現(xiàn)場信號干擾問題分析及解決方法

羅培軍

(浙江浙能鎮(zhèn)海發(fā)電有限責任公司，浙江 寧波 315010)

0 引言

信號干擾問題一直是困擾現(xiàn)場調(diào)試工程師的技術(shù)難題。在工程前期，由于前期工作不規(guī)范，使得現(xiàn)場遺留了很多干擾源，對后續(xù)投入的信號產(chǎn)生了干擾。而干擾源的判斷、查找和消除，卻是一個艱難的過程，因此，了解干擾產(chǎn)生的原因，掌握常用的解決方法已成為每個儀控工程技術(shù)人員的基本技能。

1 干擾的機制

干擾亦稱噪聲，是竄入或疊加在系統(tǒng)電源、信號線上的與信號無關的電信號。干擾會造成測量的誤差，嚴重的干擾會導致設備損壞。信號干擾產(chǎn)生有2大途徑:存在干擾源和干擾信號傳送途徑(存在干擾通道)。信號受干擾后，在一般情況下，會出現(xiàn)不規(guī)則、無序的跳動且嚴重偏離正常值。

2 干擾抑制技術(shù)

解決信號干擾應從消除干擾源和切斷傳送通道2方面著手，針對不同情況，采用一種方法或其中幾種方法結(jié)合在一起，可獲得滿意的效果，下面以工程現(xiàn)場的幾個案例來說明這個問題。

2.1 遠離干擾源

在確認干擾源后，一般可采用物理隔離的技術(shù)手段，常用的方法有增加信號隔離器、對干擾源加額外屏蔽層等，另外一種方法就是通過加大信號與干擾源的距離。

案例1。某循環(huán)流化床鍋爐電廠采用刮板式稱重給煤機，在試運行階段煤量信號受到干擾，主因是煤量稱重積算儀與變頻器裝在同一個機柜內(nèi)距離太近，稱重信號和皮帶轉(zhuǎn)速信號(都是弱電信號)受到變頻器的高頻干擾，引起信號跳動。

解決辦法。把煤量稱重積算儀與變頻器分開布置，遠離干擾源，使干擾問題得以解決。具體改造情況如圖1所示，改造效果如圖2所示。

圖1 給煤機控制箱

2.2 避免干擾信號傳送途徑

2.2.1 規(guī)范信號屏蔽層接地

在檢查模擬量信號時，應確保信號電纜屏蔽層在分散控制系統(tǒng)(DCS)機柜處單點接地且接地電阻小于 0.5 Ω。

圖2 煤量信號曲線

案例2。某電廠風機振動柜放在電子室內(nèi)，振動信號從就地探頭引到電子室，引風機在試運行過程中，頻繁出現(xiàn)振動信號跳變，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)機柜接地效果不好，接地電阻為2.5 Ω(用萬用表測量)，經(jīng)重新處理接地使接地電阻小于0.5 Ω后，振動信號恢復正常。

2.2.2 DCS要有可靠的接地系統(tǒng)

雖然各個DCS生產(chǎn)廠家對各自的控制機柜接地都有不同的要求，但一般都要求所有機柜的信號地都必須連接到同一個接地點(等電位)上。在現(xiàn)場施工中，通常采用的方法首先是將幾個機柜通過1根匯流銅棒連接到同1個接地點上，然后通過電纜與大地接地網(wǎng)相連。每個機柜只能有1個接地點，機柜與地面之間應用橡膠墊隔離。

案例3。某電廠基建完成后，發(fā)現(xiàn)很多熱控信號出現(xiàn)漂移，最明顯的例子就是在DCS畫面上顯示有支熱電偶溫度信號緩慢上升，可就地測試實際溫度并沒有變化。維護人員用萬用表直接測量熱電偶的毫伏值有不斷上升趨勢，卻又查不出什么原因，經(jīng)常是把線拆下來對地碰一下放完電，再接上去信號就恢復正常，過一段時間后又出現(xiàn)同樣的問題。究其原因，是施工單位在基建時為了貪圖方便將DCS機柜接地點跟大地接地網(wǎng)不是直接用電纜相連，而是先通過電纜橋架，在電纜橋架處與大地接地網(wǎng)引上來的電纜線對接。由于不是直接連接，若干年后，電纜橋架接地點處金屬銅接觸面年久氧化，引起接觸不良，導致整個DCS接地效果不好，電磁干擾產(chǎn)生的感應電荷不斷積累引起信號漂移。后來對整個DCS接地系統(tǒng)進行了改造，把接地點直接與大地網(wǎng)相連，徹底解決了這個問題。

2.2.3 嚴格布置信號電纜與動力電纜的走向

信號電纜與動力電纜交叉敷設時宜成直角，最好不要敷設在同一個電纜橋架內(nèi)，必須敷設時，應嚴格按照設計要求或采用特殊技術(shù)措施(例如，在兩者間加裝隔板)。

案例4。在實施某電廠脫硫項目的過程中，每次煙氣換熱器(GGH)啟動后，增壓風機振動信號就出現(xiàn)跳變，檢查發(fā)現(xiàn)GGH動力電纜與振動信號電纜共同布置在1個電纜橋架內(nèi)，屬于平行敷設，后經(jīng)單獨重放1根振動信號電纜后，干擾現(xiàn)象消失。

2.3 其他幾種常用的解決辦法

幾種常用的解決干擾的方法有加裝信號隔離器、加裝放電電阻或放電電容、DCS內(nèi)軟件濾波等辦法;這些都是在無法解決信號干擾源和干擾途徑的前提下，對干擾信號進行弱化的一種措施。

案例5。某電廠輸煤系統(tǒng)在試運過程中經(jīng)常出現(xiàn)就地開關量信號誤動現(xiàn)象，即就地實際接點沒有動作，但是輸煤程控CRT卻顯示就地開關已經(jīng)閉合，經(jīng)過檢查分析，其主要原因是控制線路過長產(chǎn)生的感應電壓堆積引起中間隔離繼電器誤動。

解決辦法:

(1)因電源回路220 V(AC)屬于強電，根據(jù)電氣強電信號的屏蔽規(guī)范，把屏蔽電纜的2點接地。

(2)把所有電纜的備用芯全都接地。

(3)增加放電電阻，釋放感應電。

改造原理圖如圖3所示，采用上述方法后，問題得到了解決。

圖3 改造回路示意圖

3 結(jié)束語

信號干擾是一個非常棘手的問題，它具有隱蔽性強和解決困難等特點，它的存在會嚴重影響和危害熱工設備乃至整個系統(tǒng)的安全可靠性運行。因此，在事先的系統(tǒng)設備的選型、工程設計和安裝階段，必須充分考慮現(xiàn)場的干擾情況并對潛在的系統(tǒng)干擾源做好隔離措施。同時，要掌握基本的解決干擾方法，只有在平時的工作中嚴格按照技術(shù)規(guī)范的要求去作，才能保證控制系統(tǒng)正常運行。

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