現(xiàn)場儀表的干擾及分析處理

齊志輝（中國石油大港石化公司，天津 300280）

現(xiàn)場儀表的干擾及分析處理

齊志輝（中國石油大港石化公司，天津 300280）

本文通過一個真實(shí)案例深入淺出地闡述現(xiàn)場智能儀表在運(yùn)行過程中易發(fā)生的干擾，及分析、解決的過程。

干擾；聯(lián)鎖；控制系統(tǒng)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能儀表已廣泛應(yīng)用于實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，而工業(yè)生產(chǎn)的工業(yè)環(huán)境比較惡劣，各種干擾頻發(fā)，嚴(yán)重時會導(dǎo)致儀表測量不準(zhǔn)，進(jìn)而引發(fā)事故聯(lián)鎖、裝置被迫停工等嚴(yán)重后果。因此，為了保證儀表能夠可靠的運(yùn)行，必須消除各種隱患及外界干擾。

1 案例簡述

我公司100萬噸/年柴油加氫裝置自開工以來，壓縮機(jī)0155-K-101A的機(jī)身振動測量值經(jīng)常發(fā)生測量數(shù)值無規(guī)律跳變的問題，險些觸發(fā)4取2聯(lián)鎖停機(jī)，對裝置安全平穩(wěn)生產(chǎn)構(gòu)成潛在威脅。如果不能盡快查明原因很可能產(chǎn)生更大影響。一時間，破解振動值跳變難題成了大家的一塊“心病”。

2 查找問題原因

干擾來自于干擾源，它們在儀表內(nèi)外都可能存在。在儀表外部一些大功率的用電設(shè)備以及電力設(shè)備都可能成為干擾源，而在儀表內(nèi)部的電源變壓器、繼電器、開關(guān)及電源線等也均可能成為干擾源。

工業(yè)現(xiàn)場動力線路密布，設(shè)備啟停運(yùn)轉(zhuǎn)繁忙，因此存在嚴(yán)重的電場和磁場干擾。而工業(yè)控制系統(tǒng)又有幾百乃至幾千個甚至更多的輸入輸出通道分布在其中，導(dǎo)線之間形成相互耦合是通道干擾的主要原因之一。

首先，排查人員首先按照常規(guī)慣例，對儀表本身、電線電纜、控制回路、控制系統(tǒng)組態(tài)等進(jìn)行全面細(xì)致地排查，均沒有發(fā)現(xiàn)任何異常，經(jīng)過對同類壓縮機(jī)振動監(jiān)測方案進(jìn)行比對分析，大家發(fā)現(xiàn)振動毫無規(guī)律性的跳變，受外界信號干擾的可能性較大。

對信號干擾引發(fā)跳變的判斷形成共識后，加緊排查干擾信號的來源就成為關(guān)鍵。在對備機(jī)進(jìn)行試驗、排查信號來源的過程中，大家用對講機(jī)內(nèi)外溝通信息時，出現(xiàn)振動跳變聯(lián)鎖停機(jī)。這一現(xiàn)象引起大家的分外警覺，一個大膽的設(shè)想跳了出來：是不是因為對講機(jī)的信號對壓縮機(jī)的振動值產(chǎn)生干擾？這一發(fā)現(xiàn)讓在場的每個人都無比激動。

于是，在采取保護(hù)措施后，排查人員對備用機(jī)進(jìn)行了對講機(jī)信號干擾測試。經(jīng)過反復(fù)測試，證明了他們的推測是正確的。對講機(jī)的信號強(qiáng)度、距離等因素均對振動產(chǎn)生影響，致使其跳變，強(qiáng)烈時能導(dǎo)致聯(lián)鎖停機(jī)。

在試驗過程中，測試人員發(fā)現(xiàn)：對講機(jī)待機(jī)、無人講話狀態(tài)對振動無影響；對講機(jī)在振動探頭2米范圍以外使用無影響，1米范圍內(nèi)影響較大；對講機(jī)在振動探頭20厘米范圍內(nèi)使用能達(dá)到聯(lián)鎖值，且該范圍與對講機(jī)電量有關(guān)系，電量越足輻射越大，影響距離就越遠(yuǎn)。

進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，對講機(jī)的射頻電磁波，能使壓縮機(jī)儀表元件金屬部分的磁通量發(fā)生變化，在儀表元件中產(chǎn)生感應(yīng)電壓，與儀表電壓信號耦合，從而對儀表產(chǎn)生干擾作用。

排查人員還通過查看視頻監(jiān)控、詢問崗位人員等途徑，對發(fā)生振動跳變當(dāng)日，是否有員工在探頭附近使用對講機(jī)進(jìn)行了調(diào)查，經(jīng)過驗證振動跳變時確有員工在探頭旁使用對講機(jī)，時間恰好吻合。

通過以上試驗，排查人員得出結(jié)論：該機(jī)組（0155-K-101A）的振動傳感器跳變與近距離使用對講機(jī)有關(guān)。這一試驗，為全面徹底消除公司同類壓縮機(jī)振動跳變隱患提供了重要依據(jù)。

3 解決方案

壓縮機(jī)振動跳變的原因終于查明了，排查人員通過比對發(fā)現(xiàn)，柴油加氫裝置所使用的壓縮機(jī)在設(shè)計上存在以下缺陷：SA6200A-211型振動傳感器輸出的毫伏級電壓信號較弱，極易受到外界感應(yīng)電壓的干擾；其采用密封插銷式接線方式，無法與金屬穿線管連接，致使一段傳感器延伸電纜未被屏蔽保護(hù)；屏蔽電纜采用單股金屬絲纏繞，致使電纜屏蔽效果較差；ME?TRIX5535-102型振動變送器輸出的4-20mA信號對應(yīng)的是振動峰值，且沒有高、低通濾波器，容易將干擾信號直接輸入機(jī)組控制系統(tǒng)。

在全面弄清外界信號對壓縮機(jī)振動干擾的機(jī)理后，排查人員立即通知生產(chǎn)車間編寫操作規(guī)定，對執(zhí)行此類壓縮機(jī)操作時對講機(jī)使用進(jìn)行了規(guī)范，要求崗位員工在距離壓縮機(jī)2米以外使用對講機(jī)，避免對講機(jī)信號影響壓縮機(jī)振動跳變，立即下發(fā)到車間班組執(zhí)行，并第一時間制作臨時屏蔽器具，利用金屬絲網(wǎng)對振動探頭進(jìn)行電磁屏蔽處理，及時安裝在壓縮機(jī)上，并對屏蔽效果逐一進(jìn)行了測試。驗證結(jié)果顯示，利用金屬絲網(wǎng)對振動探頭進(jìn)行電磁屏蔽處理后，對講機(jī)信號不再引起機(jī)身振動值跳變，確保壓縮機(jī)在正式屏蔽器安裝前運(yùn)轉(zhuǎn)安全。

4 結(jié)語

化工裝置現(xiàn)場儀器儀表工作環(huán)境復(fù)雜、惡劣，周圍存在著各種干擾源。儀表在設(shè)計和使用時，要充分考慮工作環(huán)境的干擾因素，采取有效措施，確保安全生產(chǎn)。

通過此案例，不但使得大家重新認(rèn)識到，外界信號干擾對儀表信號和系統(tǒng)的影響，而且，還從根本上徹底解決了這一長時間困擾大家、嚴(yán)重影響裝置安全平穩(wěn)運(yùn)行的難題，更為今后公司采購設(shè)備、審核設(shè)計、技術(shù)談判等提供了重要參考。

［1］《電子控制設(shè)備抗干擾技術(shù)及應(yīng)用》.張松春，竺子芳.趙秀芬主編，機(jī)械工業(yè)出版社.

［2］《石油化工自動控制設(shè)計手冊（第三版）》.陸德民主編，化學(xué)工業(yè)出版社.

［3］《自動化儀表工程施工及驗收規(guī)范》（GB50093-2013）.

［4］《石油化工儀表工程施工技術(shù)規(guī)程》（SHT3521-2007）.

［5］《石油化工儀表接地設(shè)計規(guī)范》（SH/T3081-2003）.