變頻器對測量儀表的干擾及現(xiàn)場解決措施

摘 要 利用變頻器參與過程控制實現(xiàn)溫度、液位、流量等的調(diào)節(jié)已被原穩(wěn)現(xiàn)運行裝置所廣泛使用。但是一些潛在的問題也隨之發(fā)生了，如：數(shù)據(jù)參數(shù)在應(yīng)用變頻器進(jìn)行控制調(diào)節(jié)時，參數(shù)數(shù)據(jù)出現(xiàn)顯示異常造成較大的測量值偏差，甚至還有一些儀表不能正常工作。文章針對此問題進(jìn)行了研究分析，并列舉實例提出解決措施。

關(guān)鍵詞 變頻器；測量儀表；安全柵

中圖分類號：TM930 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）05-0128-01

1 測量儀表受變頻器干擾的問題分析

儀表在原穩(wěn)裝置各點所使用的方法不一。某一設(shè)備或者某一條工藝管線上所使用的儀表通常是被轉(zhuǎn)換成4 mA～20 mA的微電壓信號，通過一定距離的傳輸引入控制柜中或者M(jìn)E系統(tǒng)中。因此除了儀表內(nèi)在原因外，還會存在一些與儀表本身無關(guān)的電壓或者電流。為了能夠讓儀表正常的工作，這些干擾我們必須避免。

圖1

影響儀表顯示的干擾源有很多，儀表自身及外在都可能存在。外部原因主要是一些大功率的運行設(shè)備以及低高壓配電，而在儀表自身的供電，繼電器、開關(guān)及模塊等元件也均可能成為干擾源。

南八原穩(wěn)站現(xiàn)在儀表的現(xiàn)狀有以下幾個問題：1）空冷器變頻運轉(zhuǎn)會導(dǎo)致原穩(wěn)ME部分參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸不準(zhǔn)確；2）超過220 V的動力電纜與控制電纜未分開鋪設(shè)；3）控制電纜本體帶有阻值；4）控制柜內(nèi)部分儀表未作接地。

原穩(wěn)裝置現(xiàn)存在的干擾源主要為變頻器干擾。變頻器在變頻調(diào)節(jié)運行時，產(chǎn)生的電磁感應(yīng)超出無變頻調(diào)節(jié)時的強電磁場干擾，因此會導(dǎo)致參數(shù)數(shù)據(jù)波動。

2 典型案例分析

對于上述問題，我們從儀表方面著手，分析并總結(jié)出有效的解決方法，能夠避免變頻造成的數(shù)據(jù)干擾。以下列舉實例加以說明。

2.1 案例一

3000 m3儲罐液位遠(yuǎn)傳表為一臺ASD型壓力變送器，3000 m3液位是由帶有變頻器的外輸泵控制，在ME中設(shè)定PID值，通過變頻器調(diào)整泵的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)機泵排量，從而實現(xiàn)液位穩(wěn)定和節(jié)電的目的。

每當(dāng)變頻器投用時，ME中3000 m3液位顯示明顯降低。檢查現(xiàn)場儀表和控制柜內(nèi)儀表接線均未發(fā)現(xiàn)異常，將變頻器停止運行，液位值顯示恢復(fù)正常。用萬用表測量液位變送器輸出電流，變送器運行時比停用時低2 mA。因此判斷3000 m3儲罐液位波動是因為變頻器運行時產(chǎn)生的強電磁場干擾所致。

解決的方法：1）儀表的控制電纜更換為帶有屏蔽層的屏蔽電纜；2）屏蔽層單點接地。

通過以上兩種方法，現(xiàn)問題已解決，3000 m3儲罐液位顯示恢復(fù)正常。

2.2 案例二

原穩(wěn)裝置空冷器配有9臺風(fēng)機，其中6臺電機配有變頻器，根據(jù)空冷器冷卻后的溫度設(shè)定值自動調(diào)節(jié)，從而達(dá)到工藝要求。當(dāng)空冷器變頻任意一臺啟動時，ME盤面上的部分參數(shù)出現(xiàn)來回跳動并顯示數(shù)據(jù)偏大的現(xiàn)象。

解決的方法：被干擾參數(shù)均為熱電阻傳輸，熱電阻從現(xiàn)場到控制柜內(nèi)接線如圖2。

圖2

原穩(wěn)控制柜內(nèi)熱電阻傳輸均未安裝安全柵，現(xiàn)場儀表進(jìn)入接口柜內(nèi)的端子以后直接進(jìn)入模塊輸出至ME系統(tǒng)。安裝安全柵可以將電流或電壓限制在一定的安全范圍內(nèi)，形成本安回路。我們將控制柜內(nèi)TI-115的回路（未加安全柵）改線至TT-104（帶有安全柵）。加裝前后對比溫度由106.5℃變?yōu)?0.6℃，避免了由于變頻器干擾而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)波動。

通過以上實驗，得出兩點建議：1）現(xiàn)在控制系統(tǒng)內(nèi)熱電阻輸入模塊為AIRTD模（阻值模塊），現(xiàn)場表直接進(jìn)模塊相對的穩(wěn)定性較差，較容易受到外界干擾。在進(jìn)模塊前加裝安全柵，將現(xiàn)場三線制熱電阻信號轉(zhuǎn)換成對應(yīng)溫度值線性的4 mA～20 mA。這樣更改使整個回路更加穩(wěn)定。2）將現(xiàn)場表熱電阻更換為溫度變送器?，F(xiàn)分為三種情況每一分鐘進(jìn)行數(shù)據(jù)采集：①原始狀態(tài)—未加安全柵的熱電阻回路；②在熱電阻的回路中加裝安全柵，使它在進(jìn)入ME系統(tǒng)中得到保護(hù)；③將儀表更型，熱電阻更換為溫度變送器。

在投用變頻的狀態(tài)下，熱電阻回路加裝安全柵可以避免變頻器的干擾，但也有小幅度波動。而更換溫變后，數(shù)據(jù)相對較穩(wěn)定。所以在距離較遠(yuǎn)或者有特殊需要的場合，溫度變送器為更加適合的儀表。

3 解決變頻器干擾的措施

通過以上原穩(wěn)裝置所遇的問題可以看出，現(xiàn)場針對變頻器影響測量儀表運行所采取的措施主要有：1）儀表的控制電纜應(yīng)使用帶有屏蔽層的電纜，并且將屏蔽層單點接地；2）在儀表的回路中加裝安全柵等保護(hù)元件或選用較好保護(hù)性能的儀表，可以有效地消除干擾。

4 結(jié)束語

根據(jù)以上實例，我們了解了變頻器對現(xiàn)場儀表的干擾是顯而易見，同時也是較難克服的。由于儀表的種類，使用特性及應(yīng)用到現(xiàn)場的具體情況的不同，儀表受到變頻器干擾而顯現(xiàn)的現(xiàn)象也不同。但是，本文根據(jù)實例分析發(fā)現(xiàn)，它們具有一個共同點，如果變頻器對儀表具有干擾性，一旦其運行就會暴露出異常，變頻器停止即恢復(fù)正常，所以這也是是否受變頻器干擾的最有效、最直觀也是唯一方法。通過實踐分析、總結(jié)得出好的解決措施，靈活的應(yīng)用到生產(chǎn)實踐中去。

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作者簡介

張娜（1983-），女，河北景縣人，助理工程師，2007年畢業(yè)于佳木斯大學(xué)經(jīng)濟(jì)系，現(xiàn)就職于天然氣分公司油氣加工七大隊南八原穩(wěn)站。endprint