石油化工行業(yè)D CS控制系統(tǒng)信號干擾原因及對策

楊海霞

中國石油青海油田格爾木煉油廠 青海格爾木 816000

隨著石油化工生產(chǎn)工藝越來越精細化，生產(chǎn)指標越來越嚴格，控制要求的不斷提高，也要求儀表控制系統(tǒng)要更加精準，而DCS控制系統(tǒng)信號干擾影響還依舊存在，如何減少或消除DCS控制系統(tǒng)信號干擾這一問題亟待解決。DCS系統(tǒng)發(fā)展趨于高度集成、模塊化，但這種模塊化運算的抗干擾能力小，價格又昂貴，并且DCS外電路所處環(huán)境相對惡劣，不確定性因素多，受干擾程度大，因此需要我們對這類干擾共性問題進行總結(jié)研究，分類探討，總結(jié)出一套系統(tǒng)、科學(xué)的解決防控儀表信號干擾的方案。

一、信號干擾類型

傳導(dǎo)干擾：由于物體本身各自束縛電荷的能力不同，其自身電位容易發(fā)生變化，這種電位變化容易引起電容性的耦合，在測量回路中形成干擾，特別是在電氣強電與儀表弱電同溝輻射、兩電纜槽或保護管相近平行輻射時，強電沿電纜延伸方向產(chǎn)生環(huán)狀磁場，儀表信號線在磁場中受到干擾作用，容易產(chǎn)生信號干擾，有時還能引起儀表信號線兩端產(chǎn)生電位差。附加電勢干擾：儀表信號回路在裝置現(xiàn)場經(jīng)過的區(qū)域溫度不同，或某一特定區(qū)域存在腐蝕嚴重、信號線表皮破損，在大功率電氣設(shè)備周圍存在的靜電場以及大型設(shè)備運行過程中的振動都會引起附加電勢強加在儀表測量回路中。變頻電磁干擾：由于某些電氣設(shè)備需要進行調(diào)頻控制，變頻器使用過程中會產(chǎn)生中頻和低頻干擾信號，如若儀表信號電纜在變頻器周圍，容易產(chǎn)生變頻電磁干擾。

二、抗干擾防范措施

1.接地保護

儀表信號電纜在DCS機柜間外部分為：儀表電纜槽盒段、儀表信號保護管段、現(xiàn)場接線箱、和現(xiàn)場一次儀表末端。儀表電纜槽盒段應(yīng)用黃綠接地線做好可靠的接地保護，儀表信號線保護槽盒內(nèi)應(yīng)明確設(shè)有不同類型儀表信號線分隔板，如本安儀表信號電纜、隔爆儀表信號電纜等。儀表信號保護管段應(yīng)做好保護管兩段接地，可以選擇與就近地連接到與接地網(wǎng)相連的鋼結(jié)構(gòu)、工藝管線，如若現(xiàn)場一次儀表使用鎧裝屏蔽電纜，其鎧裝保護金屬層應(yīng)至少在兩端接至保護接地；現(xiàn)場接線箱應(yīng)與就近的接地網(wǎng)做跨線連接。

2.工作接地

DCS控制系統(tǒng)工作接地首先要確保工作接地在工作接地總接地點之前不應(yīng)與保護接地進行混接；其次要保證在所有接地線匯總到總接地點前應(yīng)當是外部絕緣，工作接地電纜之間不會相互存在接通狀態(tài)。工作接地最終與接地體或接地網(wǎng)的連接應(yīng)從總接地板單獨接線；DCS控制系統(tǒng)工作接地的原則應(yīng)遵循單點接地，避免在信號回路中產(chǎn)生接地回路，如若某一條線路上的信號源和接收儀表都不可避免接地，則應(yīng)采用隔離器將兩點接地隔離開。

3.本安系統(tǒng)接地

目前現(xiàn)場一次儀表大多數(shù)都實現(xiàn)了本安防爆要求，本安測量回路必須使得安全柵能在直流供電電源故障時實現(xiàn)與危險場所隔離的，這就要求了安全柵需要與直流供電電源公共端進行連接，要實現(xiàn)安全柵能在交流電源故障時實現(xiàn)與危險場所隔離，安全柵接地必須與交流供電電源的中線連接，因此可以說安全柵系統(tǒng)接地方式取決于安全柵端子排的供電電源屬性。采用隔離式安全柵的本質(zhì)安全儀表系統(tǒng)，無需專門接地，齊納安全柵的本質(zhì)安全儀表則應(yīng)設(shè)置接地連接系統(tǒng)，其接地與儀表信號回路接地不應(yīng)分開。

4.防靜電、防雷接地

DCS控制系統(tǒng)的防雷接地可以采取接閃器、引下線和接地體三種方式實現(xiàn)，接閃器是指避雷針、避雷線、避雷帶可直接接受雷電的部分；引下線是一般用黃綠接地導(dǎo)線活銅棒直接將DCS機柜接地端子排連接到石油化工裝置防雷接地網(wǎng)中。而防靜電接地可以與保護接地共用一套接地系統(tǒng)。

5.采用濾波設(shè)施

隨著儀器儀表專業(yè)技術(shù)不斷發(fā)展，采用濾波技術(shù)實現(xiàn)對干擾信號進行抑制，顯示出了濾波器對信號干擾抑制的突出優(yōu)勢，在測量回路中加裝適合的濾波器，可以有效削弱測量回路中的電磁干擾作用。

6.屏蔽技術(shù)

儀表信號電纜可以選用分層屏蔽和總屏蔽雙重屏蔽實現(xiàn)儀表傳輸信號保護，減少干擾因素影響。現(xiàn)場測量精度要求較高的一次儀表可以選擇采用加裝具有良好導(dǎo)電性能的封閉式外殼，起到隔離和衰減輻射干擾的作用。

三、維護保養(yǎng)注意事項

為維護DCS控制系統(tǒng)的正常運行，日常的保養(yǎng)工作非常重要，正確的保養(yǎng)可以減少或消除干擾信號的產(chǎn)生，可延長DCS控制系統(tǒng)的壽命。在DCS機柜間門口處安裝防靜電接地樁，使用防靜電接地地板，進行控制系統(tǒng)操作前先通過接地樁消除靜電，溫度要求：在系統(tǒng)控制室或機柜間的溫度必須控制在15～30℃之內(nèi)；濕度：控制室的濕度必須控制在20～80%之間；空氣微粒：嚴格控制DCS機柜間的空氣微粒，減少灰塵的產(chǎn)生。其次還要建立控制室的日常規(guī)章制度，確保控制系統(tǒng)的正常運行。

結(jié)束語

在儀表控制系統(tǒng)DCS應(yīng)用中，接地問題是最為關(guān)鍵的，也是最值得的關(guān)注的，針對儀表控制系統(tǒng)的干擾和安全問題，要求我們必須熟悉現(xiàn)場，采取適當綜合的措施，最大程度上減少干擾對其影響，提高DCS控制系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性。在同類生產(chǎn)領(lǐng)域的儀表控制系統(tǒng)中也具有借鑒作用。

[1]蔡輝、《DCS系統(tǒng)中熱工信號抗干擾問題探究題探究》，中國科技博覽，2010年10月.

[2]馬力、《淺談DCS信號干擾的原因及抑制方法》，華東科技：學(xué)術(shù)版，2013年5月.

[3]楊堅豐品紅《變頻器對DCS信號干擾的分析和處理》，電世界，2011年3月.