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高爐儀表系統(tǒng)干擾分析及抑制措施研究
承德市科學(xué)技術(shù)局 張哲 2017/8/20 8:03:54
摘要：隨著當(dāng)前我國冶金行業(yè)的快速發(fā)展，相關(guān)的冶金技術(shù)也有了巨大的發(fā)展與進(jìn)步，由此也使得產(chǎn)品生產(chǎn)的目標(biāo)追求逐漸由高產(chǎn)量轉(zhuǎn)向?yàn)楦哔|(zhì)量。本文簡要介紹了產(chǎn)生高爐儀表系統(tǒng)干擾的主要機(jī)理原因，而后就電源干擾、空間電磁輻射干擾、信號(hào)傳輸線干擾等干擾情況展開了具體分析，并據(jù)此提出了一些抑制高爐儀表系統(tǒng)干擾的具體措施。
關(guān)鍵詞：高爐儀表；系統(tǒng)干擾；抑制措施
在高爐冶煉的過程當(dāng)中因?yàn)楦鞣N大型電機(jī)設(shè)備與用電設(shè)備的應(yīng)用，使得在金屬冶煉過程中面臨著極度復(fù)雜的環(huán)境現(xiàn)象。而且所被測(cè)量的參數(shù)又時(shí)常會(huì)被轉(zhuǎn)換成微弱電壓亦或是電流信號(hào)，在經(jīng)過了較常一段距離后被傳輸?shù)搅硕伪硪嗷蚴怯?jì)算機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中。因而除儀表傳輸信號(hào)之外，還時(shí)常會(huì)產(chǎn)生出各類和被測(cè)量信號(hào)毫無關(guān)系的電壓或是電流信號(hào)，即為干擾。干擾來源途徑多種多樣，在此方面所提到的干擾大都為電氣干擾，然而在更加廣泛的層面來說溫度效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)、熱噪音、振動(dòng)等均會(huì)導(dǎo)致測(cè)量工作的精確性遭受影響，發(fā)生干擾現(xiàn)象。對(duì)此，本文將對(duì)高爐儀表系統(tǒng)干擾分析及抑制措施展開相關(guān)的研究工作。
一、干擾機(jī)理
磁場與電場具體可被分成交變場與恒定場，其中交變場常常會(huì)存在著一定的隨機(jī)性，其極性、頻率、強(qiáng)度等均有可能會(huì)隨機(jī)發(fā)生改變。同時(shí)還會(huì)對(duì)模擬電路信號(hào)做出改變，使得數(shù)字電路邏輯遭受擾動(dòng)影響。而恒定場則是通過靜電場所形成的，具備由一定強(qiáng)度的恒定場其對(duì)儀表設(shè)備所起到的作用影響較為一致，不會(huì)造成信號(hào)的隨機(jī)性變化，因此僅可被稱之為是“影響”。絕大部分的干擾都會(huì)表現(xiàn)出一定的擾動(dòng)性和隨機(jī)性，也正因如此被之為干擾。
二、干擾分析
（一）電源干擾
高爐內(nèi)的DCS/PLC控制系統(tǒng)以及儀表設(shè)備所需求的直流電源大都是電網(wǎng)交流電通過濾波并穩(wěn)壓之后所供應(yīng)的，在電力供應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)部分大型功率設(shè)備的開啟與關(guān)閉均會(huì)造成電源出現(xiàn)欠壓、過壓、尖峰干擾等現(xiàn)象，諸如此類來源于電源內(nèi)的干擾會(huì)經(jīng)由電源耦合至儀表系統(tǒng)的電路內(nèi)，而且還會(huì)對(duì)整體系統(tǒng)內(nèi)儀表設(shè)備信號(hào)的獲取造成不利影響。
（二）空間電磁輻射干擾
鑒于高爐儀表設(shè)備大都被及中裝設(shè)于現(xiàn)場強(qiáng)電電路與強(qiáng)電設(shè)備所產(chǎn)生出的惡劣性電磁環(huán)境內(nèi)。此類交變電磁場的構(gòu)成具體就包括了電氣設(shè)備、電力網(wǎng)絡(luò)以及大型整流設(shè)備等。儀表閉合回路處于此類變化的磁場內(nèi)便會(huì)造成感應(yīng)電勢(shì)的出現(xiàn)。高爐由于受制于地形條件的限制，常常會(huì)造成電子設(shè)備與電氣設(shè)備被頻繁應(yīng)用，空間電磁波遭受嚴(yán)重污染，而此類干擾源的所造成的輻射頻率范圍十分寬廣，并且毫無規(guī)律可循，這一種類型的干擾和現(xiàn)場設(shè)備布設(shè)及其所形成的電磁場大小及頻率均密切相關(guān)。
（三）信號(hào)傳輸線干擾
在干擾源所造成的干擾通過電壓形式表現(xiàn)出來時(shí)，干擾源便會(huì)在信號(hào)電路間發(fā)生容性耦合，并出現(xiàn)干擾。而對(duì)平行導(dǎo)線而言，因所分布的電容偏大也會(huì)比較嚴(yán)重。再將兩根信號(hào)線在動(dòng)力電纜上進(jìn)行平行敷設(shè)之時(shí)，鑒于動(dòng)力電纜與兩信號(hào)間距離不等，所分布的電容也不盡相同。其在兩根信號(hào)導(dǎo)線上會(huì)出現(xiàn)電位差，最大甚至?xí)咏习俸练?br>
三、抑制措施
（一）消除噪音源
在抑制干擾方面消除噪音源是一項(xiàng)較為主動(dòng)的措施方法。設(shè)備當(dāng)中一些插件在發(fā)生氧化反應(yīng)之后會(huì)出現(xiàn)接觸不良以及焊點(diǎn)虛脫等現(xiàn)象。針對(duì)此類干擾源是完全能夠被消除的。然而，在真實(shí)的工作環(huán)境下大量的噪音源是無法得到消除的。在高爐生產(chǎn)現(xiàn)場所應(yīng)用到的各項(xiàng)設(shè)備與電機(jī)往往會(huì)分布的十分密集，在生產(chǎn)階段各項(xiàng)變頻器與電機(jī)所產(chǎn)生出的電磁干擾是無法完全消除的，此時(shí)便要實(shí)施一定的防護(hù)措施來實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾的有效抑制。
（二）抑制串模干擾
串模干擾一旦出現(xiàn)便很難完全消除，因此最重要的是要避免串模干擾的產(chǎn)生，通�？刹扇∫韵聨醉�(xiàng)措施：⑴將信號(hào)電纜扭絞起來，使得干擾源距離兩根信號(hào)導(dǎo)線間的距離可大致接近，所分布的電容亦可保持相等，從而實(shí)現(xiàn)磁場與電場利用感應(yīng)耦合進(jìn)到回路當(dāng)中的串模干擾能夠得以大幅度的降低。⑵為避免電場干擾，還可采用金屬物將信號(hào)導(dǎo)線包裹起來，使的在其外部能夠產(chǎn)生出等勢(shì)體，從而便可實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)線信號(hào)的有效屏蔽，抑制干擾現(xiàn)象的出現(xiàn)。
（三）抑制公模干擾
在儀表傳輸系統(tǒng)當(dāng)中其信號(hào)大都是以低電平為主，因而，共模干擾同樣也會(huì)導(dǎo)致儀表信號(hào)發(fā)生變形情況，從而產(chǎn)生測(cè)量誤差，為實(shí)現(xiàn)對(duì)工模干擾的有效抑制可采取如下措施：⑴利用光耦合亦或是電偶和之后的信號(hào)實(shí)施濾波放大，促使純凈信號(hào)被輸進(jìn)DCS/PLC系統(tǒng)內(nèi)，引進(jìn)配電器來降低工模干擾。⑵將信號(hào)源外殼及儀表接入大地，確保其始終維持零電位。在信號(hào)線之間出現(xiàn)接頭情況時(shí)，屏蔽層確保緊密連接同時(shí)采取絕緣處置，切忌避免出現(xiàn)多點(diǎn)接地。
結(jié)束語
總而言之，近年來我國冶金行業(yè)取得了巨大的發(fā)展，由此使得人們對(duì)冶金（未完，下一頁）
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