高炉仪表系统干扰分析及抑制措施研究

张哲

摘 要：随着当前我国冶金行业的快速发展，相关的冶金技术也有了巨大的发展与进步，由此也使得产品生产的目标追求逐渐由高产量转向为高质量。本文简要介绍了产生高炉仪表系统干扰的主要机理原因，而后就电源干扰、空间电磁辐射干扰、信号传输线干扰等干扰情况展开了具体分析，并据此提出了一些抑制高炉仪表系统干扰的具体措施。

关键词：高炉仪表；系统干扰；抑制措施

中图分类号：TF576 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）16-0043-01

在高炉冶炼的过程当中因为各种大型电机设备与用电设备的应用，使得在金属冶炼过程中面临着极度复杂的环境现象。而且所被测量的参数又时常会被转换成微弱电压亦或是电流信号，在经过了较常一段距离后被传输到了二次表亦或是计算机系统当中。因而除仪表传输信号之外，还时常会产生出各类和被测量信号毫无关系的电压或是电流信号，即为干扰。干扰来源途径多种多样，在此方面所提到的干扰大都为电气干扰，然而在更加广泛的层面来说温度效应、化学效应、热噪音、振动等均会导致测量工作的精确性遭受影响，发生干扰现象。对此，本文将对高炉仪表系统干扰分析及抑制措施展开相关的研究工作。

1 干扰机理

磁场与电场具体可被分成交变场与恒定场，其中交变场常常会存在着一定的随机性，其极性、频率、强度等均有可能会随机发生改变。同时还会对模拟电路信号做出改变，使得数字电路逻辑遭受扰动影响。而恒定场则是通过静电场所形成的，具备由一定强度的恒定场其对仪表设备所起到的作用影响较为一致，不会造成信号的随机性变化，因此仅可被称之为是“影响”。绝大部分的干扰都会表现出一定的扰动性和随机性，也正因如此被之为干扰[1]。

2 干扰分析

2.1 电源干扰

高炉内的DCS/PLC控制系统以及仪表设备所需求的直流电源大都是电网交流电通过滤波并稳压之后所供应的，在电力供应系统内部分大型功率设备的开启与关闭均会造成电源出现欠压、过压、尖峰干扰等现象，诸如此类来源于电源内的干扰会经由电源耦合至仪表系统的电路内，而且还会对整體系统内仪表设备信号的获取造成不利影响。

2.2 空间电磁辐射干扰

鉴于高炉仪表设备大都被及中装设于现场强电电路与强电设备所产生出的恶劣性电磁环境内。此类交变电磁场的构成具体就包括了电气设备、电力网络以及大型整流设备等。仪表闭合回路处于此类变化的磁场内便会造成感应电势的出现。高炉由于受制于地形条件的限制，常常会造成电子设备与电气设备被频繁应用，空间电磁波遭受严重污染，而此类干扰源的所造成的辐射频率范围十分宽广，并且毫无规律可循，这一种类型的干扰和现场设备布设及其所形成的电磁场大小及频率均密切相关。

2.3 信号传输线干扰

在干扰源所造成的干扰通过电压形式表现出来时，干扰源便会在信号电路间发生容性耦合，并出现干扰。而对平行导线而言，因所分布的电容偏大也会比较严重。再将两根信号线在动力电缆上进行平行敷设之时，鉴于动力电缆与两信号间距离不等，所分布的电容也不尽相同。其在两根信号导线上会出现电位差，最大甚至会接近上百毫伏。

3 抑制措施

3.1 消除噪音源

在抑制干扰方面消除噪音源是一项较为主动的措施方法。设备当中一些插件在发生氧化反应之后会出现接触不良以及焊点虚脱等现象。针对此类干扰源是完全能够被消除的。然而，在真实的工作环境下大量的噪音源是无法得到消除的。在高炉生产现场所应用到的各项设备与电机往往会分布的十分密集，在生产阶段各项变频器与电机所产生出的电磁干扰是无法完全消除的，此时便要实施一定的防护措施来实现对干扰的有效抑制[2]。

3.2 抑制串模干扰

（1）将信号电缆扭绞起来，使得干扰源距离两根信号导线间的距离可大致接近，所分布的电容亦可保持相等，从而实现磁场与电场利用感应耦合进到回路当中的串模干扰能够得以大幅度的降低。（2）为避免电场干扰，还可采用金属物将信号导线包裹起来，使的在其外部能够产生出等势体，从而便可实现对导线信号的有效屏蔽，抑制干扰现象的出现。

3.3 抑制公模干扰

在仪表传输系统当中其信号大都是以低电平为主，因而，共模干扰同样也会导致仪表信号发生变形情况，从而产生测量误差，为实现对工模干扰的有效抑制可采措施：（1）利用光耦合亦或是电偶和之后的信号实施滤波放大，促使纯净信号被输进DCS/PLC系统内，引进配电器来降低工模干扰。（2）将信号源外壳及仪表接入大地，确保其始终维持零电位。在信号线之间出现接头情况时，屏蔽层确保紧密连接同时采取绝缘处置，切忌避免出现多点接地。

4 结语

总而言之，近年来我国冶金行业取得了巨大的发展，由此使得人们对冶金产品的质量要求也越来越高，而要达到这一目标就必须解决高炉仪表系统所面临的电源干扰、空间电磁辐射干扰、信号传输线干扰等干扰现象。本文通过对高炉仪表系统各种干扰情况的分析，并结合实际情况进一步就提出了消除噪音源、抑制串模干扰、抑制公模干扰等抑制措施，实现了对高炉冶炼质量的显著提升。

参考文献

[1]侯胜华.冶金仪表的干扰及抗干扰系统设计[J].仪器仪表用户，2016，（07）：30-32.

[2]余睿.新型仪表在高炉系统中的应用[J].科技创新与应用，2013，（15）：29.endprint