陽城電廠2號機組DCS模擬量信號干擾的分析處理

周爾遜　李東海　張正濤

摘 要：文章論述了針對山東陽城電廠2號機組DCS系統(tǒng)模擬量信號由于干擾出現(xiàn)的大范圍波動問題進行分析和解決，闡述了如何改進2號機組DCS系統(tǒng)模擬量抗干擾的方法及對相關設備穩(wěn)定運行的重大意義。

關鍵詞：陽城電廠；DCS系統(tǒng)；模擬量信號；抗干擾

1 概述

山東濟礦集團魯能煤電有限公司陽城電廠的2號機組主要設備是東方鍋爐廠生產(chǎn)的DG480/13.7-II2型單汽包、自然循環(huán)、循環(huán)流化床燃燒方式鍋爐；汽輪機使用的是東方汽輪機廠生產(chǎn)的N150-13.24/535/535型高溫超高壓、一次中間再熱、單軸、沖動式、雙缸雙排氣、凝汽式汽輪機，發(fā)電機組為山東濟南發(fā)電設備廠生產(chǎn)的WX21Z-085LLT型空冷汽輪發(fā)電機。

DCS系統(tǒng)采用上海西屋控制系統(tǒng)有限公司開發(fā)并提供軟、硬件設備的OVITION分散控制系統(tǒng)。OVITION系統(tǒng)是以電廠安全經(jīng)濟運行為目標的可靠的電廠分散控制系統(tǒng)，提供了處理和控制生產(chǎn)過程所必需的自動處理、操作、監(jiān)視和報警記錄功能。。2號機組在其投產(chǎn)調(diào)試期間出現(xiàn)了模擬量信號十分嚴重的干擾現(xiàn)象，十分嚴重的影響了電廠的安全生產(chǎn)。

2號機組的OVITION系統(tǒng)的模擬量信號不穩(wěn)定，說明OVITION系統(tǒng)硬件或線路受到嚴重的干擾。首先應對OVITION系統(tǒng)進行干擾源查找，在查找到干擾源后對于抵抗干擾的措施來說基本都是從下面幾個方向入手：1）消除找到的干擾源；2）切斷造成干擾的途徑；3）提升自身對抗干擾的能力。

對于比較大型的DCS系統(tǒng)來說，我們既要切斷能干擾的途徑防止外部造成干擾，又要能消除操作系統(tǒng)自身的各個硬件設備與電纜線路之間產(chǎn)生相互耦合干擾。而目前對抗系統(tǒng)干擾的主要操作方法和最有效的操作手段是系統(tǒng)進行接地及采用系統(tǒng)屏蔽。

在2號機組出現(xiàn)了模擬量信號被干擾后，我們按照以上思路采取了下列步驟：

1）2號機組OVITION系統(tǒng)針對硬件接地回路的清查

OVITION系統(tǒng)的硬件接地技術是目前最基本的設備抗干擾手段，首先應該重新對2號機組的設備接地電阻進行測量。測得陽城電廠2號機組的DCS系統(tǒng)設備接地電阻為0.0076Ω，基本符合設備技術要求。在測量相關的噪聲干擾時使用示波器進行測量，測得接地點沒有干擾信號?？墒窃賹?號機組的OVITION系統(tǒng)的接地線按照最初設計接回原接地點，DCS系統(tǒng)的模擬量波動依然跟以前一樣。緊接著我們把檢查轉(zhuǎn)到對電子控制柜間的接地連接與信號屏蔽的接地上。結果表明，電子控制柜間的連接比較規(guī)范，但是信號的單點接地起不到作用，甚至對其他的某些信號是有很大影響的。

2）對氣動執(zhí)行機構的抗干擾處理

2號機組的調(diào)節(jié)機構中有相當部分的氣動執(zhí)行器存在大范圍波動，無法投入自動運行模式，全部在手動操作模式下運行。

在對單點接地進行檢查時發(fā)現(xiàn)，氣動調(diào)節(jié)閥控制電纜的線纜屏蔽層十分松軟，是使用錫皮屏蔽，線纜中間的屏蔽層已經(jīng)斷裂，在更換成使用銅網(wǎng)屏蔽層的線纜后，不再有干擾，對于信號的控制十分穩(wěn)定。

我們在氣動調(diào)節(jié)閥的控制回路也做了電容濾波試驗，有效果但不是十分理想。

3）對變送器4-20mA信號的抗干擾處理

變送器的4-20mA信號其抗干擾能力十分強，可是爐側(cè)信號依然存在著很大的干擾，比如汽包液位變送器、爐膛負壓變送器、除氧器液位變送器、給水流量變送器等。

變送器的抗干擾處理主要采取了以下三種措施：首先處理控制信號線纜的多點接地問題，由于都在DCS側(cè)進行單點接地，效果并不是十分的理想。其次進行更換使用銅網(wǎng)屏蔽的控制電纜，效果還是令人滿意，但還是有些信號點仍有1%的波動。最后根據(jù)波動的頻率增加了濾波電容，其效果比較令人滿意。

4）對于溫度信號的抗干擾處理

熱電偶的測溫經(jīng)轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的毫伏信號的抵抗干擾的能力比較差，可是鍋爐側(cè)的熱電偶溫度測點其工作都正常，而汽機側(cè)的熱電偶溫度測點經(jīng)常有比較大幅度的擺動，有時高達60%，其基本上已經(jīng)失去了測量監(jiān)視的意義。經(jīng)過我們在現(xiàn)場仔細的觀察及相關人員分析討論，發(fā)現(xiàn)其干擾是由發(fā)電機的線圈在受到較強的電磁干擾后產(chǎn)生的。

熱電偶溫度測量信號對抗干擾的處理方法采取了下列三種措施：首先更換了帶屏蔽層的補償導線，效果比較一般化，擺動幅度有所降低但仍有15%左右波動。其次普查了補償導線屏蔽層的接地情況，決定采取就地進行單點接地法進行接地，達到了預期效果。最后根據(jù)實際波動頻率采取加大選取電解電容的方式，使信號間的濾波與信號對地的濾波并用，效果令人十分滿意。

2 結束語

針對山東陽城電廠2號機組OVITION系統(tǒng)模擬量信號波動的問題，我們首先針對OVITION系統(tǒng)的接地方式進行了分析，然后檢查并且核實了系統(tǒng)的接地設計的規(guī)范性及實際接地系統(tǒng)，并且測量了接地電阻值，最終實現(xiàn)了所有的模擬量信號其屏蔽層進行單點接地。其并更換了調(diào)節(jié)門的控制信號電纜，加強了其對抗干擾的能力；更換選用了電容進行濾波，提高了整個系統(tǒng)的信號采集對抗干擾的能力。

經(jīng)過山東陽城電廠2號機組OVITION系統(tǒng)模擬量信號由于干擾造成波動問題的處理，提出一下建議：1）對于DCS控制系統(tǒng)的信號線纜的選擇是至關重要的，必須要選用銅網(wǎng)屏蔽層的優(yōu)質(zhì)控制電纜，最好是可以選擇帶銅屏蔽層的優(yōu)質(zhì)雙絞線線纜。2）根據(jù)清查到的干擾信號的頻率可以大膽選用電容使用，應該用鉭電容或者是滌綸電容，電容如果正常使用的話可靠性可達到近百年。3）盡量在干擾源側(cè)進行單點接地模式，這樣有利于干擾電壓對地進行放電，可以有效的防止干擾電壓串入。