化工装置电气仪表设备安装抗干扰的问题

曹永东(陕西延长中煤榆林能源化工有限公司，陕西 榆林 718500)

0 引言

在我国经济不断发展中，化工装置中电气仪表设备的应用范围越来越广，多应用于化工装置的自动化控制，其中涉及到很多电气、仪表之间的信号往来和联锁控制。为保证电气、仪表系统能够正常、稳定的运行，需要按照产品相关规定，遵照相关技术指标，并采取必要的抗干扰措施，抵御外界各种干扰，提升设备运行效果，保障化工装置的可靠运行。

1 化工装置电气仪表设备安装产生干扰的原因

结合当前实际情况看，化工电气仪表设备在实际安装过程中，发生电磁干扰的主要原因是受到外部干扰，其中包含了工频干扰、射频干扰以及感应干扰，不同的干扰原因对应的干扰输出方式也不同，具体分析如下：

1.1 外部干扰

在化工装置电气仪表设备安装过程中导致出现外部干扰的因素非常多，其中最为明显的就是电气设备以及输电线路问题，由于电气设备和输电线可以在空间中产生一定的水平电磁场，进而产生“电气干扰”[1]。导致出现外部干扰的主要来源还可以划分为几个方面：

(1)射频干扰。出现射频干扰的情况，与下面几种情况存在联系，其一，当电气装置接点断开时产生弧光放电；其二，应用高频发射器，且功率非常大；其三，在应用电焊机时产生弧光。这三种情况都会导致出现频率较高的电磁波，并且还会造成电磁波向周围发射，逐步扩散等情况，进而在不同程度上传输到弱电网络中，导致发生射频干扰的情况。

(2)工频干扰。电力系统中的工频输电线路、变压器、发电机等一次电气设备在生产或输送电能的过程中在其周围都会产生电磁场，从而产生低频信号，造成非常大的干扰。此类干扰主要表现为信号测量时出现的正弦波或其它信号与正弦波的叠加。

(3)感应干扰。通常情况下，在交流强电导向、电气设备周围，会存在一定水平的磁场，当电流发生改变时，对应的磁场也会发生变化，当交变磁场附近出现弱电信号时，此时会发生耦合反应，主要指的就是电磁感应与有用信号电路之间的情况，这便会发生感应干扰问题。

1.2 干扰输入形式

(1)电阻耦合反应。在测量线和电源线之间，如果发生漏电阻的情况，便会引起漏电情况，此种漏电情况发生后，会出现相应的磁场，而不同的磁场也会产生不同频率，因此，这种电阻耦合反应会发生较大干扰反应[2]。

(2)电容耦合反应。导致发生电容耦合反应这一输入形式的主要原因是，在两个电路之间发生了问题，即由于受到静电效应，进而产生干扰的情况，因此，此种输入形式也可以称作“静电耦合”。当干扰线和测量量之间的设置方法不能相互交叉时，此种情况就会出现两个电路之中存在一个电容器，而这一电容器会出现电场，所以非常容易发生干扰反应。

(3)电感耦合反应。结合气相关知识，不难发现，随意两个电路之间都存在相互感应的情况，所以，当一个电路对应的电流发生改变时，会在上述互感作用下，直接影响到另一个电路电流的产生，进而出现干扰作用。

(4)共阻抗耦合反应。任意两个电路之间，都会发生共同阻抗反应，具体指的就是一个电路的电流经过公共阻抗后，会引发电压降低的情况，此时，非常容易对另外一个电路发生干扰电压。比如，多种不同的电气仪表设备由一个电源供电时，由于电源自身就具备一定的电阻，与此同时，输电线路也存在阻抗性。基于此，当其中任何一台电气仪表设备对应的电流发生改变时，都可以直接影响到另一台仪表设备，所以，也会产生信号干扰效应[3]。

2 化工装置电气仪表设备安装抗干扰的策略

通过上文对化工电气仪表设备安装过程中出现的干扰原因分析后，需要针对其中的不同情况采取对应的措施。下面主要从干扰信号产生条件出发，提出了抑制干扰情况发生的策略，具体分析如下：

首先需要分析出此种干扰信号影响电气仪表测量装置的条件，主要包含几个方面：其一，需要具备干扰源，才可以发出相应的干扰信号；其二，需要具备能够接受干扰信号敏感的电路；其三，存在干扰源接至电路过程的耦合通道。只有当这三方面条件都具备时，才可以形成对电气测量装置的干扰作用。若想有效阻断干扰问题发生，首要任务需要处理接收电路性能、干扰源以及二者之间的耦合形式，而后采取有针对性的措施，进而抑制干扰反应。

对此，安装化工装置电气仪表设备时，为了降低干扰，需要遵循一定的原则：

(1)对干扰源实施有效的抑制或者清除。比如将电力线路、信号线路之间采取相应的措施进行隔离，增加距离。

(2)对干扰途径进行破坏。有两种方式，一种是针对仪表本身进行处理，比如，通过隔离变压器、光电耦合器等措施，阻断干扰；另一种是实施相应的屏蔽措施。

(3)降低接收电路对干扰的敏感性。相比于低输入阻抗的电路，高输入阻抗的电路更容易受到干扰，而在干扰能力方面，数字电路干扰能力要强于模拟电路。非常有必要对受干扰的弱电信号、电路、电子控制装置实施有效的防护措施，全面提高其抗干扰能力[4]。

3 化工装置电气仪表设备安装抗干扰的具体实践措施

3.1 保证柜体接地方式合理

这里的接地主要指的是一点接地，主要是因为当不同电位两点以上的位置同时接地时会产生干扰源。电流的幅值、波形会影响到接地电位大小，此外，接地极大小、形状、接地极附近大地的电导率等也会对其产生影响。因此，需要遵照相关要求铺设接地极，正常情况下，接地电阻低于4～10Ω，并且数值越小越好。而后，需要保证不同柜体都要与接地铜母线进行连接，但是注意，不要使用串联方式，主要目的是避免不同地电流流入公共地线中。此外，为了有效降低产生接地电阻，还需要保证接地线与接地母线之间的截面积，越大越好。

3.2 实施合理的屏蔽方法

采用屏蔽的方式，主要就是用铜、铝等材料制成容器，此类材料具有低电阻性、磁性，能够有效合理控制空间中电力线、磁力线产生的影响，实现对电磁干扰抑制，正常情况下主要有内部和外部两种：如果干扰源处于屏蔽体外部，则为被动屏蔽，反之，在内部，则为主动屏蔽。此外，如果按照屏蔽范围来划分，又可以分为整体、局部两种屏蔽方式，其中整体屏蔽方式主要就是屏蔽整个电气室，而局部屏蔽，则主要就是屏蔽柜体、弱电插件。以上这几种屏蔽类型，在实际应用中，都需要注意屏蔽体的接地情况，只有保证良好接地才可以起到抗干扰的效果。

而对于化工装置而言，正常情况下，主要放在电气室，整体环境情况较好，但是使用的导线非常长，其中主要的控制线可以使用屏蔽线，并将屏蔽体的一个端点与公共零线进行连接，主要目的是防止几个端点同时接入公共零线，产生共阻抗藕合情况，产生干扰。

3.3 加大两根导线间距

如果两根平行导线相互靠近，将会产生对应的分布电容、互感效应，同时，两根平行导线之间的距离、实际长度、具体线径等都会对其大小产生直接影响。如果发生感性负载变化，此时电源会出现瞬间的高频振荡电压。同时，该瞬变电压会通过交直流动力线与信号线之间的电容传输到信号线上，由于这两根线处于互相平行关系，所以会产生干扰电压，对此，有必要减少两根导线之间分布的电容，因此，可以通过增加两根导向之间的距离，或者让二者处于垂直交叉情况解决。

除此之外，对于容量小的单项电源线、长距离传输的信号线，建议使用双绞线。主要是因为双绞线靠近的绞合方向相反，所以对应的局部感应电压会相互消除，甚至接近零，起到非常好的抗干扰效果，目前该方法被广泛使用。需要注意的是，在实际布线过程中，需要采用分开穿管、分层布线的方式处理低电平信号线和交直流动力线，同时，要保证足够的距离和高度。

3.4 正确转接外引导线

接线座的使用，主要应用在不同柜体之间，或操作台与控制柜之间。其中部分控制线会使用拔插方便的插头插座实现转接，所以，可以采用并联方式处理插头插座两侧的触电，从而形成一个接点。此外，在焊接过程中，应当避免出现虚焊情况，保证接触有效。其中部分引线长度非常长，所以非常容易出现低频信号减弱的情况，对于此种情况，可以采用加接控制信号放大器的方式处理，提升防干扰作用。

3.5 做好现场电磁干扰预防

无论是在接通过程还是在切断大电感线圈时，都会产生较高电压以及dV/dt低。所以，当不同的交直流接触器以及继电器在分开、合并过程中，都会出现各种电磁干扰，对此，为解决此种问题，可以将一定参数的组容网络接入到接触器主触头的负载侧。同时，还可以将二极管接入到直流接触器、继电器、电磁阀的线圈上。此外，也可以接入组容缓冲器，其中电阻为10～20Ω，电容为0.22～1F，主要作用就是对接通或者分断时产生的电压进行吸收。

3.6 正确安装附加设备

如果附加设备安装出现问题，也会发生干扰，因此，需要保证附加设备安装正确性。例如，测速发电机的输出电压一般涉及到两种干扰频率：其一，为谐波干扰，主要是由整流子齿槽感应和换向导致的，300～400Hz频率，对此，可以采用电阻和电容组成的“T型”网络进行过滤；另一种，是低频干扰信号，主要是因为各段传动轴中心线出现差距，一般在设备处于高速运转时而产生，可以通过源滤波器处理。此外，还需要保证机械设备正确安装，进而防止出现共振情况。

4 结语

综上所述，通过本文对化工装置电气仪表设备安装中产生的干扰原因分析，不难发现，需要加强对化工电气仪表安装关注，并结合不同情况，采取相应的措施解决，比如保证柜体接地方式合理性、实施合理的屏蔽方法、加大两根导线间距、正确转接外引导线、做好现场电磁干扰预防、正确安装附加设备等措施。解决干扰问题，从而提高化工电气仪表设备的工作效率，保证工作质量。