化仪表干扰原因及抗干扰策略的研究

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　　【摘  要】随着电子自动化技术的不断发展，自动化仪表系统已经在石油石化行业中逐步应用起来，仪表系统的稳定性、可靠想将直接影响石油石化的安全生产、产品质量，影响到企业效益。由于实际生产过程自动化仪表工作环境复杂，会引发各种干扰情况，导致准确度降低，所以，为了更好避免干扰，提高仪表可靠性，本文对自动化仪表干扰原因及抗干扰策略进行研究。
　　【关键词】自动化仪表;干扰原因;抗干扰策略
　　中图分类号：TQ056       文献标识码：A
　　引言
　　在工业生产中，其环境可能存在较为复杂且恶劣的现象，难以为仪表控制系统提供较为便利的空间，所以我国工业企业应当加强对仪表控制系统的关注，避免使其出现信息传输有误的问题，只有这样才能保证仪表控制系统的精准度以及稳定性。
　　1自动化仪表技术概述
　　自动化仪表具有报警、控制、记录以及显示等功能的多样化设备，自动化仪表作为核心部件，由显示器、变送器以及传感器组成，主要的仪表有温度、物料、流量、过程性自动化仪表，在石油石化运行中，温度仪表主要是热电偶和热电阻等，特殊的电偶有防爆热电偶、多点热电偶、耐磨热电偶等，压力仪表主要对石油石化压力进行测量，石油石化工业上使用的自动仪表有环保仪表、压力仪表、工业自动化仪表、电工仪表等。环保仪表主要应用于环境监测和质量检测。
　　2自动化仪表干扰类型
　　2.1电和磁干扰
　　在生活的周围是存在着电场和磁场，一旦这两者之间发生变化之后，对于仪表自控系统就会产生不小的影响，比如说干扰电压的产生，进而影响仪表自控系统的合理使用。
　　2.2机械干扰
　　受到机械振动或者是冲击的影响，导致仪表或者是相关装置中的电器元件出现振动、变形等现象，进而引发连接线的位移、指针发生指动等而造成应用仪表自控系统进行测量的不准确。
　　2.3热干扰
　　无论是设备还是元器件，一旦开始运转就会产生热量而引起温度的波动，以及也很容易受到外界环境温度的变化而引起仪表和装置中电路元件的参数发生变化。
　　2.4光干扰
　　身处于地球之上，不可避免的要进行阳光的照射，由于在仪表自控系统之中是存在很多半导体元件，或多或少会受到阳光的作用而改变自身的导电性能，既会引发电势的变化，又会引起电阻的改变，进而影响到仪表自控系统的正常运转。
　　2.5湿度干扰
　　湿度因素更多的是属于外界因素，无论是湿度的增加还是湿度的减少，会对电阻、电介质、电容量等方面产生着不小的影响，从而影响仪表自控系统的有效应用。
　　2.6化学干扰
　　这一干扰顾名思义，就是受到化学用品或者是其他腐蚀性的影响，在此基础上产生化学反应，不仅会毁坏相关的设备，造成无法使用，而且也会产生一定的化学反应，进而影响仪表自控系统的正常运转。
　　2.7射线辐射干扰
　　这一干扰是由于电磁波的产生，以及气体的电离，导致金属无法保留住电子，影响了多个方面的进步与发展。
　　3自动化仪表干扰原因分析
　　石油石化自动化仪表的应用，大大提升了生产效率和自控能力，自动化控制仪表具有自动编程的能力，简化了仪表控制电路，提高了自控效果，同时在使用中具有记忆功能，进行算数和逻辑运算，达到数据处理效果，更好的解决生产问题，为生产提供技术保障。但是，在生产过程中，难免会受到外部信号的干扰，导致自动化仪表信号传输不好，引起误差，导致自动控制程序受控。外部干扰出现测量误差，损坏仪表内部结构，促使生产过程中断，所以，及时处理分析石油石化自动化仪表干扰情况十分必要，才有有效的措施，能够充分发挥智能化仪表的使用，提高生产安全性。（1）自动化仪表在使用过程中，因为容易受到漏电电阻引发的干扰，供电线路引起干扰，影响了仪表测量的精准度，另外，受到电磁感应影响，极易引发自动化仪表出现故障，干扰信号和测试信号叠加，影响了测量精度，如果此种情况得不到及时的解决，必然会影响生产工序的安全问题，引发产品质量问题，所以解决干扰问题，才能提升石油石化自动化声场效率。（2）干扰源的干扰机制。自动化仪表测控信号一般要传输弱点信号，所以，在传输过程中会受到磁场、电场干扰，干扰源主要包含装置设备内的电器设备和动力电缆产生的辐射干扰以及仪表系统电源线、信号引线、接地等系统外引线的干扰。（3）在自动化产品生产过程中，涉及到的设备较多，例如交流电动机、电网和变压器等，所有涉及到的自动化设备都会在一定程度上对自动化磁场造成比较严重的影响，使得自动化仪表测量结果不够精准，导致策略结果无法满足自动化实际需求。在磁场干扰状态下，强度一旦上升到一定程度，则会使得输出端口出现问题，无法确保仪表可以正常工作。在自动化生产中，不但设备会对其造成影响，高压涉笔变压器等也会对仪表测量和工作造成严重影响，使得仪表回路中出现电容。当自动化仪表中出现电容时，会迅速切开连接操作，使得仪表连接处出现一定火花，影响其在自动化生产中的正常工作状态。（4）地面电流指大地中能够进行流动的电流，这种电气设备自身不具备良好绝缘性，一旦仪表周围出现了功率比较大的电气设备后，仪表将出现严重漏电现象，导致地面电流在不同地位位置上出现比较严重的电位差。在自动化生产工作者中出现多种信号共同输出时，因绝缘材料自身存在老化现象，将出现严重漏电情况，对传输效率造成比较严重影响，使得自动化生產中仪表无法正常运转和工作。仪表在正常工作中，一旦在现场中检测出了220V的电压对其进行大量供电，就会出现短路情况，使得设备严重烧坏。
　　4自动化仪表抗干扰策略
　　4.1屏蔽
　　由于信号干扰是看不见、摸不到的干扰，所以工业企业若是想要减少它们的影响，那就应当采用信号屏蔽的方式进行[7]。工业企业应当引入先进的屏蔽设备，实现对干扰信号的屏蔽处理。通过仪器使得正常信号与干扰信号进行隔离，防止二者彼此产生影响，从而让正常信号发挥自身的效用，实现对数据的传输。屏蔽设备主要包括电路盒子、信号线等，工作人员通过金属导体将仪表自动控制系统包围，能够使得电流得到有效的抑制。通常来讲，正常信号与干扰信号有着较大的差异，它们的电流性噪音超声有所不同，所以工业企业应用这一方式，能够有效实现对电磁干扰信号的屏蔽。针对仪表自动控制系统在应用过程中出现的静电感应，工业企业也可以应用屏蔽方式进行解决，具体来讲即对电缆进行屏蔽。 　　4.2隔离
　　隔离法的采用就是通过利用放大器的浮空，进而对于相应的电磁干扰进行相应的阻止，通过将相应的绝缘材料放置在化工仪表与放大器的中间，这样对于放大器以及仪表进行有效隔离，通过这种隔离就能对于一些干扰电压的影响降低，同时这种方法也是预防地面漏电的关键方法。在相应的自动化仪表在进行正常的工作过程中，很多时候会收到一些大功率电器设备产生的相应的电源干扰，对于这些干扰因素的存在，也可以采用此种隔离方法，通过提升相应放大器的高度，将自动化仪表进行有效的隔离出来，从而消除相应的大功率设备所产生的电源干扰。
　　4.3接地
　　接地法也可以减少相应的化学仪表的干扰因素，这种方法的采用主要有两种方式，通常，在1～10MHz的范围内，相应的人员就可以通过采用单点的接地法，同时注意将接入地面的线长一定要控制在波长的1/20以下，这样做的主要目的就是为了避免相应的电流会产生泄漏的现象。第二种方式就是利用多个地面接入仪表的信号线，这样方式需要在地面接口进行相应合理的选择进行电流的合理分担。在自动化的生产过程中，经常还会出现相应的自动化仪表的显示方面的问题，比如：有的自动化仪器出现了回零现象以及显示值波动问题的存在，对于这种问题的存在的主要原因可能是由于相應的自动化仪表的安装方式是分体的，相应的传感器有时会安装在竖井当中，这样当一些雨水天气出现时，就会产生相应的积水现象的产生，大量的积水浸泡就会造成相应的线圈电阻的降低，从而影响相应化学仪表的正常使用。针对这种现象的存在首先需要做的工作就是打开传感器的接线盒，对于其中存在的潮湿气体进行有效的排除，然后在利用一些风干设备对于其中的水汽进行相应的驱除，保证其绝缘的电阻达到最佳的状态，而后利用相应的胶布对于接线盒进行相应的封住工作，从而保证整体自动化仪表的正常工作。
　　4.4浮空
　　所谓的浮空，顾名思义，指的就是应用在仪表自控系统上的输入信号放大器公共线，既不接机器又不接大地，处于一种浮空的状态来降低干扰因素带来影响的一种措施，由于输入信号放大器作为仪表自控系统的一个重要组成部分，本身具有两层绝缘屏蔽体，在使用浮空这一措施之后，信号放大器的两个输入端就会实现既不接机器又不接大地，使得屏蔽层与大地之间都没有相互的关系，通过这一个方式的采取，就切断了电位差对系统所影响的通道，从而降低了干扰的影响力度。
　　4.5滤波
　　仪表自控系统的防干扰措施，第二个层面表现在合理应用滤波措施，由于滤波措施也是降低干扰因素带来影响的一种有效措施，针对这一措施在仪表自控系统中的应用，首先从对这一措施的概念入手，滤波措施是在立足信号和噪声频率分布范围的基础之上将响应频道的滤波器接入到信号传输通道之中，尽可能的滤去所产生的噪声，以此来充分发挥抑制干扰因素的作用。以生活中的实际例子作为佐证来论证滤波措施在仪表自控系统中的有效运用，在生活水场中的仪表波动一般所采用的方法是滤波电容的方法，但是根据实际的结果却显示并没有很大的效果，原因在于变频器使用的供电回路内产生波动较大的频率干扰，为了能够在使用过程中彻底消除干扰因素的影响，可以利用合成装置DCS中进口UPS，为仪表自控系统提供电源，以此来实现消除干扰的目的。通过这一生活中的例子可以发现滤波措施的应用，一般是在交流电源进线中间插入一个防干扰的滤波器，以此来防止交流电源的噪声通过电源线进入到电测仪器之内，通过这一形式的采取，在一定程度上降低干扰因素的影响。除了滤波措施的采取之外，其实还可以采取的另一个措施为电磁屏蔽和隔离的措施，电磁屏蔽指的就是利用导电性能良好的金属材料做成屏蔽层，通过高频干扰电磁场在金属内部产生涡流磁场来抵抗高频干扰磁场的影响，以此来达到抑制干扰的一项有效措施，合理应用到仪表自控系统的防干扰过程中，有利于发挥不小的作用。
　　结束语
　　综上所述，自动化仪表干扰问题是一个多变复杂的问题，在解决干扰问题的时候，要综合考虑石油石化行业生产过程，尽量减少干扰源、干扰途径以及增加抗干扰仪表设备等方式提升抗干扰能力，合理有效地制定抗干扰解决方案，保证自动化仪表的正常运行。
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　　（作者单位：中国石化管道储运有限公司邹城输油处临邑输油站）
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