化工儀表的外部干擾及消除途徑探討

谷紅銳　張永亮

摘要：作為化工生產(chǎn)的監(jiān)測裝置和控制裝置，化工儀表的正常運(yùn)行是企業(yè)安全、穩(wěn)定、持續(xù)生產(chǎn)的基礎(chǔ)和保障。文章結(jié)合筆者多年的化工儀表維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，對化工儀表常見的外部干擾進(jìn)行了分析，并提出了具體的消除途徑和解決措施。

關(guān)鍵詞：化工儀表外部干擾消除途徑

化工儀表是化工自動(dòng)化儀表的簡稱，指的是化工生產(chǎn)過程中對溫度、液位、成分、壓力、流量等變量進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測和控制并予以顯示的儀表。通常使用的化工儀表是電動(dòng)、氣動(dòng)和智能化儀表。隨著化工儀表智能化程度的不斷提高，以及PLC等的廣泛應(yīng)用，如今化工儀表的作用越來越重要，如何做好化工儀表的使用和維護(hù)工作已成為化工生產(chǎn)中的重要問題，直接關(guān)系到企業(yè)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

一、化工儀表的外部干擾

在運(yùn)行過程中，化工儀表經(jīng)常會(huì)遇到外部環(huán)境的干擾，這些干擾將導(dǎo)致化工儀表測量失去準(zhǔn)確性，使測量結(jié)果失效，還可能導(dǎo)致化工儀表出現(xiàn)邏輯混亂，無法進(jìn)行正常工作，嚴(yán)重情況下甚至導(dǎo)致停車事故，給化工生產(chǎn)帶來巨大的破壞，給化工企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)損失，并且危及到企業(yè)員工的生命安全。因此，如何及時(shí)發(fā)現(xiàn)外部干擾并有效抑制，進(jìn)一步排除干擾，成為化工企業(yè)必須考慮的重要問題之一。

化工儀表可能受到的外部干擾有許多種類，由于化工生產(chǎn)環(huán)境中存在許多種類的干擾源，導(dǎo)致化工儀表受到干擾十分多見并且復(fù)雜。通?？梢詫⒒x表受到的外部干擾分為橫向、縱向兩類，橫向干擾是電磁感應(yīng)導(dǎo)致的垂直干擾，而縱向干擾是漏電阻等導(dǎo)致的平行干擾。具體來講，通常橫向干擾產(chǎn)生的電壓能夠與測量信號(hào)疊加，影響化工儀表的穩(wěn)定工作，橫向干擾電壓多在幾毫伏到幾十毫伏之間，而縱向干擾需要轉(zhuǎn)化成橫向干擾才能對化工儀表產(chǎn)生不良的影響，縱向干擾電壓通常在幾伏到幾十伏之間。

二、化工儀表外部干擾的消除途徑及措施

（一）外部干擾的形成原因

橫向干擾的形成原因主要有三個(gè)，第一是突變電磁場的影響，強(qiáng)電流電網(wǎng)、大功率變壓器或是交流電動(dòng)機(jī)等附近都存在交變磁場，該磁場具有很高的強(qiáng)度，能夠切割化工儀表的導(dǎo)線使其感應(yīng)產(chǎn)生交變電勢，從而干擾化工儀表的工作；第二是高壓電磁的影響，如果化工儀表附近存在高壓設(shè)備，將通過分布電容產(chǎn)生干擾電壓；第三是高頻干擾，由于帶電容的回路或是帶電感的回路動(dòng)作時(shí)會(huì)產(chǎn)生火花，接觸器產(chǎn)生的火花等形成干擾源，這些干擾源具有很高的頻率，能夠?qū)τ|發(fā)電路造成較大的影響，但多數(shù)化工儀表都是低頻狀態(tài)下工作，受到的影響較小。

縱向干擾的形成原因主要有兩個(gè)，第一是地電流的影響，所謂地電流即是大地中的電流，如果化工儀表附近存在較大功率的設(shè)備，并且該電氣設(shè)備年久失修或是因?yàn)槠渌蚨^緣性較差，存在對地漏電現(xiàn)象，將會(huì)導(dǎo)致地電流的產(chǎn)生。由于大地的不同點(diǎn)有電位差，化工儀表又通常在輸入回路上有多個(gè)接地點(diǎn)，就可能由不同接地點(diǎn)將地電流導(dǎo)致的電位差引入化工儀表中，從而產(chǎn)生干擾。第二是漏電流的影響，由于化工儀表的導(dǎo)線存在絕緣破損等問題，導(dǎo)線與地存在干擾電壓，從而產(chǎn)生干擾。

（二）外部干擾的消除途徑及措施

針對橫向干擾的形成原因，可以采用屏蔽法、濾波法等方法消除干擾。屏蔽法指的是為避免電磁場的干擾，使用接地的穿線管將化工儀表電纜進(jìn)行屏蔽，由于金屬自身的磁阻很小，交變電磁場無法切割到穿線管內(nèi)部的電纜導(dǎo)線，經(jīng)過屏蔽后能夠?qū)⒏蓴_電壓降低到不屏蔽狀態(tài)下的5%左右，將導(dǎo)線絞合后再穿入穿線管也能將干擾降低到10%左右；濾波法指的是在化工儀表輸入端增設(shè)L—C濾波電路或R—C濾波電路來抑制交流干擾，還可以提高二次儀表輸入觸發(fā)電平來攔住雜波信號(hào)。另外，將化工儀表遠(yuǎn)離電磁場，也能夠有效降低橫向干擾。

針對縱向干擾的形成原因，可以采用隔離法、接地法等方法消除干擾。隔離法指的是利用放大器浮空去除干擾的方法，即避免放大器外殼與化工儀表外殼產(chǎn)生接觸，依靠絕緣材料墊起放大器使其與化工儀表隔離，從而有效避免電壓泄漏，消除橫向干擾；接地法指的是選擇適當(dāng)?shù)慕拥攸c(diǎn)數(shù)和地線長度，如果干擾源頻率高于10MHz，需要多點(diǎn)接地，如果頻率低于1MHz，可以單點(diǎn)接地，如果頻率在二者之間，可以選擇多點(diǎn)接地，若是選擇單點(diǎn)接地應(yīng)將地線長度控制在波長的5%以內(nèi)。如果信號(hào)電路采用單點(diǎn)接地，屏蔽層也需要選用單點(diǎn)接地，因?yàn)槠帘螌舆x用多點(diǎn)接地將產(chǎn)生噪聲電流，在電纜芯線中形成干擾源。如果信號(hào)電路中某個(gè)與接地放大電路連接的信號(hào)源不接地，應(yīng)將輸入端屏蔽與放大電路公共端相接，反之如果與不接地放大器連接的信號(hào)源接地，應(yīng)將公共端與放大線路輸入端相接。

三、總結(jié)

化工儀表受到外部干擾的情況經(jīng)常是比較復(fù)雜的，通常有多種不同的干擾一同存在，在發(fā)現(xiàn)有干擾存在時(shí)需要先確定干擾源，再確定干擾的傳輸通道，最后再選擇適當(dāng)?shù)拇胧┯枰韵?。在發(fā)現(xiàn)化工儀表異常時(shí)，化工儀表人員需要保持冷靜，認(rèn)真、細(xì)致的收集、整理、分析異常信息，在充分掌握干擾原因的基礎(chǔ)上再選擇消除干擾的途徑及措施。

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