化工裝置電氣儀表設備安裝抗干擾的問題

曹永東(陜西延長中煤榆林能源化工有限公司，陜西 榆林 718500)

0 引言

在我國經濟不斷發展中，化工裝置中電氣儀表設備的應用范圍越來越廣，多應用于化工裝置的自動化控制，其中涉及到很多電氣、儀表之間的信號往來和聯鎖控制。為保證電氣、儀表系統能夠正常、穩定的運行，需要按照產品相關規定，遵照相關技術指標，并采取必要的抗干擾措施，抵御外界各種干擾，提升設備運行效果，保障化工裝置的可靠運行。

1 化工裝置電氣儀表設備安裝產生干擾的原因

結合當前實際情況看，化工電氣儀表設備在實際安裝過程中，發生電磁干擾的主要原因是受到外部干擾，其中包含了工頻干擾、射頻干擾以及感應干擾，不同的干擾原因對應的干擾輸出方式也不同，具體分析如下：

1.1 外部干擾

在化工裝置電氣儀表設備安裝過程中導致出現外部干擾的因素非常多，其中最為明顯的就是電氣設備以及輸電線路問題，由于電氣設備和輸電線可以在空間中產生一定的水平電磁場，進而產生“電氣干擾”[1]。導致出現外部干擾的主要來源還可以劃分為幾個方面：

(1)射頻干擾。出現射頻干擾的情況，與下面幾種情況存在聯系，其一，當電氣裝置接點斷開時產生弧光放電；其二，應用高頻發射器，且功率非常大；其三，在應用電焊機時產生弧光。這三種情況都會導致出現頻率較高的電磁波，并且還會造成電磁波向周圍發射，逐步擴散等情況，進而在不同程度上傳輸到弱電網絡中，導致發生射頻干擾的情況。

(2)工頻干擾。電力系統中的工頻輸電線路、變壓器、發電機等一次電氣設備在生產或輸送電能的過程中在其周圍都會產生電磁場，從而產生低頻信號，造成非常大的干擾。此類干擾主要表現為信號測量時出現的正弦波或其它信號與正弦波的疊加。

(3)感應干擾。通常情況下，在交流強電導向、電氣設備周圍，會存在一定水平的磁場，當電流發生改變時，對應的磁場也會發生變化，當交變磁場附近出現弱電信號時，此時會發生耦合反應，主要指的就是電磁感應與有用信號電路之間的情況，這便會發生感應干擾問題。

1.2 干擾輸入形式

(1)電阻耦合反應。在測量線和電源線之間，如果發生漏電阻的情況，便會引起漏電情況，此種漏電情況發生后，會出現相應的磁場，而不同的磁場也會產生不同頻率，因此，這種電阻耦合反應會發生較大干擾反應[2]。

(2)電容耦合反應。導致發生電容耦合反應這一輸入形式的主要原因是，在兩個電路之間發生了問題，即由于受到靜電效應，進而產生干擾的情況，因此，此種輸入形式也可以稱作“靜電耦合”。當干擾線和測量量之間的設置方法不能相互交叉時，此種情況就會出現兩個電路之中存在一個電容器，而這一電容器會出現電場，所以非常容易發生干擾反應。

(3)電感耦合反應。結合氣相關知識，不難發現，隨意兩個電路之間都存在相互感應的情況，所以，當一個電路對應的電流發生改變時，會在上述互感作用下，直接影響到另一個電路電流的產生，進而出現干擾作用。

(4)共阻抗耦合反應。任意兩個電路之間，都會發生共同阻抗反應，具體指的就是一個電路的電流經過公共阻抗后，會引發電壓降低的情況，此時，非常容易對另外一個電路發生干擾電壓。比如，多種不同的電氣儀表設備由一個電源供電時，由于電源自身就具備一定的電阻，與此同時，輸電線路也存在阻抗性。基于此，當其中任何一臺電氣儀表設備對應的電流發生改變時，都可以直接影響到另一臺儀表設備，所以，也會產生信號干擾效應[3]。

2 化工裝置電氣儀表設備安裝抗干擾的策略

通過上文對化工電氣儀表設備安裝過程中出現的干擾原因分析后，需要針對其中的不同情況采取對應的措施。下面主要從干擾信號產生條件出發，提出了抑制干擾情況發生的策略，具體分析如下：

首先需要分析出此種干擾信號影響電氣儀表測量裝置的條件，主要包含幾個方面：其一，需要具備干擾源，才可以發出相應的干擾信號；其二，需要具備能夠接受干擾信號敏感的電路；其三，存在干擾源接至電路過程的耦合通道。只有當這三方面條件都具備時，才可以形成對電氣測量裝置的干擾作用。若想有效阻斷干擾問題發生，首要任務需要處理接收電路性能、干擾源以及二者之間的耦合形式，而后采取有針對性的措施，進而抑制干擾反應。

對此，安裝化工裝置電氣儀表設備時，為了降低干擾，需要遵循一定的原則：

(1)對干擾源實施有效的抑制或者清除。比如將電力線路、信號線路之間采取相應的措施進行隔離，增加距離。

(2)對干擾途徑進行破壞。有兩種方式，一種是針對儀表本身進行處理，比如，通過隔離變壓器、光電耦合器等措施，阻斷干擾；另一種是實施相應的屏蔽措施。

(3)降低接收電路對干擾的敏感性。相比于低輸入阻抗的電路，高輸入阻抗的電路更容易受到干擾，而在干擾能力方面，數字電路干擾能力要強于模擬電路。非常有必要對受干擾的弱電信號、電路、電子控制裝置實施有效的防護措施，全面提高其抗干擾能力[4]。

3 化工裝置電氣儀表設備安裝抗干擾的具體實踐措施

3.1 保證柜體接地方式合理

這里的接地主要指的是一點接地，主要是因為當不同電位兩點以上的位置同時接地時會產生干擾源。電流的幅值、波形會影響到接地電位大小，此外，接地極大小、形狀、接地極附近大地的電導率等也會對其產生影響。因此，需要遵照相關要求鋪設接地極，正常情況下，接地電阻低于4～10Ω，并且數值越小越好。而后，需要保證不同柜體都要與接地銅母線進行連接，但是注意，不要使用串聯方式，主要目的是避免不同地電流流入公共地線中。此外，為了有效降低產生接地電阻，還需要保證接地線與接地母線之間的截面積，越大越好。

3.2 實施合理的屏蔽方法

采用屏蔽的方式，主要就是用銅、鋁等材料制成容器，此類材料具有低電阻性、磁性，能夠有效合理控制空間中電力線、磁力線產生的影響，實現對電磁干擾抑制，正常情況下主要有內部和外部兩種：如果干擾源處于屏蔽體外部，則為被動屏蔽，反之，在內部，則為主動屏蔽。此外，如果按照屏蔽范圍來劃分，又可以分為整體、局部兩種屏蔽方式，其中整體屏蔽方式主要就是屏蔽整個電氣室，而局部屏蔽，則主要就是屏蔽柜體、弱電插件。以上這幾種屏蔽類型，在實際應用中，都需要注意屏蔽體的接地情況，只有保證良好接地才可以起到抗干擾的效果。

而對于化工裝置而言，正常情況下，主要放在電氣室，整體環境情況較好，但是使用的導線非常長，其中主要的控制線可以使用屏蔽線，并將屏蔽體的一個端點與公共零線進行連接，主要目的是防止幾個端點同時接入公共零線，產生共阻抗藕合情況，產生干擾。

3.3 加大兩根導線間距

如果兩根平行導線相互靠近，將會產生對應的分布電容、互感效應，同時，兩根平行導線之間的距離、實際長度、具體線徑等都會對其大小產生直接影響。如果發生感性負載變化，此時電源會出現瞬間的高頻振蕩電壓。同時，該瞬變電壓會通過交直流動力線與信號線之間的電容傳輸到信號線上，由于這兩根線處于互相平行關系，所以會產生干擾電壓，對此，有必要減少兩根導線之間分布的電容，因此，可以通過增加兩根導向之間的距離，或者讓二者處于垂直交叉情況解決。

除此之外，對于容量小的單項電源線、長距離傳輸的信號線，建議使用雙絞線。主要是因為雙絞線靠近的絞合方向相反，所以對應的局部感應電壓會相互消除，甚至接近零，起到非常好的抗干擾效果，目前該方法被廣泛使用。需要注意的是，在實際布線過程中，需要采用分開穿管、分層布線的方式處理低電平信號線和交直流動力線，同時，要保證足夠的距離和高度。

3.4 正確轉接外引導線

接線座的使用，主要應用在不同柜體之間，或操作臺與控制柜之間。其中部分控制線會使用拔插方便的插頭插座實現轉接，所以，可以采用并聯方式處理插頭插座兩側的觸電，從而形成一個接點。此外，在焊接過程中，應當避免出現虛焊情況，保證接觸有效。其中部分引線長度非常長，所以非常容易出現低頻信號減弱的情況，對于此種情況，可以采用加接控制信號放大器的方式處理，提升防干擾作用。

3.5 做好現場電磁干擾預防

無論是在接通過程還是在切斷大電感線圈時，都會產生較高電壓以及dV/dt低。所以，當不同的交直流接觸器以及繼電器在分開、合并過程中，都會出現各種電磁干擾，對此，為解決此種問題，可以將一定參數的組容網絡接入到接觸器主觸頭的負載側。同時，還可以將二極管接入到直流接觸器、繼電器、電磁閥的線圈上。此外，也可以接入組容緩沖器，其中電阻為10～20Ω，電容為0.22～1F，主要作用就是對接通或者分斷時產生的電壓進行吸收。

3.6 正確安裝附加設備

如果附加設備安裝出現問題，也會發生干擾，因此，需要保證附加設備安裝正確性。例如，測速發電機的輸出電壓一般涉及到兩種干擾頻率：其一，為諧波干擾，主要是由整流子齒槽感應和換向導致的，300～400Hz頻率，對此，可以采用電阻和電容組成的“T型”網絡進行過濾；另一種，是低頻干擾信號，主要是因為各段傳動軸中心線出現差距，一般在設備處于高速運轉時而產生，可以通過源濾波器處理。此外，還需要保證機械設備正確安裝，進而防止出現共振情況。

4 結語

綜上所述，通過本文對化工裝置電氣儀表設備安裝中產生的干擾原因分析，不難發現，需要加強對化工電氣儀表安裝關注，并結合不同情況，采取相應的措施解決，比如保證柜體接地方式合理性、實施合理的屏蔽方法、加大兩根導線間距、正確轉接外引導線、做好現場電磁干擾預防、正確安裝附加設備等措施。解決干擾問題，從而提高化工電氣儀表設備的工作效率，保證工作質量。