金鍵,王修江

摘要：對(duì)于熱工控制儀表而言，在實(shí)際工作中，由于熱工控制信號(hào)電壓和電流小，并且和眾多設(shè)備儀器共同使用，必須提高熱工信號(hào)的準(zhǔn)確性，增強(qiáng)控制儀表的抗干擾能力。文章首先分析了干擾的來(lái)源，然后介紹了控制儀表對(duì)抗干擾的措施，闡述了如何提高熱工控制系統(tǒng)的抗干擾能力，最后對(duì)常見的熱工控制系統(tǒng)事故提出處理的措施。

關(guān)鍵詞：熱工系統(tǒng)；控制儀表；抗干擾能力

中圖分類號(hào)：P634 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）28-0082-03

伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在熱工控制領(lǐng)域，自動(dòng)化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，從而使控制儀表的工作準(zhǔn)確性有所提升。但是，由于儀表的系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，加上工作環(huán)境的嚴(yán)格，就導(dǎo)致儀表在使用過(guò)程中面臨著眾多的干擾因素，影響到儀表正常的功能運(yùn)行。以下根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)熱工控制儀表的抗干擾提出個(gè)人見解，希望能夠?qū)峁た刂葡到y(tǒng)以及儀表的使用起到指導(dǎo)作用。

1 熱工控制儀表干擾的來(lái)源

1.1 電磁干擾

電磁干擾主要來(lái)自于控制儀表周圍，環(huán)境中存在電磁感應(yīng)，例如：一些設(shè)備和裝置在工作的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)電感耦合、電磁畸變等情況。控制儀表一旦受到這些因素的干擾，就會(huì)影響到儀表的準(zhǔn)確性，嚴(yán)重的情況甚至?xí)茐目刂苾x表。因此，電磁干擾對(duì)熱工控制儀表的影響不容小覷，應(yīng)該引起工作人員的注意。

1.2 機(jī)械干擾

所謂機(jī)械干擾，指的是有意或無(wú)意間對(duì)控制儀表外部進(jìn)行的沖擊和震動(dòng)。機(jī)械干擾會(huì)破壞儀表的物理結(jié)構(gòu)，使儀表發(fā)生松動(dòng)、變形等問(wèn)題。這種干擾，一方面會(huì)影響到控制儀表工作的穩(wěn)定性，另一方面會(huì)對(duì)儀表的使用功能造成不可逆轉(zhuǎn)的損害。因此，工作人員在操作過(guò)程中應(yīng)該細(xì)心處理，盡量避免機(jī)械干擾的發(fā)生。

1.3 溫度濕度干擾

在熱工控制領(lǐng)域，工作環(huán)境通常溫度變化范圍比較大，濕度也會(huì)比一般的環(huán)境高。在這種情況下，控制儀表在工作中受到溫度濕度的影響，會(huì)直接影響并損害到儀表內(nèi)部的電阻、電容，從而進(jìn)一步使元器件產(chǎn)生銹蝕，降低了儀表的工作精度，甚至使儀表的工作性能處于不穩(wěn)定的狀態(tài)。

1.4 內(nèi)部干擾

除了以上幾種外部干擾因素外，控制儀表在工作運(yùn)行的過(guò)程中，儀表自身的元器件會(huì)產(chǎn)生噪音，例如：變壓器噪音、元器件本體噪音、印刷元件噪音等，這些因素都會(huì)對(duì)控制儀表的工作產(chǎn)生干擾。

2 控制儀表對(duì)抗干擾的措施

2.1 供電系統(tǒng)對(duì)抗干擾的措施

對(duì)于熱工控制儀表的供電系統(tǒng)而言，抗干擾措施主要是采用隔離技術(shù)。一般情況下，隔離技術(shù)分為兩種形式，其一是光電隔離法，其二是變壓器隔離法。這種方式的本質(zhì)在于，通過(guò)隔離，使干擾信號(hào)中斷從而避免受到影響。

在DOS系統(tǒng)中，最常使用的是光電隔離技術(shù)，其隔離能力最高時(shí)能夠達(dá)到1500V。除此之外，光電隔離技術(shù)也可以在脈沖信號(hào)、數(shù)字信號(hào)中應(yīng)用。從專業(yè)的角度來(lái)看，光電隔離技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于，它是由光敏晶體管和發(fā)光二極管組裝而成的，頻率范圍很廣，基本上不會(huì)受到磁場(chǎng)的影響。

在數(shù)字控制儀表中，主要應(yīng)用變壓器隔離技術(shù)，它的主要特點(diǎn)是能夠有效地抑制信號(hào)混亂和共模干擾的情況。另外，在PLC系統(tǒng)中，一般情況下電源都是由隔離變壓器提供的。在工作運(yùn)行中，應(yīng)該注意以下兩點(diǎn)：第一，保證屏蔽層接地良好；第二，對(duì)于次級(jí)連接線而言，應(yīng)該盡可能地做到減少電源線路之間的干擾。實(shí)踐顯示，使用雙絞線作為電源線，能夠滿足以上要求。

2.2 傳輸通道對(duì)抗干擾的措施

第一，對(duì)于傳輸距離比較長(zhǎng)的情況，從保證機(jī)械強(qiáng)度的角度考慮，不應(yīng)該使用直徑小于1mm的導(dǎo)線。在選擇上，要能夠滿足實(shí)際的抗干擾要求，例如：使用同軸電纜，或者雙絞線、屏蔽線等。相關(guān)試驗(yàn)顯示，使用接地屏蔽線，能夠減少干擾。雙絞線雖然頻帶差，但優(yōu)點(diǎn)是具有較高的波阻抗。由于抗共模干擾的能力比較強(qiáng)，因此可以使電磁感應(yīng)干擾相互抵消。

第二，在長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)臈l件下，傳輸方式選擇為差分信號(hào)，能夠顯著提高抗干擾能力。對(duì)于同軸電纜而言，在傳遞高頻信號(hào)的過(guò)程中，優(yōu)勢(shì)十分明顯。

2.3 接地對(duì)抗干擾的措施

在抗干擾的工作中，采用接地的方式能夠有效抗干擾。但是，并不是只要接地就能夠起到抗干擾的作用，如果接地方式錯(cuò)誤，反而會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)干擾。對(duì)熱工控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，接地系統(tǒng)包括以下四個(gè)部分，分別是保護(hù)地、交流地、屏蔽地、系統(tǒng)地。一旦接地錯(cuò)誤，就會(huì)使接地點(diǎn)的電位分布不均，從而產(chǎn)生地電流，對(duì)正常的系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

舉例來(lái)說(shuō)，電纜的屏蔽層在接地操作時(shí)必須單點(diǎn)接地。如果錯(cuò)誤地應(yīng)用了兩點(diǎn)接地的方式，就會(huì)在電流經(jīng)過(guò)的時(shí)候形成屏蔽層，在雷擊等異常情況下會(huì)使地線電流急劇上升，從而損壞設(shè)備。保護(hù)接地的作用是使熱工控制系統(tǒng)中的非帶電金屬也可以和大地相連，從而對(duì)設(shè)備和工作人員起到安全保護(hù)的作用。不僅如此，還可以避免靜電的積聚。對(duì)于保護(hù)接地而言，要想達(dá)到較好的效果，就要保證接地電阻在4歐姆以下。

另外，工作接地的優(yōu)勢(shì)包括以下兩個(gè)方面：其一，能夠保證熱工控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)可靠的運(yùn)行；其二，能夠確保測(cè)控精度處于要求的范圍內(nèi)。工作接地包括以下幾個(gè)部分，分別是信號(hào)回路接地、機(jī)器邏輯接地、屏蔽接地、系統(tǒng)接地、本安接地。信號(hào)回路接地是返回信號(hào)的負(fù)端，模擬量的輸入、輸出是非隔離式的。機(jī)器邏輯接地作用在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的電頻公共地。屏蔽地也是模擬地，能夠有效避免電磁場(chǎng)對(duì)儀表和信號(hào)產(chǎn)生干擾，屏蔽網(wǎng)接地應(yīng)該一端接地，防止出現(xiàn)閉合回路的干擾。系統(tǒng)地也就是系統(tǒng)的24V電源地，能夠?yàn)镈OS系統(tǒng)提供基準(zhǔn)點(diǎn)。本安接地主要在防爆接地中應(yīng)用。

2.4 濾波對(duì)抗干擾的措施

對(duì)于熱工控制儀表的差模干擾和共模干擾，濾波是主要的干擾抑制方式。在實(shí)際的工作過(guò)程中，如果儀表工作現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境中電磁干擾比較強(qiáng)烈，第一想法就應(yīng)該是在儀表的控制回路上加入無(wú)源阻容濾波，能夠?qū)㈦姶鸥蓴_降至最低。endprint

除了無(wú)源阻容濾波之外，使用RC無(wú)源濾波也能夠?qū)﹄姶鸥蓴_起到一定的抑制作用。在有源濾波上應(yīng)用放大器，也可以起到降低干擾的作用。

3 提高熱工控制系統(tǒng)抗干擾能力的策略

3.1 物理方式隔離

物理隔離能夠保證絕緣的質(zhì)量，因此是二次影響最小的一種方式。實(shí)際操作過(guò)程中要注意以下事項(xiàng)：第一，要確保絕緣材料的質(zhì)量，具有良好的絕緣效果，能夠有效防止漏電情況的發(fā)生。第二，要科學(xué)鋪設(shè)絕緣電路，鋪設(shè)過(guò)程中要按照不同的規(guī)格將電線分開，不要使線路發(fā)生纏繞和覆蓋。第三，電線的信號(hào)具有強(qiáng)弱之分，如果使用相同的電阻，并且接地方式也是相同的，就容易產(chǎn)生電壓差，導(dǎo)致電流感應(yīng)的發(fā)生。因此，為了避免這種現(xiàn)象發(fā)生，信號(hào)較強(qiáng)的電路使用長(zhǎng)線進(jìn)行連接，信號(hào)較弱的電路使用短線進(jìn)行連接。

3.2 對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行屏蔽處理

對(duì)于干擾信號(hào)而言，只要熱工設(shè)備運(yùn)行就會(huì)產(chǎn)生。因此，干擾信號(hào)是一定會(huì)產(chǎn)生的，所以只能采取屏蔽信號(hào)的方式使干擾有效減少，同時(shí)減少工作流程。屏蔽設(shè)備主要包括以下幾個(gè)部分：電路盒子、電路元件、信號(hào)線、金屬導(dǎo)體。屏蔽設(shè)備的工作原理在于，它能夠?qū)⒄Ｐ盘?hào)和干擾信號(hào)分隔開來(lái)。干擾信號(hào)和正常信號(hào)在電流性噪音超聲的耦合現(xiàn)象上是不同的，因而可以有目的性地屏蔽部分信號(hào)，從而抑制干擾作用。在實(shí)際的工作運(yùn)行過(guò)程中，也會(huì)有靜電感應(yīng)產(chǎn)生，通過(guò)屏蔽電纜就可以解決這一問(wèn)題。

3.3 平衡抑制

平衡抑制，要利用電路的自身特點(diǎn)。電路具有平衡關(guān)系，通過(guò)合理利用可以使電位差產(chǎn)生，從而和干擾信號(hào)相互抵消，達(dá)到抑制干擾的作用。在實(shí)際的操作中，平衡體現(xiàn)的方式是雙絞線，對(duì)于減少干擾具有非常明顯的作用。

3.4 接地保護(hù)

采用接地保護(hù)的方式，一方面能夠確保系統(tǒng)的安全性能，另一方面可以保護(hù)工作人員的人身安全。在接地處理過(guò)程中，一般使用兩種模式：其一，在金屬部分連接出一個(gè)導(dǎo)線，導(dǎo)線和大地相連。這樣的好處在于儀器和設(shè)備發(fā)生短路時(shí)，短路電流不會(huì)通過(guò)設(shè)備，而是直接進(jìn)入大地，從而保護(hù)了儀器設(shè)備。其二，耦合過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生電壓差，它可以與大地產(chǎn)生消除。以上兩種模式的共同點(diǎn)在于，可以減弱干擾信號(hào)，避免產(chǎn)生抑制差模和共模，達(dá)到保護(hù)系統(tǒng)的目標(biāo)。

4 常見事故處理

4.1 水泵跳閘造成機(jī)組跳閘

一般夏季由于水溫較高，容易產(chǎn)生大量的負(fù)荷，這樣就會(huì)使循環(huán)系統(tǒng)處于高溫模式，繼而發(fā)生跳閘現(xiàn)象。面對(duì)這種情況，應(yīng)該檢查整個(gè)DOS系統(tǒng)，重點(diǎn)檢查儀表、跳閘信號(hào)、熱工保護(hù)信號(hào)。然后對(duì)干擾信號(hào)的產(chǎn)生原因進(jìn)行排除，停止運(yùn)行信號(hào)，開展保護(hù)工作。

4.2 發(fā)電機(jī)氫溫保護(hù)誤動(dòng)作

在整個(gè)熱工控制系統(tǒng)中，最容易產(chǎn)生電磁干擾的電纜是6kV母聯(lián)倒閥動(dòng)力電纜。之所以容易產(chǎn)生干擾，是因?yàn)闊犭娮栊盘?hào)和熱電耦合信號(hào)之間會(huì)產(chǎn)生電位差。對(duì)于這一情況，可以在實(shí)際工作中設(shè)置屏蔽雙絞線，從而改變電流的走向，對(duì)電磁干擾起到抑制作用。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，熱工儀表的控制系統(tǒng)是比較復(fù)雜的，功能比較多，這就促使電力機(jī)組工作過(guò)程中會(huì)對(duì)它產(chǎn)生較多的干擾，從而導(dǎo)致控制儀表發(fā)生故障。在實(shí)際的工作操作上，應(yīng)該充分了解儀表的原理和系統(tǒng)，能夠針對(duì)干擾問(wèn)題采取有效的措施，從而保證控制儀表的使用性能，促進(jìn)電廠的安全生產(chǎn)，提高經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 張長(zhǎng)斌.電廠熱工控制系統(tǒng)應(yīng)用中的抗干擾技術(shù)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2013，（22）.

[2] 葛新權(quán).對(duì)提高熱工控制儀表抗干擾能力的研討[J].黑龍江科學(xué)，2013，（11）.

[3] 魏杰，曾宏.提高熱工儀表的抗干擾能力[J].蘇鹽科技，2012，（4）.

[4] 黃澤山.淺談電廠熱工控制系統(tǒng)應(yīng)用中的抗干擾分析[J].中國(guó)電力教育，2011，（36）.

[5] 梁仕凱.電廠熱工控制系統(tǒng)應(yīng)用中的抗干擾問(wèn)題探析[J].經(jīng)營(yíng)管理者，2012，（16）.

[6] 劉煥玲.電廠DCS控制系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性探討[J].中國(guó)科技信息，2011，（18）.

作者簡(jiǎn)介：金鍵（1984-），男，浙江舟山人，浙江省火電建設(shè)公司助理工程師，研究方向：儀控技術(shù)。endprint