某船水密门遥控板受雾笛系统干扰的技术分析

刘顺国

摘    要：为满足电磁兼容性要求，常常采取屏蔽、隔离、滤波、接地等措施来抑制干扰。但尽管如此，在系泊和航行试验过程中，还是经常发现设备功能受电磁干扰的影响，需要进一步采取相应的抗干扰措施。本文介绍某船水密门遥控板受雾笛系统干扰的解决过程，从干扰造成的现象入手，结合设备间的关系，分析所有可能造成干扰的原因，并采取相应的抑制措施，逐一进行试验验证，找到合理的解决方案。

关键词：抑制;干扰;感性负载;续流二极管;滤波器

中图分类号：U671.91                               文獻标识码：A

Technical Analysis of Ship Watertight Door Remote Control Panel Interfered by Fog Horn System

LIU Shunguo

（ Hudong-Zhonghua Shipbuilding（group） Co.， Ltd.， shanghai 200129 ）

Abstract： In order to comply with electromagnetic compatibility requirements， shielding， isolation， filtering， grounding and other measures are often adopted to suppress interference. However， during mooring test and sea trail， it is often found that the equipment function is affected by electromagnetic interference， requiring further anti-interference measures. This paper expounds the solution process of the ship watertight door remote control panel interfered by the fog horn system. Starting with the phenomenon caused by the interference and combining with the relationship between the equipment， this paper analyzes all the possible causes of the interference， takes the corresponding suppression measures， carries on the test and verification one by one， and finds a reasonable solution.

Key words： Suppression; Interference; Inductive load; Freewheeling diode; Filter

1     前言

船舶各系统设备完成系泊试验和航行试验检验项目并消除所有缺陷，是交付船东使用的前提条件。但是，在试验过程中往往会发现很多问题，比如设备布置合理性、安装合理性、供电合理性、功能合理性、协调性、稳定性、性能指标等。

电磁干扰对设备正常工作造成影响，解决起来也往往比较困难。按照电磁兼容性要求，电气和电子设备的功能不得受到电磁能量的影响。尽管在系统设计和施工工艺上采取了许多措施，减少干扰源与易受干扰设备之间的传输路径的耦合，减少干扰源上的干扰因素，降低受干扰设备对于干扰的敏感度，但还是会有个别设备电磁兼容性达不到实际使用的要求。在多系统协调性试验时，设备之间的干扰影响就可能表现出来，影响到设备的正常功能。干扰影响一旦发生，很难立即准确定位其干扰源，需要设计人员对干扰现象进行跟踪、处理、分析，找到可能存在的各种干扰源，采取必要的抑制干扰措施，通过试验验证，确定最终的解决方案。尽管每个设备受干扰影响的现象不尽相同，解决方案也不相同，但分析、处理过程往往有规律可循。本文就某船试验过程中，水密门遥控板受雾笛系统干扰的解决过程总结出来，供大家参考。

2     某船干扰现象原因分析

2.1   干扰现象

在某船航行试验时，发现当按下雾笛按钮时，驾控台水密门遥控板上的12扇水密门 “未关闭”指示灯发生闪烁、蜂鸣器报警的现象，同时还反馈某状态指示板发生多次元器件烧坏现象。

为了分析上述水密门遥控板受干扰和某状态指示板元器件烧坏现象，首先要找到雾笛系统、水密门遥控板与某状态指示板之间是否存在某种物理关系。经检查设备的系统图，这三个设备之间仅有供电电源上的联系，没有信号上的关系，供电关系如图1所示。

从图1可以看出：水密门遥控板和雾笛控制面板的两路电源（AC220 V和DC220 V）分别来自于助航分电箱和直流分电箱，该直流分电箱还给雾笛电磁阀和状态指示板供电。因此初步确定雾笛系统通过供电回路对水密门遥控板造成了干扰和状态指示板元器件烧坏。

2.2   原因分析

正常情况下，雾笛系统、水密门遥控板和状态指示板均能正常工作，仅当使用雾笛时才会出现水密门遥控板误报警现象，初步确定与雾笛电磁阀的通断有关系，并结合雾笛系统、水密门遥控板和状态指示板之间的内在联系，进行如下技术分析和试验：

（1）雾笛电磁阀绝缘电阻测量

现场测量雾笛电磁阀的对地绝缘电阻大于20 ΜΩ，满足试验大纲的要求，可排除绝缘电阻可能造成的影响;

（2）交、直流供电的影响

根据水密门遥控板和雾笛系统的供电关系，在助航分电箱和直流分电箱上分别控制其供电开关的合闸/分闸，进行如下试验：

① 水密门遥控板AC220 V+DC220 V供电、雾笛系统AC220 V+DC220 V供电时，按下雾笛按钮，水密门遥控板上的水密门“未关闭”状态指示灯发生闪烁、蜂鸣器报警;

② 水密门遥控板DC220 V供电、雾笛系统AC220 V+DC220 V供电时，按下雾笛按钮，现象同上;

③ 水密门遥控板DC220 V供电、雾笛系统DC220 V供电时，按下雾笛按钮，现象同上;

④ 水密门遥控板AC220 V供电、雾笛系统DC220 V供电时，按下雾笛按钮，无上述现象。

从上述试验结果来看，只要按下雾笛按钮，即雾笛电磁阀通电工作且水密门遥控板接通DC220 V电源，就会发生干扰现象，这进一步确定了雾笛电磁阀是直接造成干扰现象的根源。

（3）雾笛电磁阀感性负载的影响

对于感性负载，当断开其电源时，将在电感线圈两端产生高于电源电压几倍乃至几十倍的反向瞬时电动势，这种因电磁感应而产生的脉冲电压不仅能使控制器件的触点间产生电击穿，出现飞弧放电现象，而且能使其它电子仪表或元件性能恶化甚至损坏，大大降低其寿命。为此，通常可以在感性负载的线圈上并接一个续流二极管，以消除反向瞬时电动势可能造成的影响。

本船的雾笛控制板和雾笛，分别由两个厂商供货。经查资料，在雾笛控制器和雾笛电磁阀上，均没有安装用以消除电磁阀反向瞬时电动势的续流二极管。而按照常规设计，都要求在雾笛控制板上的雾笛电磁阀电源输出端，增设续流二极管，如图2所示。

为了验证感性负载和续流二极管对干扰现象的影响，进行如下试验：

① 雾笛电磁阀并接续流二极管后，水密门遥控板AC220 V+DC220 V供电、雾笛系统AC220 V+DC220 V供电，按下雾笛按钮，水密门遥控板上的“未关闭”指示灯发生闪烁、蜂鸣器鸣响报警，干扰现象依然存在;

② 用电阻性负载（如灯泡等）替代雾笛电磁阀，水密门遥控板AC220 V+DC220 V供电、雾笛系统AC220 V+DC220 V供电时，按下雾笛按钮，无上述现象。

通过上述试验，可以确定雾笛电磁阀感性负载是造成干扰现象的根源，并接续流二极管还不能解决对干扰现象的影响，说明还有其它的问题存在。

雾笛电磁阀与状态指示板的DC220 V电源通过电缆和直流分电箱连接在一起，通过并接的续流二极管消除了雾笛电磁阀反向瞬时电动势对该状态指示板造成的影响，解决了其元器件多次烧坏的问题。

（4）水密门控制板内两路电源转换电路的影响

为什么雾笛电磁阀的通断会对水密门控制板造成干扰，需要对水密门控制板的两路电源转换电路加以研究。水密门遥控板两路电源转换原理图，如图3所示。

由图3可以看出，水密门遥控板内部电源回路，是将AC220 V电源输入和DC220 V电源输入均通过电源模块转换为DC12 V电源输出，其正极通过二极管并在一起，负极共用。这是常规的双电源供电做法，但这种情况下两路电源实际上不能做到真正意义上的物理隔离。当DC220 V电源回路受到较强干扰时，会影响到电源模块共同的输出端，从而导致水密门遥控板的单片机复位，从而产生得电报警的现象。

当按下雾笛按钮时，相当于雾笛电磁阀线圈并接在水密门的DC220 V输入电源上，其感性负载的性质，影响到了电源模块的输出端。

为了验证上述分析，在水密门遥控板DC220 V电源输入端加装直流滤波器。按下雾笛按钮，水密门遥控板未受到干扰影响，这说明滤波器很好的抑制雾笛电磁阀工作时对水密门遥控板DC220 V回路的干扰，起到了理想的效果。

3     解决措施

通过对水密门控制板受干扰现象的分析和试验验证，确定了相应干扰源，并采取了相应的抗干扰措施：

（1）在雾笛控制板上雾笛电磁阀的电源输出端，增加续流二极管以及电阻和电容组成的吸收电路，封装成模块。用于消除雾笛电磁阀断开控制电源时，在线圈两端产生的瞬时电动势对其他设备造成干扰;

（2）在水密门遥控板DC220 V电源输入端增加一个直流滤波器，用于抑制雾笛电磁阀感性负载对水水密门遥控板DC220 V回路的干扰;

（3）在水密門遥控板AC220 V电源输入端增加一个交流滤波器，提高其抗干扰能力，应对船用复杂的电磁环境。

通过上述措施，在该系列船上多次验证和长期使用，雾笛系统对水密门遥控板干扰和某状态指示板元器件烧坏现象，得到了彻底的解决。

4     结论

雾笛系统对水密门遥控板的干扰和引起某状态指示板元器件烧坏的问题，通过技术分析、试验验证和相应措施，使问题得到了解决。

本船还有两个设备同样出现电源干扰现象，通过对比发现都有一个共同特点：

（1）设备都是一路AC220 V电源输入和一路DC220V电源输入;

（2）两路电源经电压转换后进行不间断切换，采用共N电路设计。

DC220 V电制是船舶电源中不常见的，其电压转换也有别于交流电源。DC220 V一般通过电源转换模块或固态电路进行降压，在两路不间断转换时，不可采用共N的转换电路，需采取物理隔离，否则会引起电源间的干扰现象。

参考文献

[1] 徐小东. 电气系统感性负载干扰的成因及抑制方法[J]. 建筑机械，2001[5].

[2] 许士真，白连平，张利军等. 分断感性负载给单片机带来的干扰及其抗干扰措施[J]. 电气传动自动化，2004[1].