淺談高爐新型自動化儀表抗干擾措施

王子彧

摘 要：自動化儀表系統對于高爐煉鐵生產的控制十分重要。隨著現代冶金技術的發展，高爐的自動化儀表應用的越來越多，然而受高爐生產運行特點影響，高爐自動化儀表會在不同時間受到一些干擾進而給高爐的生產運行帶來影響。該文對高爐自動化控制系統分析、新型儀表特點以及儀表干擾成因及危害做了簡單闡述，并提出了一些儀表干擾控制措施。

關鍵詞：高爐；自動化；儀表；抗干擾

中圖分類號：TF068 文獻標識碼：A

一、前言

隨著現代冶金技術的發展以及我國鋼鐵行業的發展形勢，淘汰落后產能，發展和利用新型大高爐已經成為了我國各鋼鐵企業發展的必然選擇。對于新型大型高爐，無論從產量、結構形式以及自動化程度都有了深刻的變革，做好高爐的穩定順產順行是每個鋼鐵企業保證基本工序穩定運行的核心任務。然而對于新型大型高爐其在儀表自動控制的應用上相比傳統高爐有了質的飛躍，儀表控制系統是否穩定直接影響高爐的生產運行，為此做好高爐新型儀表自動化儀表的抗干擾工作十分重要。

二、高爐自動化控制系統分析

對于現代冶金企業的新型高爐，其煉鐵生產過程對于煉鐵工藝具有連續性、穩定性以及有效控制性等要求。高爐生產是在爐體內部進行并處于完全封閉狀態的物理化學反應，對于用肉眼是無法觀察到其生產狀態的。隨著大型高爐的發展，目前已經形成了上料系統、爐況控制系統、排渣系統、運輸系統全面信息化的生產狀態，其生產規模宏大，產量高等特點都對高爐自動化儀表控制系統提出了更高的要求。因此若想保障高爐系統安全穩定生產，并做到高效率、低能耗以及延長爐體壽命就必須與其對應配備數以千計的壓力、流量、溫度、組分、數位等儀表檢測和控制系統。這些儀表既可以采集數據進而進入信息化控制系統，對高爐的順產順行提供有效幫助，此外還可以通過軟件控制實現對現場設備的穩定控制。就目前而言，以北營煉鐵廠新1#高爐為例，其自動化儀表控制系統的配備數量高達2000多臺套，其主要功能領域包括熱風溫度的檢測與控制、原料系統的監視與控制、爐頂壓力監視與控制、高爐水系統監視與控制、高爐各能源流或副產品的監視與控制、爐頂料面監視系統、爐頂十字測溫系統、爐體砌磚溫度檢測、水渣轉鼓和沖制系統、原料料位倉儲檢測以及鐵水重量檢測系統等。各項儀表控制系統復雜多變，且環環相扣，因此做好高爐系統自動化儀表的穩定和控制工作是保障高爐順產順行的基礎。

三、新型儀表特點

隨著現代科技以及信息化工業發展，新型儀表已經得到了快速發展和廣泛應用，目前新型儀表已經呈現出了智能化、虛擬化以及網絡化等特點。智能化就是將人工智能應用到儀表當中，并應用傳感器和變送器采集信息再通過CPU處理器完成智能化指令。儀表的智能化使其可以使用智能接口，實現人機對話，可以根據工程實際調整參數設置，其強大的存儲、運算程序以及自我檢測功能使其相比普通儀表有了質的超越。儀表虛擬化是在充分利用計算機技術的基礎上，可以讓用戶具備自設計和自定義功能，其通過計算機、軟件以及模塊等完成上述功能。虛擬儀表不僅在使用上與普通儀表相同，其在分析處理方面相比普通儀表會更勝一籌。該項技術的發展可以使得儀表的制造和用戶需求更加融合。儀表網絡化是現代信息網絡技術發展的必然要求，儀表網絡化最重要的標志是使儀表的遠程通信能力得到了重要改變。

四、儀表干擾成因及危害

受新型儀表特點和高爐生產特點影響，在高爐煉鐵現場的周圍存在著大量的大功率用電設備，電磁環境較為復雜。電場和磁場分為恒定場和交變場，對于恒定場其是由靜電場和直流電產生的因此其對儀表的作用相對單一，而交變場往往會受到一些磁場和電場改變因素發生隨機性的極性改變、強度改變和頻率改變。對于高爐現場儀表測量的信號一般均是以轉換為微電信號即微小電壓和微小電流再傳入到二次儀表或計算機系統完成的。通常在儀表正常的傳輸信號外，經常會因交變電場和磁場的改變出現一些無關的電壓或電流，這些電壓或電流就給儀表的正常使用帶來了干擾，進而對儀表設備的準確性和可靠性帶來了極為不利的影響。

五、儀表干擾控制措施

（一）消除干擾源

在高爐實際運行當中，消除其干擾源是極為不現實的。因為高爐生產現場各種大功率設備是不可能移除的，其變頻器以及電機的電磁干擾也是不能消除的。因此我們這里提出的消除干擾源，是指采取一定的措施，防止儀表內部部分插件受到氧化后產生焊點虛脫等接觸不良現象。

（二）抑制串模干擾

儀表設備往往與被測信號的設備處于同一位置，因此一旦有串模干擾，就不容易被消除，因此必須采取一定的措施抑制和消除串模干擾。一般情況下可以采取使用扭絞信號電纜，使得干擾源與兩根信號導線的距離相近，進而使其電容分布相似，便可以使由磁場、電場通過感應耦合進入回路的串模降為最小。此外還可以通過將信號導線用金屬包起來，造成外圍形成等勢體進而防止電場的干擾等。

（三）抑制公模干擾

儀表信號大多為低電平，因此一旦有公模串入便會產生信號畸形，帶來諸多錯誤。因此使用一些隔離設備將光耦合或電耦合的信號經過濾波放大，進而將準確的信號傳入到DCS或PLC系統當中。一般隔離器的使用會降低公模干擾，此外良好可靠的接地可以使儀表外殼保持零電位，信號源電路的穩定接地都會解決大部分的干擾問題，在做好接地工作時一定要注意屏蔽層須單端接地并且確保信號導線屏蔽層接地與系統接地同側。

結語

綜上所述，新型自動化儀表對于高爐的生產運行十分重要，對于新型自動化儀表有著其相應的技術特點。自動化儀表的干擾問題對于高爐的生產運行危害極大。就工程實際經驗而言消除干擾源、抑制串模干擾以及抑制公模干擾是控制儀表干擾的主要措施。

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