煤礦選煤廠電氣抗干擾措施分析

孔慶柱

摘? 要：在當今越來越注重環(huán)保的形勢下，煤礦選煤廠越來越普遍地應(yīng)用大功率、自動化、重型電氣設(shè)備，這大大提高了選煤效率和質(zhì)量。然而，煤礦選煤廠電氣設(shè)備往往受到干擾，為了規(guī)避干擾因素，我們分析電氣設(shè)備的干擾源，且實施有效的抗干擾措施，從而真正加強煤礦選煤廠的電氣設(shè)備管理工作。本文主要分析了煤礦選煤廠電氣自動控制的干擾因素，即非電磁干擾與電磁干擾，然后提出了抗電源、抗變頻器、抗接地、抗布線的干擾以及軟件抗干擾的措施。

關(guān)鍵詞：選煤廠? 電氣? 抗干擾? 因素

中圖分類號：TD94? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2021）02（a）-0055-03

Analysis of electrical anti-interference measures in Coal Preparation Plant

Kong Qingzhu

（Yanmei Mining Engineering Co.， Ltd.， comprehensive machinery installation and removal center， Zoucheng， Shandong Province， 273500 China）

Abstract： In today's more and more attention to environmental protection， coal preparation plant more and more widely used high-power， automation， heavy electrical equipment， which greatly improves the efficiency and quality of coal preparation. However， electrical equipment in coal preparation plant is often disturbed. In order to avoid interference factors， we analyze the interference source of electrical equipment， and implement effective anti-interference measures， so as to truly strengthen the management of electrical equipment in coal preparation plant. This paper mainly analyzes the interference factors of electrical automatic control in coal preparation plant， that is， non electromagnetic interference and electromagnetic interference， and then puts forward the measures of anti power supply， anti inverter， anti grounding， anti wiring interference and software anti-interference.

Key Words： Coal preparation plant; Electrical; Anti-interference; Factors

近年來，基于持續(xù)提高科技水平，煤礦選煤廠的電氣自動化水平提升，這大大減輕了勞動強度和增加了生產(chǎn)效益。然而，選煤廠電氣設(shè)備存在干擾問題，這不利于生產(chǎn)安全性的提升。電氣設(shè)備受到干擾往往表現(xiàn)為噪音太大、信號失真等現(xiàn)象，這不但會降低生產(chǎn)效率，而且較易導(dǎo)致安全生產(chǎn)隱患，從而不利于選煤廠的穩(wěn)定與安全運行，這就要求積極探究電氣設(shè)備干擾源，從而實施有效的應(yīng)對措施。

1? 煤礦選煤廠電氣自動控制的干擾因素

選煤廠自動控制系統(tǒng)的特點是線路長、類別多、復(fù)雜化、控制對象廣等，并且，高頻感應(yīng)加熱、電力網(wǎng)絡(luò)和電氣設(shè)備等都會形成磁場或電場，這導(dǎo)致控制系統(tǒng)處于復(fù)雜的電磁環(huán)境條件下。另外，控制系統(tǒng)受到化學(xué)腐蝕、物理振動等要素的制約。為此，選煤廠電氣自動控制的干擾因素為非電磁干擾（主要是振動）與電磁干擾。

1.1 非電磁干擾因素

一是機械振動因素。閉合一次場地機械觸點后基于振動制約形成多次抖動，這樣PLC控制器錯誤以為多次閉合觸點，采集多次數(shù)值（掃描周期）加以運算，這樣錯誤指令被控制系統(tǒng)發(fā)出。二是變送器、儀表故障因素。倘若介質(zhì)、煤塵形成的觸點不良接觸，那么儀表和變送器將呈現(xiàn)異常運行或非電量偏差大的現(xiàn)象。三是線路老化及機械影響因素?；诰€路老化、機械拉扯等制約，信號傳輸線導(dǎo)致間斷傳輸信號，難以向控制系統(tǒng)實時傳送場地信號，系統(tǒng)控制錯誤形成。

1.2 電磁干擾因素

電磁干擾即迅速改變的電流使可變磁場形成于電氣設(shè)備附近，且形成電磁輻射，從而使電氣設(shè)備薄弱位置的電位差形成，最終疊加影響電氣設(shè)備信號。一是變頻器諧波干擾因素。變頻器為直流和交流的組成，工頻交流電壓基于變頻器的影響以濾波和整流的形式形成可靠直流電壓，然后受到微處理器的影響，通過可控硅回路的逆變獲得相應(yīng)頻率交流電壓。在這個過程中關(guān)斷和開通開關(guān)元件（可控硅和二極管等）可使高次頻波形成于變頻器輸出測以及輸入側(cè)，從而對輸入供電系統(tǒng)進行干擾。并且電磁干擾（對控制系統(tǒng)通訊和電子設(shè)備的干擾）形成，這導(dǎo)致PLC檢測的開關(guān)以及模擬信號失真，設(shè)備誤動作形成，最終自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行受阻。二是電源干擾因素。通常電氣自動控制系統(tǒng)應(yīng)用工頻交流電源（電網(wǎng)以整流和降壓獲得），因為受到大容量電氣設(shè)備與電網(wǎng)啟停的制約，交流電壓的尖峰脈沖、浪涌電壓、高頻成分形成比較大的波動。三是線路干擾因素。針對電氣自動控制系統(tǒng)而言，場地一系列限位觸點、配電盤接觸器等要求很多傳輸線，因為控制設(shè)備跟其存在較大距離，所以存在較長的傳輸路線，當傳輸控制以及檢測信號時，外部的干擾形成，倘若電網(wǎng)結(jié)合儀表電源和變送其串入干擾或開斷感應(yīng)負載時存在波動干擾，那么I/U信號異常形成，這使檢測精度減小，甚至使元器件受到損壞。四是接地系統(tǒng)干擾因素。倘若屏蔽電纜屏蔽層應(yīng)用兩端接地形式，那么一系列接地點不均勻分布電位，各個接地點形成的電位差導(dǎo)致閉合回路形成于大地、屏蔽層、接地線，感應(yīng)電流形成于電纜屏蔽層，結(jié)合芯線和屏蔽層的耦合，信號回路受到干擾。倘若在一點接地系統(tǒng)中不正確地實施多點接地，那么嚴重的干擾信號將會形成。

2? 煤礦選煤廠電氣自動控制抗干擾措施

為了保障煤礦選煤廠的穩(wěn)定與安全運行，應(yīng)結(jié)合一系列干擾源的種類和形成原理進行分析，然后實施有效的抗干擾措施。通常來講，盡管具備較多抗干擾的措施，可是往往都基于軟件和硬件兩個環(huán)節(jié)應(yīng)對，其中最為基礎(chǔ)的措施是硬件抗干擾，因此為了實現(xiàn)抗干擾的效果，應(yīng)統(tǒng)一“抗”及“防”，然后以此為前提條件，煤礦選煤廠應(yīng)排查場地安全隱患，加強場地安全管理，保障有效落實電氣設(shè)備的維護及管理責任，這樣才可以由根源上真正優(yōu)化和完善。

2.1 抗電源干擾

一是結(jié)合專門的穩(wěn)壓設(shè)備給PLC供電，將隔離變壓器（1：1）增加于PLC電源端子前，濾波器在隔離變壓器前使用且連接系統(tǒng)電源。將雙絞線應(yīng)用于PLC跟隔離變壓器之間，以使電源線外部干擾因素減少。微處理器是PLC控制系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，在控制系統(tǒng)工作之前以多級微波方式處理微處理器，這樣能夠使微處理器的適應(yīng)能力提升，減小由于不穩(wěn)定電流和電壓因素形成的制約。二是將交流電接入PLC控制系統(tǒng)時盡可能使用短引線，引線接口位置盡可能跟低通濾波器和變壓器相接近，以使電源干擾顯著減少。三是以帶屏蔽層的隔離變壓器對PLC控制系統(tǒng)供電，能夠?qū)夥迕}沖和浪涌電壓進行阻止，從而防范靜電感應(yīng)及高頻干擾影響。

2.2 抗變頻器干擾

變頻器抗干擾重點實施下面的一些手段：一是隔離。結(jié)合隔離變壓器給通訊以及電子設(shè)備供電，結(jié)合信號隔離器對弱電信號（4～20mA模擬量等）予以隔離。由電路上隔離較易受到干擾環(huán)節(jié)及干擾源，將它們間存在的電的聯(lián)系切除。二是濾波。將交流電抗器接入變頻器輸入側(cè)（如圖1所示），使高頻擾動得以平滑，對諧波電流進行控制。將電路濾波器應(yīng)用于變頻器輸出側(cè)，避免電機絕緣受到浪涌電壓的傷害，減少遠距離配線和并列運行很多電動機形成的漏點現(xiàn)象。

三是接地和屏蔽。電機跟變頻器之間的電纜以穿鋼管敷設(shè)或使用鎧裝電纜，電纜兩端屏蔽層連接電機和變頻器接地，確保鋼管接地的穩(wěn)定性。以屏蔽電纜充當變頻器控制的信號電纜，這樣能夠使高次諧波電壓干擾減小。以屏蔽鎧裝電纜或屏蔽電纜充當控制弱電壓、弱電流信號（接近開關(guān)、傳感器等）的電纜，確保電纜屏蔽層兩邊接地。務(wù)必有效連接變頻器接地端子，確保接地線的短粗。

2.3 抗接地干擾

自動控制系統(tǒng)需結(jié)合信號電流及電壓大小建構(gòu)單獨的接地系統(tǒng)，當選煤廠運行正常時，其主機需安裝一個單獨接地設(shè)備，為了防范回路中干擾的形成，務(wù)必保證在相同點連接接地系統(tǒng)，以獨立接地線向接地極引一系列部件核心接地點，接地系統(tǒng)單端接地如圖2所示，一是需要確保一系列電路接地線盡量地短。二是在具備條件時盡量以粗導(dǎo)線設(shè)計地線，以使一系列電路的電位差降低，并且結(jié)合電流大小根據(jù)比重增加總線、干線、支線截面。三是需確保低電平子系統(tǒng)跟總接地線靠近，高電平系統(tǒng)跟總接地線遠離。信號源接地情況下需在信號側(cè)使屏蔽層接地;接頭在信號線中間存在時，需牢固連接屏蔽層且實施絕緣處理，務(wù)必防范多點接地。

2.4 抗布線干擾

一是科學(xué)布線及安裝?？刂破鳎≒LC等）需跟強干擾源（電焊機、大型動力設(shè)備等）與大容量變頻設(shè)備相遠離。控制系統(tǒng)在線路敷設(shè)中務(wù)必兼顧輸出有源信號跟輸出無源信號間的彼此影響，在布線中務(wù)必分開敷設(shè)兩種信號源線路，且結(jié)合絕緣層予以隔離。二是電動機控制回路的設(shè)計結(jié)合啟停按鈕、外部接觸器、隔離繼電器隔離干擾。

2.5 軟件抗干擾

由于選煤廠基本應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)，因此能夠基于PLC程序上設(shè)計控制系統(tǒng)以抵抗干擾，常用措施如下所述：一是延時法。接近開關(guān)與壓力傳感器等儀表在振動與電磁干擾條件下會形成不正確信號，可對輸入的數(shù)字以及模擬信號延時辦法進行處理。倘若信號不間斷時間在1s以上，那么充當有效數(shù)據(jù)在PLC讀入;倘若信號不間斷時間在1s以內(nèi)，那么將此干擾值舍棄，從而很好地防范控制系統(tǒng)誤動作。二是數(shù)字濾波法。轉(zhuǎn)變場地模擬信號為數(shù)字信號，結(jié)合數(shù)字濾波器處理，以使噪音信號消除及得到有效信號。針對幅度較大的干擾系統(tǒng)的處理，能夠?qū)嵤跋薹ā?，即多次不間斷對信號實施采樣處理，倘若采樣值（某一次）顯著超過其它數(shù)值，那么舍棄此信號值。針對在相應(yīng)范圍多次變化的數(shù)值（壓力、液位、流量等）實施“算數(shù)平均值法”，即以平均值（多次對數(shù)據(jù)采樣獲得）充當此值。針對改變較小的溫度等信號值，能夠不間斷進行三次采樣，且保留中間數(shù)值。另外，在抗干擾中還能夠應(yīng)用軟件狗定時和故障監(jiān)測程序以及初始化的重復(fù)等措施。

3? 結(jié)語

綜上所述，對于煤礦選煤廠電氣自動控制系統(tǒng)的抗干擾而言，上述抗干擾措施的實施能夠很好地控制大部分的干擾源，且實現(xiàn)了理想的成效，確保了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定與安全，從而提升了選煤廠的生產(chǎn)效率。并且，基于持續(xù)建設(shè)和發(fā)展的智能化、信息化選煤廠電氣自動控制系統(tǒng)影響下，選煤廠會使用越來越復(fù)雜的工藝流程，這對電氣自動控制系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定運行標準提升，因此怎樣消除或控制干擾因素、確保選煤廠的高效生產(chǎn)，這要求煤礦選煤廠所有工作者一起探究和繼續(xù)努力。

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