簡析調速器對一次儀表的影響及處理辦法

莫文統

【摘要】調速器不但影響現場儀表測量準確度而且還影響了儀表的安全運行，現通過介紹調速器對現場一次儀表信號的干擾，并對其結果進行簡單地剖析，針對一些實例提出解決方法。

【關鍵詞】調速器 干擾 屏蔽 接地

【中圖分類號】U491.225 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）28-0290-01

引言

在過程控制中調速器作為一種新的調節器實現壓力、液位、流量等調節應用越來越普遍，但也給控制帶來一些新的問題，主要原因是由于一次儀表過于接近調速器而影響一次儀表的正常工作，這些影響會造成儀表測量大的誤差，甚至使一次儀表不能正常工作，因此，本文將對這些問題進行分析，并舉例提出有效解決方法。

一、原因分析

一般情況下，影響儀表工作的主要干擾源是現場的供電電源和強電磁場波動，其中供電電源對儀表的影響不大且容易克服，只要選擇性能良好的電源變壓器，再將儀表的直流電源部分的濾波及穩壓電路設計好就可以。這種影響對儀表的測量精度影響程度不大，也不會超出儀表的精度要求，因此可忽略不計。

強電磁場的干擾是由于電磁感應而在儀表的電路中產生感應電壓，因而影響儀表的正常工作或程序的正常運行。

所謂干擾，在測量過程中，往往會發現總是有一些無用的背景信號與被測信號疊加在一起，稱之為騷擾或噪聲。如果騷擾引起設備或系統的性能下降時，稱之為干擾。

對于強電磁場干擾，通常在儀表電路中加入濾波電路（用帶通濾波器或帶阻濾波器來抑制或消除干擾，將干擾信號阻斷或旁路濾除）。這類電路主要針對工頻干擾及高次諧波起作用，而對其它干擾即無任何作用，雖然有些先進的智能儀表具有數字濾波功能，可濾除一定頻率干擾信號，但對固定頻率的干擾起作用，對于變化頻率的干擾無法濾掉。

調速器運行會產生變化的強電磁場干擾，主要針對其運行對一次儀表誤差的影響來分析。依這個原因，接近調速器的儀表才會出現異常而產生誤差。

二、解決措施及實例

對于以上問題，儀表制造商可以開發新一代抗干擾儀表、或在現有儀表中加入抗干擾電路，而對于大多數正在運行的儀表則需要采取儀表外的現場抗干擾措施。比如屏蔽。所謂屏蔽：利用金屬材料制成容器，將需要防護的電路包圍在其中，可以防止電場或磁場耦合干擾的方法稱為屏蔽。屏蔽可分為靜電屏蔽、低頻磁屏蔽和電磁屏蔽等幾種。根據不同的對象，使用不同的屏蔽方式。

下面針對調速器對儀表產生的干擾問題，舉一些實例說明。

例1有幾個壓力測量系統，都是測量水池的液位，壓力變送器型號是33FTIF，現場安裝距離較近，二次表安裝在同一儀表盤上。上述系統自投入使用后一直正常，后來在附近安裝了一套調速器投入使用后，發現二次表的指示明顯降低，較現場同一測量的玻璃管指示值低近2米，經查儀表及線路均正常，后試將調速器停下，儀表指示恢復正常，測變送器輸出電流在調速器運行時比停用時低，將屏蔽層單點接地，儀表指示系統恢復正常。

例2三臺Homeywell變送器，裝好投入使用后，經常出現輸出信號波動較大，致使與之相關的控制誤動作。檢查變送器及相關儀表，均未發現問題，經仔細觀察，發現該現象類似于用SFC通訊器調整變送器參數后確認時變送器重新初始化的狀態，而出現問題的時候都是附近的調速器正在運行或幾臺電機頻繁啟停的時間，其他時間一切正常，據上述情況分析，產生此現象的原因是由于調速器所產生的強電磁場干擾及電機頻繁啟停的尖峰脈沖干擾導致智能變送器自動復位。試在變送器的信號端子并接100V、4.7цF電容，問題得以解決，經長期運行觀察，再無類似現象發生。

例3一臺Homeywell超聲波流量計，突然指示異常，指示值亂跳，輸出電流也跟著變化，或隔一段時間指示就回零，不能反映真實流量，而在此之前一直運行正常，檢查信號回波幅度較低，儀表自檢有時不能通過，認真檢查超聲波流量計探頭，轉換器等均未發現問題，將儀表移到此處，則也出現同樣現象，后發現附近新裝了一套變頻調節系統，而且正是調速器投用后流量計出現異常狀態的，將調速器停下來，儀表即恢復正常。再啟動調速器儀表指示又出現異常，連續反復實驗幾次均是如此，從而判斷出調速器的干擾是造成儀表指示異常的直接原因。采用將流量計輸出電流電纜并將屏蔽層與探頭信號線與地之間跨接電容等辦法均不能奏效，試將探頭信號負端與屏蔽層一同接地，儀表恢復正常，經長時間觀察再沒發現問題。

例4一臺超聲波液位計，用作指示液位，原來運作正常，后將其轉換器的電流輸出信號和為新安裝的變頻液位調節系統的輸入，調速器根據輸入信號的變化自動調節頻率輸出，系統投運后每當調速器運行時，儀表的指示值各輸出電流就固定在某一值上，幾乎不發生任何變化，不能反映實際液位的變化情況，調速器停運，儀表就正常，采用前面的方法均不見效，將調節系統由自調改為手動調節狀態，斷開轉換器的電流輸出，儀表即正常，分析可能是儀表的輸出隔離特性較差，其輸出端受變頻器的干擾而影響整機工作，在儀表電流輸出與調速器調節系統輸入之間加裝調節系統也運行正常。

從上述幾例可以看出：現場解決調速器對一次儀表干擾的措施主要有以下幾點：

1.變頻器外殼必須屏蔽接地；變頻器若安裝在控制柜內，控制柜外殼接地。

（接地：接地為防止觸電或保護設備的安全，把電力電訊等設備的金屬底盤或外殼接上地線；利用大地作電流回路接地線。在電力系統中，將設備和用電裝置的中性點、外殼或支架與接地裝置用導體作良好的電氣連接叫做接地。接地的功用除了將一些無用的電流或是噪聲干擾導入大地外，最大功用為保護使用者不被電擊。）

2.變頻器輸出線穿鋼管敷設，并與其他弱信號分別配線。

3.信號線不要與未屏蔽的電源線平行敷設。

4.儀表的信號電纜采用屏蔽電纜，并且將屏蔽層單點接地。

5.在模似信號（電壓、電流、電阻等信號）上并接電容或在信號與地之間跨接電容，電容的容量及耐壓值根據實際情況實驗確定。

6.對于超聲波類儀表，可將探頭信號線的負端與屏蔽層一同接地。

7.根據實際情況給儀表系統加裝隔離器或選配具有較好隔離性能的儀表，可以有效地消除干擾，同時，實現控制信號隔離為現場防爆提供了有利條件，而且也可以有效避免由于儀表匹配不當而產生的信號失真。

三、結束語

綜上所述，調速器對一次儀表測量的干擾不但比常見的工頻干擾大得多，而且較難克服。儀表受變頻器干擾而表現出的異常現象依據儀表的種類、特性及現場情況等因素的變化而不同，但它們有一個共同點，即異常狀

參考文獻：

[1]劉美俊著：《變頻器應用與維修問答》北京：電子工業出版社2009.11.

[2]樂嘉謙著：《儀表工手冊》北京：化學工業出版社2003.7.

[3]《石油化工儀表自動化培訓教材》編寫組編：《測量儀表》北京：中國石化出版社2009.