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摘要：
随着冶金行业自动化程度的飞速发展，大量的仪器仪表在冶金过程中投入使用。虽然这些仪器仪表都进行了抗干扰设置，但是由于各种原因，在使用过程中仍然会受到各种各样的干扰信号，对测量监控工作造成了很大的影响。本文就马钢二铁4#高炉热风炉项目中仪表受到干扰进行分析说明，并提出了解决办法；同时展开分析仪表在使用过程中受到的干扰类型及干扰源的存在及其特性；最后提出了几点抗干扰的有效措施，希望可以对相关的技术人员提供一些有价值的参考资料。
关键词：
冶金仪表；干扰信号；抗干扰系统设计
0引言
在马钢二铁4#高炉热风炉项目调试过程中，助燃风机的测振仪表由于现场的安装和工作环境的复杂性、电源波动、仪表自身的质量还不是很完美及其他未知因素的干扰等多种原因，导致了仪表的工作稳定性大大降低，仪表读数的精确性受到很大影响，调试故障频发，给风机的安全运行带来了重大隐患。经过如下处理方法，解决了上述问题，保证风机稳定安全地运行。第一，对测振仪表本身进行更换；第二，对轴承进行清洗；第三，对仪表安装距离的调整。为防止各种干扰对设备产生不利影响，保证系统可靠地运行，下面就仪表使用过程中受到的干扰类型及干扰源进行全面地分析说明，并提出了几点抗干扰的有效措施。
1干扰信号的常见类型
1.1电磁感应造成的干扰
在冶金厂的工作现场存在很多电感或者变压器，当这些设备出现漏感的情况，就有可能造成由于磁感线穿过电路时出现电磁感应的现象，在干扰电路中产生不可控的干扰电流。即使是有2个回路电路相隔比较近时，也有可能会产生电磁效应。其中1个电路由于电流的变化产生电磁的变化，另1个电路由于在电磁场的变化而产生1个感应电流。在电路中，由于信号传输回路引起的干扰电压服从正态分布，且可以计算出，但是由于其变化不可控，造成对在测量过程中无法对这部分干扰进行有效地消除，从而对测量监控造成了一定的难度，也大大降低了仪表读数的准确性，无法为工作过程提供有效的数据信息。
1.2静电感应造成的干扰
在仪器的使用过程中，如果由于电器元件出现问题，就有可能出现电荷在回路电路的电器元件上进行储存，并且当电荷量达到一定值的时候，会自己产生发电的情况，这种情况就成为“静电效应”。这样干扰的危害不仅仅局限于对测量准确性的影响，甚至对整个电路也会产生破坏性的影响，因为当电荷量过高时，会产生比较高的电压，在高电压的影响下，电路中的电流会发生大幅的突变，对于整个电路的影响是十分致命的。需要认识到这种干扰虽然不是持续性的，往往发生在一段时间内，但是其危害却十分巨大。
1.3设备本身造成的误差干扰
所有的仪表元件在生产过程中都要进行测试和标定工作，这也就意味着假如标定不是很准确的话，在以后的使用过程中就会产生持续的误差干扰。标准器件误差、装备误差和附件误差[1]都属于测量误差。因此，在使用过程中假如存在这样的干扰，在仪器的整个使用过程中，都会一直影响测量监控工作。虽然很多技术人员在仪表使用过程中会对仪表进行比较误差的测量，但是对于技术人员的要求就比较高，很难保证每1个仪器仪表的比较误差都能得到有效地控制。因此，设备本身造成的误差干扰对仪器仪表的准确性也有着很大的影响。
2干扰源的产生及其特性分析
由于工作环境存在很多的电气设备，所以很多工作对于其他工作都存在产生干扰的可能，也就是任何一个不经意的操作都有可能成为干扰源，对仪表的使用造成很大的影响。在冶金行业主要常见的干扰源大至有以下几种。1）电器开关的使用。当在仪表的工作过程中打开或者关闭电器开关，就会产生扰动信号，当开关接点进行断开和接触操作时，回路中的电流就出现瞬间变化的情况，从而产生频率很宽的扰动信号。如果现场存在大量开关，这种干扰就是持续的，不间断的。2）动力电源性的干扰。在冶金现场会存在很多的电力输送线路，当电力输运线和仪表的信号输送线相离比较近时，就会出现输送电流的变化对仪表测量的信号产生干扰的情况，产生干扰电流和干扰电压，这些对仪表读数的稳定性造成很大的影响。3）可控硅装置[2]的影响。在现代的测量仪表中，很多都要求正弦变化的电源信号，但是可控硅装置对这部分仪表会造成电源的正弦波形产生变化，出现失真的情况，并且当回路电路中存在可控硅装置时，也会产生高电平谐波干扰，这对于需要正弦电源信号的测量仪器是致命的。4）容量比较大的变压器或者电动机。变压器或者电动机都可以产生比较强的电磁效应。因此，当电流信号变化时，就会造成电磁场的大幅变化，从而对于仪器仪表的测量造成很大的影响。5）接地的影响。由于工厂的大部分设备都需要接地处理，所以在两个接地点之间存在5～6V大小的电压，就会产生电流并通过大地进行传播。如果仪器仪表在传播范围内，就会对测量电流产生干扰，从而影响测量的准确性。6）脉冲数字设备的干扰。干扰频率和幅值为开关线路上升时间的函数，上升时间可以是毫微秒数量级，故干扰频率达数百兆赫[3]。7）电弧类装置或者气体放电灯的干扰。在这部分装置中，电压的变化比较频繁。因此，当电压达到一定的临界值时，其重复次数是电源频率的两倍，从而产生的干扰信号比较强烈，这对于仪器仪表的测量信号有着很大的影响。
3仪表抗干扰的有效措施
3.1对于干扰源的隔离处理
大量实践表明，仪表抗干扰的最有效的措施就是找出干扰源并对其进行隔离屏蔽处理，将仪表的电源线和信号传输线都进行滤波处理，同时对外部的电线、电缆都进行有效地屏蔽，这样就可以最大限度阻止干扰信号的传播。此外，也可以采取在电源或者电机两端布置电感比较小的电容器[4]，从而可以阻止干扰信号的产生。但是，这种办法需要对工作现场的导线都进行抗干扰处理，其成本很高。因此，可以在比较重要的仪器仪表上采取这种处理办法，从而保证数据的准确性。
3.2改善电气配置
由于冶金现场的设备比较多，所以如何合理地布置电气设备就成为一个问题。在工艺可以满足设计标准的同时，要尽量把可能产生干扰信号或者成为干扰源的线路或者元件进行集中布置，这样可以尽可能地减少干扰信号的干扰范围，并且一些很容易产生干扰信号的电器元件要尽量减少使用或者不用，使用其他不易产生干扰源的装置替代。此外，所有应该有接地处理的设备都应该进行接地或者配置与金属汇线桥架内，相互之间尽可能减小分布电容电阻等的元器件，降低外部的静电感应干扰[5]。如果必须将动力电缆线与仪表信号线合用统一汇线桥架内，可以通过屏蔽隔板的方法将其分开，从而减少对外部静电效应产生的干扰效应。
3.3对信号传输线、缆进行穿金属管处理
由于冶金现场的工程机械各种各样，所以需要的电源类型也不尽相同。因此，在工程设计过程中，对于各个线路的布置要进行合理的规划。对于一些使用微弱电流或者直流电的仪器来说，要尽量避免和交流电源线共同使用一根线缆或者在一个金属管内，或者进行分隔处理，如图1所示。或者单独进行穿管处理，根据数据显示，这部分线缆进行穿管处理之后的静电干扰可以衰减几个数量级。因此，穿管处理对于静电干扰的作用是十分巨大的。但是其对电磁干扰的作用很小，可以采取加厚金属管的方法加大对电磁干扰的抑制，同时，管壁愈厚，电磁感应衰减率愈高;管壁愈薄，静电场干扰衰减率愈高[6]。所以要想采用这种方法直接解决静电干扰和电磁干扰是很难的。基于笔者多年的工作经验，建议采用这种办法进行静电干扰的处理。但加厚管壁必然会大幅度的增加成本或布置难度，也要满足现场环境的要求。
3.4仪表系统接地的处理
在现在很多仪表的使用过程中，仪表系统和交流低电压电器设备使用一个接地装置，这种情况往往会导致电气设备和仪表的电路接通。虽然没有直接相连，但是通过大地的连接作用，即使会有比较弱的电流变化，也已经足以对仪表的正常工作造成很大的影响。对于这种情况，现在还没有很好的解决办法，只能尽可能减少干扰电压的幅度。目前主要采取的措置有：1）在仪表的信号传输线路中尽可能采取直径比较大的信号传输线，从而增强抗干扰的能力。2）避免对线路进行串联，要尽量使用并联方式进行连接。3）要尽量保证屏蔽层、导管或者仪表柜的接地质量。当然，除了这些处理办法之外，还可以对仪表进行单独的接地处理。可以为仪表设置单独的接地点，从而保证仪表系统都有1个统一的参考点，也可以尽可能地避免外界的感应干扰，抗干扰效果比较理想。目前单独的仪表接地系统大致有3种形式：树干型、辐射式和混合式。这3种接地模式主要考虑设备的工作频率和地线阻抗的关系。具体使用办法，请参考《工厂配电设计手册》进行确定。
3.5本安信号传输线配线及其他问题
为了控制和本安信号相连接的设备，必须对传输线缆的LC值进行校验处理，这样对于安全火花型的本安线路来说，可以增强其抗干扰能力。此外，除了采取上述的硬件抗干扰措施之外，也可以采用软件抗干扰措施。随着时代的发展，计算机技术不断发展，相应的软件也更加强大。因此，相关的技术人员可以开发一些软件对仪表的抗干扰能力进行加强。
4结束语
随着冶金行业规模的不断扩大，仪器仪表等设备被广泛地使用。而对于仪表使用最大的问题就是干扰的问题。因此，在使用过程中相关技术人员必须充分重视这个问题，如果发现仪表读数出现异常，需要及时对仪表进行检测，并分析产生误差的原因。只有这样才能保证设备安全、稳定地运行和企业长久地发展。
作者：侯胜华 单位：安徽马钢工程技术集团有限公司
参考文献：
[1]郑梅.冶金仪表的干扰分析与抗干扰系统设计[J].电子电路设计与方案,2016（09）:21-23.
[2]宋健焜.冶金行业仪表的干扰分析与抗干扰设计[J].现代矿业,2012（06）:135-137.
[3]刘峰,毕于深.仪表控制系统干扰分析与抗干扰措施[J].石油化工高等学校学报,2013（12）:65-69.
[4]梁为民，刘爱琴，朱宗胜.智能仪表系统设计中抗干扰问题的研究[J].电子技术应用,2013（01）:38-40.
[5]解光勇.光电探测器噪声特性分析[J].信息技术,2008:8-10.
[6]武四平，甘方成.PLC控制系统的干扰分析与抗干扰设计措施[J].有色冶金设计与研究,2013（06）:63-65.
