某船水密門遙控板受霧笛系統(tǒng)干擾的技術(shù)分析

劉順國

摘? ? 要：為滿足電磁兼容性要求，常常采取屏蔽、隔離、濾波、接地等措施來抑制干擾。但盡管如此，在系泊和航行試驗過程中，還是經(jīng)常發(fā)現(xiàn)設(shè)備功能受電磁干擾的影響，需要進一步采取相應(yīng)的抗干擾措施。本文介紹某船水密門遙控板受霧笛系統(tǒng)干擾的解決過程，從干擾造成的現(xiàn)象入手，結(jié)合設(shè)備間的關(guān)系，分析所有可能造成干擾的原因，并采取相應(yīng)的抑制措施，逐一進行試驗驗證，找到合理的解決方案。

關(guān)鍵詞：抑制;干擾;感性負載;續(xù)流二極管;濾波器

中圖分類號：U671.91 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A

Technical Analysis of Ship Watertight Door Remote Control Panel Interfered by Fog Horn System

LIU Shunguo

（ Hudong-Zhonghua Shipbuilding（group） Co.， Ltd.， shanghai 200129 ）

Abstract： In order to comply with electromagnetic compatibility requirements， shielding， isolation， filtering， grounding and other measures are often adopted to suppress interference. However， during mooring test and sea trail， it is often found that the equipment function is affected by electromagnetic interference， requiring further anti-interference measures. This paper expounds the solution process of the ship watertight door remote control panel interfered by the fog horn system. Starting with the phenomenon caused by the interference and combining with the relationship between the equipment， this paper analyzes all the possible causes of the interference， takes the corresponding suppression measures， carries on the test and verification one by one， and finds a reasonable solution.

Key words： Suppression; Interference; Inductive load; Freewheeling diode; Filter

1? ? ?前言

船舶各系統(tǒng)設(shè)備完成系泊試驗和航行試驗檢驗項目并消除所有缺陷，是交付船東使用的前提條件。但是，在試驗過程中往往會發(fā)現(xiàn)很多問題，比如設(shè)備布置合理性、安裝合理性、供電合理性、功能合理性、協(xié)調(diào)性、穩(wěn)定性、性能指標(biāo)等。

電磁干擾對設(shè)備正常工作造成影響，解決起來也往往比較困難。按照電磁兼容性要求，電氣和電子設(shè)備的功能不得受到電磁能量的影響。盡管在系統(tǒng)設(shè)計和施工工藝上采取了許多措施，減少干擾源與易受干擾設(shè)備之間的傳輸路徑的耦合，減少干擾源上的干擾因素，降低受干擾設(shè)備對于干擾的敏感度，但還是會有個別設(shè)備電磁兼容性達不到實際使用的要求。在多系統(tǒng)協(xié)調(diào)性試驗時，設(shè)備之間的干擾影響就可能表現(xiàn)出來，影響到設(shè)備的正常功能。干擾影響一旦發(fā)生，很難立即準(zhǔn)確定位其干擾源，需要設(shè)計人員對干擾現(xiàn)象進行跟蹤、處理、分析，找到可能存在的各種干擾源，采取必要的抑制干擾措施，通過試驗驗證，確定最終的解決方案。盡管每個設(shè)備受干擾影響的現(xiàn)象不盡相同，解決方案也不相同，但分析、處理過程往往有規(guī)律可循。本文就某船試驗過程中，水密門遙控板受霧笛系統(tǒng)干擾的解決過程總結(jié)出來，供大家參考。

2? ? ?某船干擾現(xiàn)象原因分析

2.1? ?干擾現(xiàn)象

在某船航行試驗時，發(fā)現(xiàn)當(dāng)按下霧笛按鈕時，駕控臺水密門遙控板上的12扇水密門 “未關(guān)閉”指示燈發(fā)生閃爍、蜂鳴器報警的現(xiàn)象，同時還反饋某狀態(tài)指示板發(fā)生多次元器件燒壞現(xiàn)象。

為了分析上述水密門遙控板受干擾和某狀態(tài)指示板元器件燒壞現(xiàn)象，首先要找到霧笛系統(tǒng)、水密門遙控板與某狀態(tài)指示板之間是否存在某種物理關(guān)系。經(jīng)檢查設(shè)備的系統(tǒng)圖，這三個設(shè)備之間僅有供電電源上的聯(lián)系，沒有信號上的關(guān)系，供電關(guān)系如圖1所示。

從圖1可以看出：水密門遙控板和霧笛控制面板的兩路電源（AC220 V和DC220 V）分別來自于助航分電箱和直流分電箱，該直流分電箱還給霧笛電磁閥和狀態(tài)指示板供電。因此初步確定霧笛系統(tǒng)通過供電回路對水密門遙控板造成了干擾和狀態(tài)指示板元器件燒壞。

2.2? ?原因分析

正常情況下，霧笛系統(tǒng)、水密門遙控板和狀態(tài)指示板均能正常工作，僅當(dāng)使用霧笛時才會出現(xiàn)水密門遙控板誤報警現(xiàn)象，初步確定與霧笛電磁閥的通斷有關(guān)系，并結(jié)合霧笛系統(tǒng)、水密門遙控板和狀態(tài)指示板之間的內(nèi)在聯(lián)系，進行如下技術(shù)分析和試驗：

（1）霧笛電磁閥絕緣電阻測量

現(xiàn)場測量霧笛電磁閥的對地絕緣電阻大于20 ΜΩ，滿足試驗大綱的要求，可排除絕緣電阻可能造成的影響;

（2）交、直流供電的影響

根據(jù)水密門遙控板和霧笛系統(tǒng)的供電關(guān)系，在助航分電箱和直流分電箱上分別控制其供電開關(guān)的合閘/分閘，進行如下試驗：

① 水密門遙控板AC220 V+DC220 V供電、霧笛系統(tǒng)AC220 V+DC220 V供電時，按下霧笛按鈕，水密門遙控板上的水密門“未關(guān)閉”狀態(tài)指示燈發(fā)生閃爍、蜂鳴器報警;

② 水密門遙控板DC220 V供電、霧笛系統(tǒng)AC220 V+DC220 V供電時，按下霧笛按鈕，現(xiàn)象同上;

③ 水密門遙控板DC220 V供電、霧笛系統(tǒng)DC220 V供電時，按下霧笛按鈕，現(xiàn)象同上;

④ 水密門遙控板AC220 V供電、霧笛系統(tǒng)DC220 V供電時，按下霧笛按鈕，無上述現(xiàn)象。

從上述試驗結(jié)果來看，只要按下霧笛按鈕，即霧笛電磁閥通電工作且水密門遙控板接通DC220 V電源，就會發(fā)生干擾現(xiàn)象，這進一步確定了霧笛電磁閥是直接造成干擾現(xiàn)象的根源。

（3）霧笛電磁閥感性負載的影響

對于感性負載，當(dāng)斷開其電源時，將在電感線圈兩端產(chǎn)生高于電源電壓幾倍乃至幾十倍的反向瞬時電動勢，這種因電磁感應(yīng)而產(chǎn)生的脈沖電壓不僅能使控制器件的觸點間產(chǎn)生電擊穿，出現(xiàn)飛弧放電現(xiàn)象，而且能使其它電子儀表或元件性能惡化甚至損壞，大大降低其壽命。為此，通?？梢栽诟行载撦d的線圈上并接一個續(xù)流二極管，以消除反向瞬時電動勢可能造成的影響。

本船的霧笛控制板和霧笛，分別由兩個廠商供貨。經(jīng)查資料，在霧笛控制器和霧笛電磁閥上，均沒有安裝用以消除電磁閥反向瞬時電動勢的續(xù)流二極管。而按照常規(guī)設(shè)計，都要求在霧笛控制板上的霧笛電磁閥電源輸出端，增設(shè)續(xù)流二極管，如圖2所示。

為了驗證感性負載和續(xù)流二極管對干擾現(xiàn)象的影響，進行如下試驗：

① 霧笛電磁閥并接續(xù)流二極管后，水密門遙控板AC220 V+DC220 V供電、霧笛系統(tǒng)AC220 V+DC220 V供電，按下霧笛按鈕，水密門遙控板上的“未關(guān)閉”指示燈發(fā)生閃爍、蜂鳴器鳴響報警，干擾現(xiàn)象依然存在;

② 用電阻性負載（如燈泡等）替代霧笛電磁閥，水密門遙控板AC220 V+DC220 V供電、霧笛系統(tǒng)AC220 V+DC220 V供電時，按下霧笛按鈕，無上述現(xiàn)象。

通過上述試驗，可以確定霧笛電磁閥感性負載是造成干擾現(xiàn)象的根源，并接續(xù)流二極管還不能解決對干擾現(xiàn)象的影響，說明還有其它的問題存在。

霧笛電磁閥與狀態(tài)指示板的DC220 V電源通過電纜和直流分電箱連接在一起，通過并接的續(xù)流二極管消除了霧笛電磁閥反向瞬時電動勢對該狀態(tài)指示板造成的影響，解決了其元器件多次燒壞的問題。

（4）水密門控制板內(nèi)兩路電源轉(zhuǎn)換電路的影響

為什么霧笛電磁閥的通斷會對水密門控制板造成干擾，需要對水密門控制板的兩路電源轉(zhuǎn)換電路加以研究。水密門遙控板兩路電源轉(zhuǎn)換原理圖，如圖3所示。

由圖3可以看出，水密門遙控板內(nèi)部電源回路，是將AC220 V電源輸入和DC220 V電源輸入均通過電源模塊轉(zhuǎn)換為DC12 V電源輸出，其正極通過二極管并在一起，負極共用。這是常規(guī)的雙電源供電做法，但這種情況下兩路電源實際上不能做到真正意義上的物理隔離。當(dāng)DC220 V電源回路受到較強干擾時，會影響到電源模塊共同的輸出端，從而導(dǎo)致水密門遙控板的單片機復(fù)位，從而產(chǎn)生得電報警的現(xiàn)象。

當(dāng)按下霧笛按鈕時，相當(dāng)于霧笛電磁閥線圈并接在水密門的DC220 V輸入電源上，其感性負載的性質(zhì)，影響到了電源模塊的輸出端。

為了驗證上述分析，在水密門遙控板DC220 V電源輸入端加裝直流濾波器。按下霧笛按鈕，水密門遙控板未受到干擾影響，這說明濾波器很好的抑制霧笛電磁閥工作時對水密門遙控板DC220 V回路的干擾，起到了理想的效果。

3? ? ?解決措施

通過對水密門控制板受干擾現(xiàn)象的分析和試驗驗證，確定了相應(yīng)干擾源，并采取了相應(yīng)的抗干擾措施：

（1）在霧笛控制板上霧笛電磁閥的電源輸出端，增加續(xù)流二極管以及電阻和電容組成的吸收電路，封裝成模塊。用于消除霧笛電磁閥斷開控制電源時，在線圈兩端產(chǎn)生的瞬時電動勢對其他設(shè)備造成干擾;

（2）在水密門遙控板DC220 V電源輸入端增加一個直流濾波器，用于抑制霧笛電磁閥感性負載對水水密門遙控板DC220 V回路的干擾;

（3）在水密門遙控板AC220 V電源輸入端增加一個交流濾波器，提高其抗干擾能力，應(yīng)對船用復(fù)雜的電磁環(huán)境。

通過上述措施，在該系列船上多次驗證和長期使用，霧笛系統(tǒng)對水密門遙控板干擾和某狀態(tài)指示板元器件燒壞現(xiàn)象，得到了徹底的解決。

4? ? ?結(jié)論

霧笛系統(tǒng)對水密門遙控板的干擾和引起某狀態(tài)指示板元器件燒壞的問題，通過技術(shù)分析、試驗驗證和相應(yīng)措施，使問題得到了解決。

本船還有兩個設(shè)備同樣出現(xiàn)電源干擾現(xiàn)象，通過對比發(fā)現(xiàn)都有一個共同特點：

（1）設(shè)備都是一路AC220 V電源輸入和一路DC220V電源輸入;

（2）兩路電源經(jīng)電壓轉(zhuǎn)換后進行不間斷切換，采用共N電路設(shè)計。

DC220 V電制是船舶電源中不常見的，其電壓轉(zhuǎn)換也有別于交流電源。DC220 V一般通過電源轉(zhuǎn)換模塊或固態(tài)電路進行降壓，在兩路不間斷轉(zhuǎn)換時，不可采用共N的轉(zhuǎn)換電路，需采取物理隔離，否則會引起電源間的干擾現(xiàn)象。

參考文獻

[1] 徐小東. 電氣系統(tǒng)感性負載干擾的成因及抑制方法[J]. 建筑機械，2001[5].

[2] 許士真，白連平，張利軍等. 分?jǐn)喔行载撦d給單片機帶來的干擾及其抗干擾措施[J]. 電氣傳動自動化，2004[1].