如何提高熱工控制儀表抗干擾能力

金鍵,王修江

摘要：對于熱工控制儀表而言，在實際工作中，由于熱工控制信號電壓和電流小，并且和眾多設備儀器共同使用，必須提高熱工信號的準確性，增強控制儀表的抗干擾能力。文章首先分析了干擾的來源，然后介紹了控制儀表對抗干擾的措施，闡述了如何提高熱工控制系統的抗干擾能力，最后對常見的熱工控制系統事故提出處理的措施。

關鍵詞：熱工系統；控制儀表；抗干擾能力

中圖分類號：P634 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）28-0082-03

伴隨著科學技術的發展，在熱工控制領域，自動化技術和計算機技術得到了廣泛的應用，從而使控制儀表的工作準確性有所提升。但是，由于儀表的系統越來越復雜，加上工作環境的嚴格，就導致儀表在使用過程中面臨著眾多的干擾因素，影響到儀表正常的功能運行。以下根據實際工作經驗，對熱工控制儀表的抗干擾提出個人見解，希望能夠對熱工控制系統以及儀表的使用起到指導作用。

1 熱工控制儀表干擾的來源

1.1 電磁干擾

電磁干擾主要來自于控制儀表周圍，環境中存在電磁感應，例如：一些設備和裝置在工作的過程中會出現電感耦合、電磁畸變等情況。控制儀表一旦受到這些因素的干擾，就會影響到儀表的準確性，嚴重的情況甚至會破壞控制儀表。因此，電磁干擾對熱工控制儀表的影響不容小覷，應該引起工作人員的注意。

1.2 機械干擾

所謂機械干擾，指的是有意或無意間對控制儀表外部進行的沖擊和震動。機械干擾會破壞儀表的物理結構，使儀表發生松動、變形等問題。這種干擾，一方面會影響到控制儀表工作的穩定性，另一方面會對儀表的使用功能造成不可逆轉的損害。因此，工作人員在操作過程中應該細心處理，盡量避免機械干擾的發生。

1.3 溫度濕度干擾

在熱工控制領域，工作環境通常溫度變化范圍比較大，濕度也會比一般的環境高。在這種情況下，控制儀表在工作中受到溫度濕度的影響，會直接影響并損害到儀表內部的電阻、電容，從而進一步使元器件產生銹蝕，降低了儀表的工作精度，甚至使儀表的工作性能處于不穩定的狀態。

1.4 內部干擾

除了以上幾種外部干擾因素外，控制儀表在工作運行的過程中，儀表自身的元器件會產生噪音，例如：變壓器噪音、元器件本體噪音、印刷元件噪音等，這些因素都會對控制儀表的工作產生干擾。

2 控制儀表對抗干擾的措施

2.1 供電系統對抗干擾的措施

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

在DOS系統中，最常使用的是光電隔離技術，其隔離能力最高時能夠達到1500V。除此之外，光電隔離技術也可以在脈沖信號、數字信號中應用。從專業的角度來看，光電隔離技術的優點在于，它是由光敏晶體管和發光二極管組裝而成的，頻率范圍很廣，基本上不會受到磁場的影響。

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

2.2 傳輸通道對抗干擾的措施

第一，對于傳輸距離比較長的情況，從保證機械強度的角度考慮，不應該使用直徑小于1mm的導線。在選擇上，要能夠滿足實際的抗干擾要求，例如：使用同軸電纜，或者雙絞線、屏蔽線等。相關試驗顯示，使用接地屏蔽線，能夠減少干擾。雙絞線雖然頻帶差，但優點是具有較高的波阻抗。由于抗共模干擾的能力比較強，因此可以使電磁感應干擾相互抵消。

第二，在長距離運輸的條件下，傳輸方式選擇為差分信號，能夠顯著提高抗干擾能力。對于同軸電纜而言，在傳遞高頻信號的過程中，優勢十分明顯。

2.3 接地對抗干擾的措施

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，如果接地方式錯誤，反而會進一步加強干擾。對熱工控制系統來說，接地系統包括以下四個部分，分別是保護地、交流地、屏蔽地、系統地。一旦接地錯誤，就會使接地點的電位分布不均，從而產生地電流，對正常的系統運行產生嚴重影響。

舉例來說，電纜的屏蔽層在接地操作時必須單點接地。如果錯誤地應用了兩點接地的方式，就會在電流經過的時候形成屏蔽層，在雷擊等異常情況下會使地線電流急劇上升，從而損壞設備。保護接地的作用是使熱工控制系統中的非帶電金屬也可以和大地相連，從而對設備和工作人員起到安全保護的作用。不僅如此，還可以避免靜電的積聚。對于保護接地而言，要想達到較好的效果，就要保證接地電阻在4歐姆以下。

另外，工作接地的優勢包括以下兩個方面：其一，能夠保證熱工控制系統實現可靠的運行；其二，能夠確保測控精度處于要求的范圍內。工作接地包括以下幾個部分，分別是信號回路接地、機器邏輯接地、屏蔽接地、系統接地、本安接地。信號回路接地是返回信號的負端，模擬量的輸入、輸出是非隔離式的。機器邏輯接地作用在計算機內部的電頻公共地。屏蔽地也是模擬地，能夠有效避免電磁場對儀表和信號產生干擾，屏蔽網接地應該一端接地，防止出現閉合回路的干擾。系統地也就是系統的24V電源地，能夠為DOS系統提供基準點。本安接地主要在防爆接地中應用。

2.4 濾波對抗干擾的措施

對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。在實際的工作過程中，如果儀表工作現場的環境中電磁干擾比較強烈，第一想法就應該是在儀表的控制回路上加入無源阻容濾波，能夠將電磁干擾降至最低。endprint

除了無源阻容濾波之外，使用RC無源濾波也能夠對電磁干擾起到一定的抑制作用。在有源濾波上應用放大器，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量，因此是二次影響最小的一種方式。實際操作過程中要注意以下事項：第一，要確保絕緣材料的質量，具有良好的絕緣效果，能夠有效防止漏電情況的發生。第二，要科學鋪設絕緣電路，鋪設過程中要按照不同的規格將電線分開，不要使線路發生纏繞和覆蓋。第三，電線的信號具有強弱之分，如果使用相同的電阻，并且接地方式也是相同的，就容易產生電壓差，導致電流感應的發生。因此，為了避免這種現象發生，信號較強的電路使用長線進行連接，信號較弱的電路使用短線進行連接。

3.2 對干擾信號進行屏蔽處理

對于干擾信號而言，只要熱工設備運行就會產生。因此，干擾信號是一定會產生的，所以只能采取屏蔽信號的方式使干擾有效減少，同時減少工作流程。屏蔽設備主要包括以下幾個部分：電路盒子、電路元件、信號線、金屬導體。屏蔽設備的工作原理在于，它能夠將正常信號和干擾信號分隔開來。干擾信號和正常信號在電流性噪音超聲的耦合現象上是不同的，因而可以有目的性地屏蔽部分信號，從而抑制干擾作用。在實際的工作運行過程中，也會有靜電感應產生，通過屏蔽電纜就可以解決這一問題。

3.3 平衡抑制

平衡抑制，要利用電路的自身特點。電路具有平衡關系，通過合理利用可以使電位差產生，從而和干擾信號相互抵消，達到抑制干擾的作用。在實際的操作中，平衡體現的方式是雙絞線，對于減少干擾具有非常明顯的作用。

3.4 接地保護

采用接地保護的方式，一方面能夠確保系統的安全性能，另一方面可以保護工作人員的人身安全。在接地處理過程中，一般使用兩種模式：其一，在金屬部分連接出一個導線，導線和大地相連。這樣的好處在于儀器和設備發生短路時，短路電流不會通過設備，而是直接進入大地，從而保護了儀器設備。其二，耦合過程中會產生電壓差，它可以與大地產生消除。以上兩種模式的共同點在于，可以減弱干擾信號，避免產生抑制差模和共模，達到保護系統的目標。

4 常見事故處理

4.1 水泵跳閘造成機組跳閘

一般夏季由于水溫較高，容易產生大量的負荷，這樣就會使循環系統處于高溫模式，繼而發生跳閘現象。面對這種情況，應該檢查整個DOS系統，重點檢查儀表、跳閘信號、熱工保護信號。然后對干擾信號的產生原因進行排除，停止運行信號，開展保護工作。

4.2 發電機氫溫保護誤動作

在整個熱工控制系統中，最容易產生電磁干擾的電纜是6kV母聯倒閥動力電纜。之所以容易產生干擾，是因為熱電阻信號和熱電耦合信號之間會產生電位差。對于這一情況，可以在實際工作中設置屏蔽雙絞線，從而改變電流的走向，對電磁干擾起到抑制作用。

5 結語

綜上所述，熱工儀表的控制系統是比較復雜的，功能比較多，這就促使電力機組工作過程中會對它產生較多的干擾，從而導致控制儀表發生故障。在實際的工作操作上，應該充分了解儀表的原理和系統，能夠針對干擾問題采取有效的措施，從而保證控制儀表的使用性能，促進電廠的安全生產，提高經濟效益。

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