論熱控儀表信號(hào)抗干擾

忻州廣宇煤電有限公司 山西忻州 034000

摘要：在電廠熱控控制中，模擬量信號(hào)經(jīng)常存在較強(qiáng)的干擾，我們的目的就是通過(guò)分析，用不同的方案解決干擾，使信號(hào)正常穩(wěn)定，正確率、可靠性高。

關(guān)鍵詞：電廠；模擬量信號(hào)；抗干擾

在電廠熱工專業(yè)中，由于變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)往往與調(diào)節(jié)器、二次顯示儀表距離較遠(yuǎn)，信號(hào)傳輸線路較長(zhǎng).線路中經(jīng)常存在著較強(qiáng)的干擾信號(hào)，嚴(yán)重的甚至影響儀表的正常顯示，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的操作和熱工保護(hù)系統(tǒng)的正常動(dòng)作，危及安全運(yùn)行。所以，解決熱控儀表的抗干擾問(wèn)題是非常重要的。

一、干擾的基本內(nèi)涵

干擾是指竄入或疊加在系統(tǒng)電源、信號(hào)線上的與熱工信號(hào)無(wú)關(guān)的電信號(hào)。對(duì)信號(hào)回路的干擾不外乎兩種：輻射和傳導(dǎo)。輻射，即通過(guò)感性耦合或容性耦合把電磁波直接輻射到信號(hào)回路中。傳導(dǎo)，即通過(guò)電源線和地線把干擾信號(hào)傳導(dǎo)到信號(hào)回路中。

二、干擾可分為以下幾種

電磁干擾分為共模干擾和差模干擾：

共模干擾是信號(hào)對(duì)地的電位差，主要由電網(wǎng)串入、地電位差及空間電磁輻射在信號(hào)線上感應(yīng)的共態(tài)（同方向）電壓迭加所形成；

差模干擾是指作用于信號(hào)兩極間的干擾電壓，主要由空間電磁場(chǎng)在信號(hào)間耦合感應(yīng)及由不平衡電路轉(zhuǎn)換成共模干擾所形成的電壓，這種電壓疊加在信號(hào)上，直接影響測(cè)量與控制精度。

表記內(nèi)部干擾：主要是由于儀表設(shè)備本身的設(shè)計(jì)配置方式及元器件本身的質(zhì)量不過(guò)關(guān)或老化，使儀表不能長(zhǎng)期正常運(yùn)行。這種干擾一般都為硬故障。

外部環(huán)境干擾：主要是指電磁干擾以外的，如機(jī)械振動(dòng)、溫度、潮濕、熱輻射等因素引起的測(cè)量和控制上的擾動(dòng)。

三、案例分析

案例一：#2機(jī)組#5瓦振動(dòng)異常波動(dòng)。2009年6月7日#2機(jī)組A修后啟動(dòng)，在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁升壓至10KV左右出現(xiàn)#5瓦的X、Y振動(dòng)大幅擺動(dòng)，運(yùn)行人員立即到現(xiàn)場(chǎng)手測(cè)振動(dòng)值（蓋振）在0.2絲左右，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，蓋振一般是軸振的1/4，因此判斷軸振在0.8絲左右，DCS畫面出現(xiàn)的#5瓦振動(dòng)值擺動(dòng)是由于電磁干擾所致，經(jīng)過(guò)大修指揮部及熱工、運(yùn)行人員分析，將“軸振大跳機(jī)”保護(hù)解除后繼續(xù)開機(jī)。用搖表檢查電纜正常電纜接地正常，測(cè)量元件更換電科院剛標(biāo)定的探頭后振動(dòng)為消除，進(jìn)一步檢查探頭延長(zhǎng)線時(shí)發(fā)現(xiàn)延長(zhǎng)線中間接頭原有的塑料外護(hù)套移位，沒有對(duì)接頭起到保護(hù)隔離作用，造成延長(zhǎng)線接頭與金屬保護(hù)套管接觸，造成兩點(diǎn)接地。

案例分析：這是一起典型的屏蔽層雙端接地引起的故障。模擬量信號(hào)（特別是低電平的模入信號(hào)如熱電偶信號(hào)，熱電阻信號(hào)等）對(duì)空間電磁信號(hào)的抗干擾能力很差，如果信號(hào)電纜屏蔽層兩端同時(shí)接地，則兩端的接地系統(tǒng)可能出現(xiàn)電位差異△E，該電位差將會(huì)在屏蔽層上產(chǎn)生地環(huán)電流，通過(guò)屏蔽層與芯線之間的耦合從而干擾信號(hào)回路，造成模擬量信號(hào)波動(dòng)。在實(shí)際工作中，由于電纜破損或電纜頭處理不佳，造成屏蔽層接殼現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，檢修人員也較易忽視這種現(xiàn)象的存在。

案例二、#1機(jī)組發(fā)電機(jī)線圈溫度異常波動(dòng)，對(duì)接線端子進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)端子排氧化，對(duì)端子排進(jìn)行更換后，信號(hào)穩(wěn)定，但沒經(jīng)過(guò)幾個(gè)小時(shí)#1機(jī)組發(fā)電機(jī)線圈溫度再次波動(dòng)，經(jīng)檢查熱電阻接線三線中一顆線接地，將三線更為兩線后，溫度穩(wěn)定。小修時(shí)候檢查發(fā)現(xiàn)電纜中間有接頭，接頭接觸不好。重新焊接后恢復(fù)三線正常。

案例分析：這是一起由于信號(hào)線接地引起的干擾。

案例三、2010年5月24日04：18分4：18：31發(fā)電機(jī)進(jìn)風(fēng)溫度35.6℃，#3軸承X振：25.40nm，#3軸承Y振：17.34nm，#3軸承蓋振：60.13nm，#4軸承X振：67.40 nm，#4軸承Y振：52.26 nm，#4軸承蓋振：43.16nm，發(fā)電機(jī)汽端回油溫度58℃。4：18：33 發(fā)電機(jī)進(jìn)風(fēng)溫度35.6℃，#3軸承X振：27.84nm，#3軸承Y振：17.34nm，#3軸承蓋振：10.59nm，#4軸承X振：58.24 nm，#4軸承Y振：52.26 nm，#4軸承蓋振：13.52nm，發(fā)電機(jī)汽端回油溫度58℃，振動(dòng)顯示恢復(fù)正常。僅檢查發(fā)現(xiàn)安裝時(shí)接線錯(cuò)誤，將電纜屏蔽與探頭接地線對(duì)接造成兩點(diǎn)接地。將探頭接地線浮空后正常。

案例分析：這是一起安裝人員業(yè)務(wù)知識(shí)不夠和安裝圖紙出錯(cuò)引起的，他使輸入回路變得不對(duì)稱。引起測(cè)量回路電磁干擾所產(chǎn)生的共模信號(hào)，因電路的不平衡，變成了差模信號(hào)，使系統(tǒng)難以克服，引起了干擾。

案例四、DCS系統(tǒng)#6、#11遠(yuǎn)程控制站模塊離線，先對(duì)遠(yuǎn)程站接地進(jìn)行檢查，并重新緊固，未見效果；加長(zhǎng)DCS系統(tǒng)#6、#11遠(yuǎn)程控制站掃描時(shí)間，未見效果；將DCS系統(tǒng)#6、#11遠(yuǎn)程控制站I/O模塊備用通道全部短接后模塊再?zèng)]出現(xiàn)離線現(xiàn)象。

案例分析：提高敏感器件的抗干擾性能是指從敏感器件這邊考慮盡量減少對(duì)干擾噪聲 的拾取，以及從不正常狀態(tài)盡快恢復(fù)的方法。

提高敏感器件抗干擾性能的常用措施如下：（1）布線時(shí)盡量減少回路環(huán)的面積，以降低感應(yīng)噪聲。（2）布線時(shí)，電源線和地線要盡量粗。除減小壓降外，更重要的是降低耦 合噪聲。（3）對(duì)于單片機(jī)閑置的I/O口，不要懸空，要短接。其它IC的閑置端在不改變系統(tǒng)邏輯的情況下短接。（4）對(duì)單片機(jī)使用電源監(jiān)控及看門狗電路，如：IMP809，IMP706，IMP813，X25043，X25045等，可大幅度提高整個(gè)電路的抗干擾性能。（5）在速度能滿足要求的前提下，盡量降低單片機(jī)的晶振和選用低速數(shù)字電路。（6）IC器件盡量直接焊在電路板上，少用IC座。

案例五、1#機(jī)在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)軸向位移漂移，將軸向位移保護(hù)退出，線路檢查未見異常，測(cè)量前置器輸出電壓，漂移嚴(yán)重，懷疑探頭和前置器故障或探頭延伸電纜破損引起接地干擾。在停機(jī)檢修時(shí)，檢查了前置器、探頭及延伸電纜均為正常，檢查安裝螺栓無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象，再進(jìn)一步檢查中發(fā)現(xiàn)，軸向位移安裝支架過(guò)長(zhǎng)，約有200mm長(zhǎng)，長(zhǎng)期工作造成其剛性不夠，用手按支架的測(cè)量端，位移有20～30絲的變化。由于支架固定端和測(cè)量端距離較遠(yuǎn)，造成其剛性不足，機(jī)組運(yùn)行中的正常振動(dòng)，通過(guò)支架“L”臂的傳導(dǎo)和放大，使其測(cè)量端的晃動(dòng)加大，表現(xiàn)為軸向位移測(cè)量值的不規(guī)則晃動(dòng)，引起軸向位移漂移。在支架“L”臂上焊接一根不銹鋼斜撐，作為加強(qiáng)臂，斜撐的作用是加強(qiáng)支架的剛性。經(jīng)過(guò)對(duì)軸向位移支架的改造使的剛性得到了很大的提高，消除了漂移現(xiàn)象。

案例分析：這是由于機(jī)械振動(dòng)，安葬支架剛性不足引起的故障。在實(shí)際工作中測(cè)量控制系統(tǒng)發(fā)生干擾，不一定都是由于電氣干擾所致，由相當(dāng)部分是因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)環(huán)境如機(jī)械振動(dòng)、溫度、潮濕、熱輻射等因素引起的，所以在檢修時(shí)要加以區(qū)別，認(rèn)真對(duì)待。

四、干擾的抑制

1、保證電纜屏蔽可靠接地，熱控的地要與電氣的地有10米的距離，不能混為一起；

2、若為簡(jiǎn)單的信號(hào)屏蔽不好，可加裝有源信號(hào)隔離器，效果明顯；

3、對(duì)于單片機(jī)閑置的I/O口，不要懸空，要短接；

4、查看說(shuō)明書核實(shí)設(shè)備接線，防止接線錯(cuò)誤造成多點(diǎn)接地；

5、定期檢查電纜，防止電纜接地、續(xù)接、斷路、短路；

6、安裝設(shè)備時(shí)不得改動(dòng)設(shè)備結(jié)構(gòu)，防止造成設(shè)備抗干擾能力下降；

7、敷設(shè)信號(hào)電纜時(shí)，不得與控制電纜同電纜橋架敷設(shè)。

五、結(jié)束語(yǔ)

電廠熱控系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)的抗干擾問(wèn)題，是復(fù)雜而細(xì)致的。雖然在設(shè)計(jì)安裝時(shí)，通過(guò)屏蔽、接地、強(qiáng)弱電分離等等措施來(lái)提高熱控系統(tǒng)的抗干擾性能，但抗干擾性檢修還是一個(gè)十分復(fù)雜工作，涉及到具體的輸入輸出設(shè)備和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的具體環(huán)境，要求我們要綜合考慮各方面的因素，必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，從減少干擾源、切斷干擾途徑等方面進(jìn)行全面的考慮，熟悉各干擾和抗干擾的理論，充分利用各種抗干擾措施來(lái)進(jìn)行檢修。才能真正提高電廠熱控系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)的抗干擾能力，確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)。

作者簡(jiǎn)介：

楊建平（1982-），男，山西朔州人，2003年畢業(yè)于太原理工大學(xué)煤氣發(fā)電專業(yè)，初級(jí)工程師，主要從事電力設(shè)備檢修。