淺談化工儀表的外部干擾及消除措施

王寶文（大唐呼倫貝爾化肥有限公司 內(nèi)蒙古 自治區(qū)呼倫貝爾市 021012）

前言：化工儀表即化工自動(dòng)化儀表，是指在生產(chǎn)相關(guān)化工原料和產(chǎn)品的過(guò)程中，對(duì)溫度、壓力、流量和液位等進(jìn)行自動(dòng)化控制和監(jiān)測(cè)并以數(shù)據(jù)的方式顯示出來(lái)的儀表。本文從橫向干擾和縱向干擾兩個(gè)角度對(duì)化工儀表外部干擾的原因進(jìn)行了研究，并針對(duì)橫、縱向干擾的干擾因素進(jìn)行了具體分析，從而為解決化工儀表的外部干擾提出了合理性的意見(jiàn)。

一、化工儀表外部干擾的原因分析

由于在進(jìn)行過(guò)化工生產(chǎn)的過(guò)程中，生產(chǎn)環(huán)境較為復(fù)雜以及受溫度、化工原料等不確定因素的影響，因而導(dǎo)致化工儀表數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差的的外部因素較多，通常以橫向和縱向干擾對(duì)其影響最為嚴(yán)重[1]。

1.橫向干擾

橫向干擾即由于生產(chǎn)過(guò)程中相關(guān)機(jī)械和電流的電磁感應(yīng)而產(chǎn)生的垂直干擾，其干擾原理是在橫向干擾中產(chǎn)生的電壓通常在數(shù)毫伏到數(shù)十毫伏之間，并且與儀表的測(cè)量信號(hào)相重疊，從而使儀表出現(xiàn)誤差，影響化工生產(chǎn)。

（1）突變電磁場(chǎng)

突變電磁長(zhǎng)是橫向干擾中最為常見(jiàn)的一種電磁干擾。在化工生產(chǎn)中較大功率的變壓器、交流電動(dòng)機(jī)以及電流較強(qiáng)的電網(wǎng)等生產(chǎn)機(jī)械周?chē)毡榇嬖谥^強(qiáng)的交變磁場(chǎng)，由于場(chǎng)強(qiáng)較高，因此對(duì)化工儀表導(dǎo)線中的電流產(chǎn)生垂直性的切割，使導(dǎo)線產(chǎn)生交變電勢(shì)，從而對(duì)化工儀表產(chǎn)生干擾[2]。

（2）電磁壓力過(guò)高

由于在化工儀表附近存在高壓配電柜、高壓開(kāi)關(guān)等高壓設(shè)備時(shí)，設(shè)備所產(chǎn)生的分布電容會(huì)在儀表導(dǎo)線的回路中產(chǎn)生較高強(qiáng)度的干擾電壓，使得儀表數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大的誤差。

（3）輸入回路中的高頻影響

與高壓電磁和突變電磁場(chǎng)的干擾相比，高頻電壓對(duì)化工儀表的干擾較小。主要是由于在儀表的輸入回路中存在電容或者電感的情況下，在閉合或者斷開(kāi)儀表回路時(shí)，相應(yīng)接觸器的觸點(diǎn)蹦出火花，且這些火花的干擾頻率較高，對(duì)觸發(fā)電路產(chǎn)生了較大的影響。但是化工儀表的工作通常是在低頻環(huán)境下進(jìn)行的，因而受到高頻電壓的影響相對(duì)較小一些[3]。

2.縱向干擾

漏電電阻即絕緣電阻，因?yàn)殡娙菡?fù)極之間的介質(zhì)不是絕對(duì)的絕緣的，而是一個(gè)有限的數(shù)值，一般把534Ω-625Ω之間電阻成為漏電電阻。化工儀表的縱向干擾通常指的是漏電電阻產(chǎn)生的平行干擾，通常情況下縱向干擾的電壓在幾伏特到幾十伏特之間，因而縱向干擾對(duì)化工儀表的影響通常是在其轉(zhuǎn)變成橫向干擾后才對(duì)儀表產(chǎn)生較大的影響[4]。

（1）入地電流的影響

入地電流即在進(jìn)行化工生產(chǎn)時(shí)，在地面中流入的電流，其與地磁場(chǎng)具有較為緊密的聯(lián)系。在化工儀表附近存在如高壓電氣設(shè)備時(shí)，由于其功率較大，通常會(huì)出現(xiàn)因?yàn)槠湓O(shè)備的絕緣性能較低使其對(duì)地面漏電，從而導(dǎo)致了地面下流入強(qiáng)度過(guò)大的電流，由于電流的作用，使得在生產(chǎn)過(guò)程中化工設(shè)備與地面的各個(gè)連接點(diǎn)就會(huì)出現(xiàn)較大的電位差，而通常在儀表對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中，會(huì)在其回路中出現(xiàn)兩個(gè)或者兩個(gè)以上的接地點(diǎn)，從而將不同接地點(diǎn)的電位差導(dǎo)入了儀表的回路中，使得儀表產(chǎn)生了較大的誤差。

（2）電流泄露的干擾

電流泄露對(duì)化工儀表產(chǎn)生的縱向干擾通常是在其絕緣材料老化時(shí)，由于生產(chǎn)過(guò)程中的一種變量的不同信號(hào)同時(shí)傳輸?shù)絻x表中，使線路漏電從而影響到其他變量信號(hào)的傳輸。例如，在利用電加熱器、電解槽等以電能作為生產(chǎn)方式的控制系統(tǒng)中，由于連接儀表的信號(hào)傳感器漏電，使其接觸到有電物體從而對(duì)化工儀表產(chǎn)生較大的干擾。另外一種情況則是在儀表自身對(duì)變量的檢測(cè)過(guò)程中，由于輸電端采用的是220V的電壓進(jìn)行輸電，則會(huì)造成信號(hào)線的短路，燒壞儀表。

二、化工儀表外部干擾的消除措施

1.橫向干擾的消除

（1）屏蔽電磁場(chǎng)

屏蔽儀表外部的磁場(chǎng)是減少儀表橫向干擾對(duì)其產(chǎn)生影響的主要手段。通過(guò)用具有導(dǎo)電性能的穿線管將儀表的電纜線包裹起來(lái)，再將穿線管接入地面，可以有效地屏蔽功率較大的儀器對(duì)儀表產(chǎn)生的電磁干擾。由于金屬材質(zhì)的電磁阻力相對(duì)較小，使得大功率的變壓器所產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)將無(wú)法切割儀表的電纜線，而在包裹后穿線管可以將突變電磁場(chǎng)產(chǎn)生的干擾電壓減小到原來(lái)的1/20。另一方面，通過(guò)將電纜線進(jìn)行繞合在包入到穿線管中，也可以將電磁干擾減少為原來(lái)的1/10，有效地較少了化工儀表的橫向干擾[5]。

（2）設(shè)置濾波電路

當(dāng)化工儀表中的輸入信號(hào)源和輸出驅(qū)動(dòng)的原件是感性原件時(shí)，由于感性原件具有較強(qiáng)的存儲(chǔ)功能，導(dǎo)致了在相關(guān)節(jié)點(diǎn)閉合時(shí)會(huì)產(chǎn)生電弧，而斷開(kāi)時(shí)將產(chǎn)生比電源電壓還要高的反電勢(shì)，從而對(duì)化工儀表產(chǎn)生較大的干擾。通過(guò)在信號(hào)源的輸入端口接入L-C的或者R-C的濾波電路，可以有效地減少閉合電弧和高壓反電勢(shì)對(duì)其產(chǎn)生的干擾，同時(shí)也有效地?cái)r截了其他頻率的干擾信號(hào)[6]。

（3）距離法

由于磁力開(kāi)關(guān)以及電抗器所產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)化工儀表的干擾較大，而想要通過(guò)屏蔽法對(duì)其產(chǎn)生的電磁場(chǎng)進(jìn)行評(píng)比是較不現(xiàn)實(shí)的，因而就需要采用相應(yīng)的被動(dòng)抑制磁場(chǎng)的措施。由于在直線電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，磁通密度與儀表電纜線的距離是成反比的，而在磁場(chǎng)耦合的干擾下，在電纜線的回路中所形成的串聯(lián)干擾電壓則與磁通密度成正比，因此通過(guò)擴(kuò)大化工儀表信號(hào)線與相應(yīng)干擾源之間的距離可以有效地減少儀表信號(hào)線與干擾源之間的互感耦合作用，從而降低儀表電纜線兩端的耦合干擾。

2.縱向干擾的消除

（1）放大器浮空與隔離變壓器的設(shè)置

將放大浮空器與化工儀表之間不進(jìn)行連接可以有效地減小縱向干擾對(duì)儀表產(chǎn)生的影響。通過(guò)在放大浮空器與化工儀表之間加入絕緣材料，從而提升放大器的高度，將其與化工儀表隔離，進(jìn)而切斷縱向干擾電壓。通過(guò)對(duì)放大器進(jìn)行浮空設(shè)置有效地避免了電壓泄露，防止了了儀表的縱向干擾[7]。

（2）接地法

通過(guò)接地法減小儀表的縱向干擾通常分為兩種情況。第一種則是單點(diǎn)接地法，在1-10兆赫茲的范圍中，采用單點(diǎn)接地時(shí)，需要注意接入地面的線路長(zhǎng)度要控制在波長(zhǎng)的1/20以下，則可以有效的避免地電流泄露對(duì)儀表產(chǎn)生的干擾。另一種方法則是多點(diǎn)接地法，通過(guò)該種方法將儀表信號(hào)線進(jìn)行接地較為靈活，只需要注意多個(gè)接地點(diǎn)的正確選擇即可，但如果信號(hào)的頻率在10兆赫以上時(shí)，則必須采用多點(diǎn)接地的方法分擔(dān)漏電電流[8]。

結(jié)論

本文通過(guò)從儀表的橫向干擾和縱向干擾兩個(gè)方面對(duì)影響儀表的外部干擾因素進(jìn)行分析，并提出了運(yùn)用屏蔽發(fā)、濾波法、隔離法和接地法等多種方法降低化工儀表外部干擾的具體措施，可見(jiàn)，通過(guò)對(duì)化工儀表的外部干擾因素進(jìn)行有效分析并提出解決的辦法對(duì)未來(lái)我國(guó)化工企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量、增加經(jīng)濟(jì)效益具有重要的作用和意義。

[1]牛立叢，龐家軍，譚興.論化工儀表外部干擾因素及措施[J].化工管理，2013，08（12）：219.

[2]魏晨曦.化工儀表外部干擾因素分析及防范措施研究[J].河南科技，2013，21（11）：107.

[3]王利輝.基于電子技術(shù)的化工儀表的外部干擾及其消除途徑分析[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014，05（21）：137.

[4]郭振佳.淺議化工儀表及自動(dòng)化的發(fā)展情況[J].科技與企業(yè)，2012，15（17）：115.

[5]董妹.化工儀表常見(jiàn)故障與檢修方法研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013，32（21）：73.

[6]成春明.化工儀表常見(jiàn)故障與檢修方法研究[J].化工管理，2014，06（06）：132.

[7]唐全勝，張永，吳英才.淺談測(cè)溫過(guò)程檢測(cè)儀表的信號(hào)干擾及抑制措施[J].水泥工程，2007，01（19）：70-73.

[8]王利輝.基于電子技術(shù)的化工儀表的外部干擾及其消除途徑分析[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014，05（10）：137-138.