降低電磁干擾提高設(shè)備可靠性維修

徐 盛

（上汽通用五菱汽車股份有限公司青島分公司，山東青島 266555）

0 引言

電磁干擾是干擾電纜信號(hào)并降低信號(hào)完好性的電子噪聲，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和日常生活的電氣化設(shè)施環(huán)境中普遍存在。1881年，英國(guó)科學(xué)家希維賽德發(fā)表“論干擾”的文章，標(biāo)志著研究干擾問題的開始。降低電磁干擾，提高設(shè)備運(yùn)行可靠性，成為工業(yè)設(shè)計(jì)、調(diào)試、維護(hù)環(huán)節(jié)的重要內(nèi)容。

由于電磁干擾不可持續(xù)，難以測(cè)量，其研究學(xué)習(xí)往往給電氣技術(shù)人員造成抽象的印象。本文以某車企涂裝車間工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中的實(shí)際案例為導(dǎo)引，將該問題的分析和解決具體化，旨在為同類設(shè)備問題解決提供參考。

1 故障1

1.1 故障現(xiàn)象

車間某閃干爐天然氣燃燒器，在點(diǎn)火啟動(dòng)過程頻繁中止，多次操作后才能成功點(diǎn)火，點(diǎn)火成功后不會(huì)再報(bào)故障停機(jī)。

1.2 故障分析

（1）查看監(jiān)控系統(tǒng)故障記錄，故障類型為超高溫故障。

（2）高溫反饋系統(tǒng)硬件組成及原理見圖1。通過溫度變送器感知爐膛溫度，反饋（電信號(hào)為mA 級(jí)）至高溫限制器，高溫限制器進(jìn)行高溫判斷，當(dāng)溫度超過高溫限制器設(shè)定值后，輸出開關(guān)量經(jīng)過繼電器發(fā)送至PLC。

（3）通過啟動(dòng)視頻全過程分析，當(dāng)設(shè)備啟動(dòng)，雙關(guān)斷閥動(dòng)作時(shí)，高溫繼電器輸出并保持2 s。

（4）通過工藝監(jiān)控溫度曲線跟蹤，確認(rèn)啟動(dòng)過程實(shí)際未發(fā)生高溫故障。

（5）PLC 中對(duì)該高溫繼電器輸入I 點(diǎn)增加計(jì)數(shù)程序，進(jìn)行為期兩周的生產(chǎn)跟蹤。發(fā)現(xiàn)無(wú)論是正常生產(chǎn)時(shí)間還是停產(chǎn)時(shí)間，高溫繼電器均無(wú)輸出，排除高溫反饋系統(tǒng)硬件故障可能性。

（6）溫度傳感器所用信號(hào)線為普通多芯電纜，無(wú)屏蔽層，對(duì)電磁干擾沒有屏蔽作用。并且信號(hào)線在電氣柜內(nèi)與動(dòng)力線使用同一個(gè)線槽無(wú)間距布線，不符合GB 50217—2018《電力工程電纜設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中有關(guān)規(guī)定。

綜上，初步診斷為啟動(dòng)過程中的電氣設(shè)備動(dòng)作引發(fā)的電磁干擾又有效遏制，導(dǎo)致溫度探測(cè)信號(hào)失真。

1.3 制定措施并實(shí)施

（1）將傳感器信號(hào)線更換為屏蔽線，并將屏蔽層單端接地。

圖1 溫度反饋系統(tǒng)硬件原理

（2）電氣柜內(nèi)重新布線，將信號(hào)線與動(dòng)力線分離。

1.4 跟蹤驗(yàn)證

10 次點(diǎn)火驗(yàn)證，僅一次啟動(dòng)失敗。跟蹤一個(gè)月的啟動(dòng)過程，均未發(fā)生故障，故障頻次大幅下降。

2 故障2

2.1 故障現(xiàn)象

車間某膠烘爐燃燒器，生產(chǎn)啟動(dòng)過程中燃燒控制器報(bào)4#故障，故障頻繁。

2.2 故障分析

（1）查看控制器故障代碼，4#故障釋義為：?jiǎn)?dòng)過程中沒有火焰信號(hào)。

（2）火焰探測(cè)系統(tǒng)硬件組成及原理見圖2。通過火焰?zhèn)鞲衅魈綔y(cè)火焰并轉(zhuǎn)為電信號(hào)（mA 級(jí)），將火焰信號(hào)的有無(wú)和強(qiáng)弱反饋至燃燒控制器，形成閉環(huán)控制。

（3）跟蹤啟動(dòng)過程，報(bào)4#故障時(shí)肉眼檢查現(xiàn)場(chǎng)火焰，狀態(tài)正常。

（4）用萬(wàn)用表直流電壓擋檢測(cè)火焰探測(cè)器電壓，供電24 V穩(wěn)定；電流擋檢測(cè)探測(cè)器的電流信號(hào)，發(fā)現(xiàn)報(bào)4#故障時(shí)電流信號(hào)缺失（正常應(yīng)為20 mA 電流信號(hào)）。

（5）更換火焰探測(cè)器后點(diǎn)火測(cè)試，故障頻次未有改善，排除硬件故障因素。

（6）跟蹤生產(chǎn)全過程，發(fā)現(xiàn)該故障僅發(fā)生在啟動(dòng)過程。

（7）檢查火焰探測(cè)器接線，發(fā)現(xiàn)兩處與產(chǎn)品資料不符：探測(cè)器未按要求進(jìn)行信號(hào)接地，并且信號(hào)線未選用屏蔽線纜。

綜上，初步診斷為火焰探測(cè)器的信號(hào)接地未實(shí)施，以及未使用屏蔽線纜，造成啟動(dòng)過程中的電磁干擾未被有效遏制，導(dǎo)致火焰信號(hào)失真。

圖2 火焰檢測(cè)系統(tǒng)硬件原理

2.3 制定措施并實(shí)施

將火焰探測(cè)器線纜更換為屏蔽線纜，并制定接線標(biāo)準(zhǔn)，屏蔽層單端接地，增加信號(hào)接地線，按新標(biāo)準(zhǔn)改善現(xiàn)場(chǎng)接線狀況，見表1。

2.4 跟蹤驗(yàn)證

10 次點(diǎn)火驗(yàn)證，僅一次4#故障。跟蹤一個(gè)月的啟動(dòng)過程，故障頻次大幅下降。

3 總結(jié)與思考

模擬量信號(hào)普遍采用mA 級(jí)小信號(hào)表征，因此在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)受到電磁干擾的影響尤為明顯，其特征之一為信號(hào)狀態(tài)的多變、失穩(wěn)，導(dǎo)致設(shè)備可靠性下降。目前的遏制措施有接地、屏蔽，以及合理布線等。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況具體分析，研究制定有效改善措施，對(duì)提升設(shè)備可靠性具有重要意義。

表1 改善后接線標(biāo)準(zhǔn)