简析调速器对一次仪表的影响及处理办法

莫文统

【摘要】调速器不但影响现场仪表测量准确度而且还影响了仪表的安全运行，现通过介绍调速器对现场一次仪表信号的干扰，并对其结果进行简单地剖析，针对一些实例提出解决方法。

【关键词】调速器 干扰 屏蔽 接地

【中图分类号】U491.225 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）28-0290-01

引言

在过程控制中调速器作为一种新的调节器实现压力、液位、流量等调节应用越来越普遍，但也给控制带来一些新的问题，主要原因是由于一次仪表过于接近调速器而影响一次仪表的正常工作，这些影响会造成仪表测量大的误差，甚至使一次仪表不能正常工作，因此，本文将对这些问题进行分析，并举例提出有效解决方法。

一、原因分析

一般情况下，影响仪表工作的主要干扰源是现场的供电电源和强电磁场波动，其中供电电源对仪表的影响不大且容易克服，只要选择性能良好的电源变压器，再将仪表的直流电源部分的滤波及稳压电路设计好就可以。这种影响对仪表的测量精度影响程度不大，也不会超出仪表的精度要求，因此可忽略不计。

强电磁场的干扰是由于电磁感应而在仪表的电路中产生感应电压，因而影响仪表的正常工作或程序的正常运行。

所谓干扰，在测量过程中，往往会发现总是有一些无用的背景信号与被测信号叠加在一起，称之为骚扰或噪声。如果骚扰引起设备或系统的性能下降时，称之为干扰。

对于强电磁场干扰，通常在仪表电路中加入滤波电路（用带通滤波器或带阻滤波器来抑制或消除干扰，将干扰信号阻断或旁路滤除）。这类电路主要针对工频干扰及高次谐波起作用，而对其它干扰即无任何作用，虽然有些先进的智能仪表具有数字滤波功能，可滤除一定频率干扰信号，但对固定频率的干扰起作用，对于变化频率的干扰无法滤掉。

调速器运行會产生变化的强电磁场干扰，主要针对其运行对一次仪表误差的影响来分析。依这个原因，接近调速器的仪表才会出现异常而产生误差。

二、解决措施及实例

对于以上问题，仪表制造商可以开发新一代抗干扰仪表、或在现有仪表中加入抗干扰电路，而对于大多数正在运行的仪表则需要采取仪表外的现场抗干扰措施。比如屏蔽。所谓屏蔽：利用金属材料制成容器，将需要防护的电路包围在其中，可以防止电场或磁场耦合干扰的方法称为屏蔽。屏蔽可分为静电屏蔽、低频磁屏蔽和电磁屏蔽等几种。根据不同的对象，使用不同的屏蔽方式。

下面针对调速器对仪表产生的干扰问题，举一些实例说明。

例1有几个压力测量系统，都是测量水池的液位，压力变送器型号是33FTIF，现场安装距离较近，二次表安装在同一仪表盘上。上述系统自投入使用后一直正常，后来在附近安装了一套调速器投入使用后，发现二次表的指示明显降低，较现场同一测量的玻璃管指示值低近2米，经查仪表及线路均正常，后试将调速器停下，仪表指示恢复正常，测变送器输出电流在调速器运行时比停用时低，将屏蔽层单点接地，仪表指示系统恢复正常。

例2三台Homeywell变送器，装好投入使用后，经常出现输出信号波动较大，致使与之相关的控制误动作。检查变送器及相关仪表，均未发现问题，经仔细观察，发现该现象类似于用SFC通讯器调整变送器参数后确认时变送器重新初始化的状态，而出现问题的时候都是附近的调速器正在运行或几台电机频繁启停的时间，其他时间一切正常，据上述情况分析，产生此现象的原因是由于调速器所产生的强电磁场干扰及电机频繁启停的尖峰脉冲干扰导致智能变送器自动复位。试在变送器的信号端子并接100V、4.7цF电容，问题得以解决，经长期运行观察，再无类似现象发生。

例3一台Homeywell超声波流量计，突然指示异常，指示值乱跳，输出电流也跟着变化，或隔一段时间指示就回零，不能反映真实流量，而在此之前一直运行正常，检查信号回波幅度较低，仪表自检有时不能通过，认真检查超声波流量计探头，转换器等均未发现问题，将仪表移到此处，则也出现同样现象，后发现附近新装了一套变频调节系统，而且正是调速器投用后流量计出现异常状态的，将调速器停下来，仪表即恢复正常。再启动调速器仪表指示又出现异常，连续反复实验几次均是如此，从而判断出调速器的干扰是造成仪表指示异常的直接原因。采用将流量计输出电流电缆并将屏蔽层与探头信号线与地之间跨接电容等办法均不能奏效，试将探头信号负端与屏蔽层一同接地，仪表恢复正常，经长时间观察再没发现问题。

例4一台超声波液位计，用作指示液位，原来运作正常，后将其转换器的电流输出信号和为新安装的变频液位调节系统的输入，调速器根据输入信号的变化自动调节频率输出，系统投运后每当调速器运行时，仪表的指示值各输出电流就固定在某一值上，几乎不发生任何变化，不能反映实际液位的变化情况，调速器停运，仪表就正常，采用前面的方法均不见效，将调节系统由自调改为手动调节状态，断开转换器的电流输出，仪表即正常，分析可能是仪表的输出隔离特性较差，其输出端受变频器的干扰而影响整机工作，在仪表电流输出与调速器调节系统输入之间加装调节系统也运行正常。

从上述几例可以看出：现场解决调速器对一次仪表干扰的措施主要有以下几点：

1.变频器外壳必须屏蔽接地；变频器若安装在控制柜内，控制柜外壳接地。

（接地：接地为防止触电或保护设备的安全，把电力电讯等设备的金属底盘或外壳接上地线；利用大地作电流回路接地线。在电力系统中，将设备和用电装置的中性点、外壳或支架与接地装置用导体作良好的电气连接叫做接地。接地的功用除了将一些无用的电流或是噪声干扰导入大地外，最大功用为保护使用者不被电击。）

2.变频器输出线穿钢管敷设，并与其他弱信号分别配线。

3.信号线不要与未屏蔽的电源线平行敷设。

4.仪表的信号电缆采用屏蔽电缆，并且将屏蔽层单点接地。

5.在模似信号（电压、电流、电阻等信号）上并接电容或在信号与地之间跨接电容，电容的容量及耐压值根据实际情况实验确定。

6.对于超声波类仪表，可将探头信号线的负端与屏蔽层一同接地。

7.根据实际情况给仪表系统加装隔离器或选配具有较好隔离性能的仪表，可以有效地消除干扰，同时，实现控制信号隔离为现场防爆提供了有利条件，而且也可以有效避免由于仪表匹配不当而产生的信号失真。

三、结束语

综上所述，调速器对一次仪表测量的干扰不但比常见的工频干扰大得多，而且较难克服。仪表受变频器干扰而表现出的异常现象依据仪表的种类、特性及现场情况等因素的变化而不同，但它们有一个共同点，即异常状

参考文献：

[1]刘美俊著：《变频器应用与维修问答》北京：电子工业出版社2009.11.

[2]乐嘉谦著：《仪表工手册》北京：化学工业出版社2003.7.

[3]《石油化工仪表自动化培训教材》编写组编：《测量仪表》北京：中国石化出版社2009.