2010第四届焦化年会论文集 (55)

2010年第四届全国焦化 技术及生产年会 2010年 6月 8日 11日 262 统在焦化企业应用中的抗干扰研究 王 庚 冯金龙 （ 中化镇江焦化有限公司） 【摘 要 】 我单位在退城进区过程中，坚决贯彻“以高新技术改造传统产业”的方针， 统得到了极大范围的应用。不仅劳动生产率有了很大的提高，而且产品产量和质量也有提高。然而，由于单位位于华电高资电厂和宏顺电厂之间，高压线贯穿其间。再加上我单位变频机、风机等大型设备的广泛应用，各种干扰很严重。我单位使用的新华 过我们不断的探索和试验，终于使 统得以安全稳定运行，发挥其 在生产过程监视和控制的作用。我将系统调试过程中的抗干扰方法总结了一下，望多提宝贵意见。 【 关键词 】 号 焦化 滤波 统信号构成 统在生产过程监视和控制中要用到多种自动化仪表、计算机及相应执行机构。过程中的信号既有微弱到毫伏级的小信号 ,又有数十伏的大信号，甚至还有高达数千伏、数百安培的信号要处理。从频率上讲，有直流低频范围的，也有高频 /脉冲尖峰。设备仪表间的互相干扰就成为系统调试中必须要解决的问题。除了电磁屏蔽之外，解决各种设备仪表的“地”，即信号参考点的电位差，将成为重要课题。 因为不同设备、仪表的信号要互传互送，那就存在信号参考点问题。换句话说，要使信号完整传送，理想化的情况是所有设备仪表的信号有一个共同的参考点，即共有一个“地”。进一步讲，所有设备仪表信号的参考点之间电位差为“零”。但是在实际环境中，这一点几乎是不可能的，这里面除了各个设备仪表“地”之间的连线电阻产生的电压降之外，尚有各种设备仪表在不同环境受到的干扰不同，以及导线接点经受风吹雨淋氧化导致接点质量下降等诸多因素，致使各个“地”之间有差别。 即屏蔽、滤波和接地。 确合理布线工作很重要。仪表线与动力线分开敷设， 布线时 必须有良好的接地系统 并应符合下列规定： 护地线的接地电阻值 单独设置接地体时 不应大于 ；采用联合接地体时 不应大于 ； 有屏蔽层应保持连续性； 蔽层单点接地，浮空端应做好绝缘工作。 往往单纯采用屏蔽不能提供完整的电磁干扰防护，因为设备或系统上的电缆是最有效的干扰接收与发射天线。许多设备单台做电磁兼容实验时都没有问题，但当两台设备连接起来以后，就不 满足电磁兼容的要求了，这就是电缆起了接收和辐射天线的作用。唯一的措施就是加滤波器， 例如变频机在其输出端安装 滤波器 就可以很好地 切断电磁干扰沿信号线或电源线传播的路径，与屏蔽共同构成完美的电磁干扰防护，无论是抑制干扰源、消除耦合或提高接收电路的抗能力都可以采用滤波技术。 线上的干扰电流按照其流动路径可以分为两类：一类是差模干扰电流，另一类是共模干扰电流。 共模干扰一般是由来自外界或电路其它部分的干扰电磁波在电缆与 “ 地 ” 的回路中感应产生的，有时由于电缆两端的接 “ 地 ” 电位不同，也会产生共模干 扰。它对电磁兼容的危害很大，一方面，共模干扰会使电缆线向外发射出强烈的电磁辐射，干扰电路的其它部分或周边电子设备；另一方面，如果电路不平衡，在电缆中不同导线上的共模干扰电流的幅度、相位发生差异时，共模干扰则会转变成差模干扰，将严重影响正常信号的质量，所以人们都在努力抑制共模干扰。 消除共模干扰的方法包括： （ 1）采用屏蔽双绞线并有效接地 （ 2）强电场的地方还要考虑采用镀锌管屏蔽 2010年 6月 8日 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 263 （ 3）布线时远离高压线，更不能将高压电源线和信号线捆在一起走线 （ 4）不要和电控柜共用同一个电源 （ 5）采用线性稳压电源或高品质的 开关电源 (纹波干扰小于 50 差模干扰主要是电路中其它部分产生的电磁干扰经过传导或耦合的途径进入信号线回路，如高次谐波、自激振荡、电网干扰等。由于差模干扰电流与正常的信号电流同时、同方向在回路中流动，所以它对信号的干扰是严重的，必须设法抑制。 差模干扰在两根信号线之间传输，属于对称性干扰。 消除差模干扰的方法是在电路中增加一个偏值电阻 ,并采用双绞线 ； 综上所述可知，为了达到电磁兼容的要求，对共模干扰和差模干扰都应设法抑制。 滤波器是由集中参数的电阻、电感和电容，或分布参数的电阻、 电感和电容构成的一种网络。这种网络允许一些频率通过，而对其它频率成份加以抑制。根据要滤除的干扰信号的频率与工作频率的相对关系，干扰滤波器有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器等种类。 常用的低通滤波器是用电感和电容组合而成的，电容并联在要滤波的信号线与信号地之间（滤除差模干扰电流）或信号线与机壳地或大地之间（滤除共模干扰电流） ， 电感串联在要滤波的信号线上 （如变频器电抗器） 。 高通滤波器用于干扰频率比信号频率低的场合，如在一些靠近电源线的敏感信号线上滤除电源谐波造成的干扰。 带通滤波器用于信号频 率仅占较窄带宽的场合，如通信接收机的天线端口上要安装带通滤波器，仅允许通信信号通过。 带阻滤波器用于干扰频率带宽较窄，而信号频率较宽的场合，如距离大功率电台很近的电缆端口处要安装带阻频率等于电台发射频率的带阻滤波器。 统在调试初期，冷鼓工段及氨分解工段部分信号显示数乱跳，化工工段亦有部分温度显示值与实际值不对应。分析 数据采集板由八个通道组成 ，每个通道单独输入到采集板均正常。但是同时输入两个或多于两个外部信号时，显示数字乱跳故障无法排除。经分析有可能是各通道没有点点隔离。这两种情况在使用隔离器后，都正常了。 隔离器之所以能起到这个作用，就是它具有使输入 /输出在电气上完全隔离的特点。换句话讲，输入/输出之间没有共同“地”，外来信号不管是 0带着共模干扰电压的 0隔离后新建立的“地”与外部设备仪表“地”没关系。正是由于这个原因，也实现了输入到 它们之间没有 “地”的关系。 当然 外部设备输出信号也有类似现象问题。显然采用隔离器就能解决问题。这类电压 /电压隔离器及电压 /电流隔离转换器的产品型号是 管 是外部设备仪表向其他设备发送信号，有一种情况经常遇到：要求一个信号即能向显示仪表输送信号，又能传送给诸如变频器之类的设备。例如，焦炉集气槽压力调节。这就有可能在两个设备之间产生干扰，若要彻底解决干扰问题，通常使用隔离式信号分配器，它的二个输出之间也是隔离的。它能实现输入信号与外部设备隔离，同时 实现接收信号设备之间隔离。 气风机轴位移变送器及一氧化碳探测器等设备，接收信号设备 (数据采集模块 )接口连接为二线制方式（即接收口为一个 2450相串联），接口的两根线一个为 24个为 250一端，适于连接现场二线制变送器。但现场设备（如煤气风机轴位移变送器及一氧化碳探测器等）为四线制变送器，输出 4样进行直接连接将造成电源冲突。解决方法是采用隔离器将现场来的 4隔离器的输出部份接到数据采集板的相应端子板上。这个产品型号为 隔离器 要保证输入 /输出两个部分隔离，外加工作电源 24出部份供电同时，必须确保在电2010年第四届全国焦化 技术及生产年会 2010年 6月 8日 11日 264 气上与两个部分隔离。这种输入 /输出 /外加工作电源之间全部相互隔离的器件称为三隔离或全隔离器件 不管隔离器数量多少，均可用一台 24V 电源供电，不会产生干扰。 于常用的 4常使用不用另外再加电源的隔离器 然省去外接电源接线更为简捷，且功耗低、自身热量低、可靠性高。 它带来了简捷可靠的优点同时也带来了使用上的局 限性。 一个意义上讲是功率传送，内部肯定有功率损耗。损耗表现在输入端和输出端电流 /电压乘积的差值上。以负载电阻 50为例，当输出为 20输出端 250上的电压为 输入端的两端间电压测试为 单计算表明，内部损耗等于 20(76(也即内部损耗为 76毫瓦。从使用者角度来看，假若输出端负载电阻 于 250，040（）。在这种情况下输入的 440负载的能力，才能使 L 等于 250条件下正常工作。不过 ,大部分现场仪表能满足这些条件。 于常用的二线制变送器（含压力、温度、流量），从隔离角度可以分为隔离式及非隔离式。采用隔离式二线制变送器的主要目的是提高抗干扰能力。 二线制变送器的隔离有两种方式：一种方式是传感器和变送器一体而又必须放置在现场指定地点，对于这种情况一般把隔离器安置在中央控制室机柜中。另一种方式是传感器和变送器分成二个部分，传感器放置在现场指定地点 ,把变送 器设计为隔离式的放置在控制室