高爐儀表系統(tǒng)干擾分析及抑制措施研究

張哲

摘 要：隨著當(dāng)前我國冶金行業(yè)的快速發(fā)展，相關(guān)的冶金技術(shù)也有了巨大的發(fā)展與進步，由此也使得產(chǎn)品生產(chǎn)的目標(biāo)追求逐漸由高產(chǎn)量轉(zhuǎn)向為高質(zhì)量。本文簡要介紹了產(chǎn)生高爐儀表系統(tǒng)干擾的主要機理原因，而后就電源干擾、空間電磁輻射干擾、信號傳輸線干擾等干擾情況展開了具體分析，并據(jù)此提出了一些抑制高爐儀表系統(tǒng)干擾的具體措施。

關(guān)鍵詞：高爐儀表；系統(tǒng)干擾；抑制措施

中圖分類號：TF576 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）16-0043-01

在高爐冶煉的過程當(dāng)中因為各種大型電機設(shè)備與用電設(shè)備的應(yīng)用，使得在金屬冶煉過程中面臨著極度復(fù)雜的環(huán)境現(xiàn)象。而且所被測量的參數(shù)又時常會被轉(zhuǎn)換成微弱電壓亦或是電流信號，在經(jīng)過了較常一段距離后被傳輸?shù)搅硕伪硪嗷蚴怯嬎銠C系統(tǒng)當(dāng)中。因而除儀表傳輸信號之外，還時常會產(chǎn)生出各類和被測量信號毫無關(guān)系的電壓或是電流信號，即為干擾。干擾來源途徑多種多樣，在此方面所提到的干擾大都為電氣干擾，然而在更加廣泛的層面來說溫度效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)、熱噪音、振動等均會導(dǎo)致測量工作的精確性遭受影響，發(fā)生干擾現(xiàn)象。對此，本文將對高爐儀表系統(tǒng)干擾分析及抑制措施展開相關(guān)的研究工作。

1 干擾機理

磁場與電場具體可被分成交變場與恒定場，其中交變場常常會存在著一定的隨機性，其極性、頻率、強度等均有可能會隨機發(fā)生改變。同時還會對模擬電路信號做出改變，使得數(shù)字電路邏輯遭受擾動影響。而恒定場則是通過靜電場所形成的，具備由一定強度的恒定場其對儀表設(shè)備所起到的作用影響較為一致，不會造成信號的隨機性變化，因此僅可被稱之為是“影響”。絕大部分的干擾都會表現(xiàn)出一定的擾動性和隨機性，也正因如此被之為干擾[1]。

2 干擾分析

2.1 電源干擾

高爐內(nèi)的DCS/PLC控制系統(tǒng)以及儀表設(shè)備所需求的直流電源大都是電網(wǎng)交流電通過濾波并穩(wěn)壓之后所供應(yīng)的，在電力供應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)部分大型功率設(shè)備的開啟與關(guān)閉均會造成電源出現(xiàn)欠壓、過壓、尖峰干擾等現(xiàn)象，諸如此類來源于電源內(nèi)的干擾會經(jīng)由電源耦合至儀表系統(tǒng)的電路內(nèi)，而且還會對整體系統(tǒng)內(nèi)儀表設(shè)備信號的獲取造成不利影響。

2.2 空間電磁輻射干擾

鑒于高爐儀表設(shè)備大都被及中裝設(shè)于現(xiàn)場強電電路與強電設(shè)備所產(chǎn)生出的惡劣性電磁環(huán)境內(nèi)。此類交變電磁場的構(gòu)成具體就包括了電氣設(shè)備、電力網(wǎng)絡(luò)以及大型整流設(shè)備等。儀表閉合回路處于此類變化的磁場內(nèi)便會造成感應(yīng)電勢的出現(xiàn)。高爐由于受制于地形條件的限制，常常會造成電子設(shè)備與電氣設(shè)備被頻繁應(yīng)用，空間電磁波遭受嚴(yán)重污染，而此類干擾源的所造成的輻射頻率范圍十分寬廣，并且毫無規(guī)律可循，這一種類型的干擾和現(xiàn)場設(shè)備布設(shè)及其所形成的電磁場大小及頻率均密切相關(guān)。

2.3 信號傳輸線干擾

在干擾源所造成的干擾通過電壓形式表現(xiàn)出來時，干擾源便會在信號電路間發(fā)生容性耦合，并出現(xiàn)干擾。而對平行導(dǎo)線而言，因所分布的電容偏大也會比較嚴(yán)重。再將兩根信號線在動力電纜上進行平行敷設(shè)之時，鑒于動力電纜與兩信號間距離不等，所分布的電容也不盡相同。其在兩根信號導(dǎo)線上會出現(xiàn)電位差，最大甚至?xí)咏习俸练?/p>

3 抑制措施

3.1 消除噪音源

在抑制干擾方面消除噪音源是一項較為主動的措施方法。設(shè)備當(dāng)中一些插件在發(fā)生氧化反應(yīng)之后會出現(xiàn)接觸不良以及焊點虛脫等現(xiàn)象。針對此類干擾源是完全能夠被消除的。然而，在真實的工作環(huán)境下大量的噪音源是無法得到消除的。在高爐生產(chǎn)現(xiàn)場所應(yīng)用到的各項設(shè)備與電機往往會分布的十分密集，在生產(chǎn)階段各項變頻器與電機所產(chǎn)生出的電磁干擾是無法完全消除的，此時便要實施一定的防護措施來實現(xiàn)對干擾的有效抑制[2]。

3.2 抑制串模干擾

（1）將信號電纜扭絞起來，使得干擾源距離兩根信號導(dǎo)線間的距離可大致接近，所分布的電容亦可保持相等，從而實現(xiàn)磁場與電場利用感應(yīng)耦合進到回路當(dāng)中的串模干擾能夠得以大幅度的降低。（2）為避免電場干擾，還可采用金屬物將信號導(dǎo)線包裹起來，使的在其外部能夠產(chǎn)生出等勢體，從而便可實現(xiàn)對導(dǎo)線信號的有效屏蔽，抑制干擾現(xiàn)象的出現(xiàn)。

3.3 抑制公模干擾

在儀表傳輸系統(tǒng)當(dāng)中其信號大都是以低電平為主，因而，共模干擾同樣也會導(dǎo)致儀表信號發(fā)生變形情況，從而產(chǎn)生測量誤差，為實現(xiàn)對工模干擾的有效抑制可采措施：（1）利用光耦合亦或是電偶和之后的信號實施濾波放大，促使純凈信號被輸進DCS/PLC系統(tǒng)內(nèi)，引進配電器來降低工模干擾。（2）將信號源外殼及儀表接入大地，確保其始終維持零電位。在信號線之間出現(xiàn)接頭情況時，屏蔽層確保緊密連接同時采取絕緣處置，切忌避免出現(xiàn)多點接地。

4 結(jié)語

總而言之，近年來我國冶金行業(yè)取得了巨大的發(fā)展，由此使得人們對冶金產(chǎn)品的質(zhì)量要求也越來越高，而要達到這一目標(biāo)就必須解決高爐儀表系統(tǒng)所面臨的電源干擾、空間電磁輻射干擾、信號傳輸線干擾等干擾現(xiàn)象。本文通過對高爐儀表系統(tǒng)各種干擾情況的分析，并結(jié)合實際情況進一步就提出了消除噪音源、抑制串模干擾、抑制公模干擾等抑制措施，實現(xiàn)了對高爐冶煉質(zhì)量的顯著提升。

參考文獻

[1]侯勝華.冶金儀表的干擾及抗干擾系統(tǒng)設(shè)計[J].儀器儀表用戶，2016，（07）：30-32.

[2]余睿.新型儀表在高爐系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013，（15）：29.endprint