用的方法是濾波電容的方法，但是根據實際的結果卻顯示并沒有很大的效果，原因在于變頻器使用的供電回路內產生波動較大的頻率干擾，為了能夠在使用過程中徹底消除干擾因素的影響，可以利用合成裝置DCS中進口UPS，為儀表自控系統提供電源，以此來實現消除干擾的目的。通過這一生活中的例子可以發現濾波措施的應用，一般是在交流電源進線中間插入一個防干擾的濾波器，以此來防止交流電源的噪聲通過電源線進入到電測儀器之內，通過這一形式的采取，在一定程度上降低干擾因素的影響。除了濾波措施的采取之外，其實還可以采取的另一個措施為電磁屏蔽和隔離的措施，電磁屏蔽指的就是利用導電性能良好的金屬材料做成屏蔽層，通過高頻干擾電磁場在金屬內部產生渦流磁場來抵抗高頻干擾磁場的影響，以此來達到抑制干擾的一項有效措施，合理應用到儀表自控系統的防干擾過程中，有利于發揮不小的作用。

結束語

綜上所述，自動化儀表干擾問題是一個多變復雜的問題，在解決干擾問題的時候，要綜合考慮石油石化行業生產過程，盡量減少干擾源、干擾途徑以及增加抗干擾儀表設備等方式提升抗干擾能力，合理有效地制定抗干擾解決方案，保證自動化儀表的正常運行。

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（作者單位：中國石化管道儲運有限公司鄒城輸油處臨邑輸油站）