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压力变送器信号受变频器干扰的处理

发布者:西安压力变送器  发布时间:2019-08-09 23:11 浏览次数:

信号干扰无处不在,在自动化行业,如果发生材料选购有误、
安装方式不符号规范、电磁干扰强烈的环境条件等现象,仪表信
号都容易出现受到干扰的情况。干扰影响有大有小,有的可以忽
略不计,但有的可以影响到生产的关停。因此,干扰不容忽视。
下面以装置仪表信号发生变频干扰为例,分析变频干扰产生
的原因和处理。
 1 现象描述
背景 :本装置是自动化采气装置,由集散控制系统和现场仪
表组成,能够监测过程仪表状态和控制各种执行仪表。为了做好
节能减排的工作,决定进行工程改造,对外输泵增加变频器,减少
外输泵频繁启动的次数,并且节省电量。在安装好变频器后进行
变频器启动运行的调试。在中控启动变频器的瞬间,中控操作站
画 面 出 现 TI-1021,TI-1020,TI-1022,TI-1018,TI-1019,
TI1039,TI-1040,TI-1041,TI-1042,TI-1043,TI-1044,
TI-1045,PI-1092B 等一连串过程控制系统系统的低报警,如
图 1、图 2 所示。
2 原因分析
根据调查历史趋势发现,这些信号无一例外都是发生在4:52:38PM,
说明这是一个群体性的信号波动。如果是单个信号
的波动可能是由接线端子松动所引起,由于这是群体性的现象,
原因只能是受到信号的干扰。信号干扰必须有干扰源、传播路径、
敏感器件。
首先,从敏感器件出发,由于敏感器件是各个变送器,分布
于各个区域,而且区域相对分散,故排除受到群体干扰的可能 ;
从集散控制系统出发,由于这些信号属于不同的卡件,而且同一
卡件上的信号只有一部分受到影响,所以排除系统受到影响的可
能 ;因此,只能是信号电缆受到了影响。信号电缆受到影响有两
种可能,一种是通过现场仪表电源单独供电或者共用电源供电的
供电电源窜入的干扰 ;另外一种是信号电缆受到电磁干扰而产
生的影响。经过查看历史曲线图,发现受到影响的都是同一个电
缆槽里面的信号电缆,因此,确定是第二种,信号电缆受到了电磁
干扰。查找这些电缆经过的电缆槽,发现有一段 6 米长的信号电
缆平行于动力电缆。
其次,从干扰源出发,由于这事是在工程改造增加变频器以
后发生的,以前从来没有发生过。查找变频器动力电缆的走向,发
现这个变频器的动力电缆刚好是与这些受干扰的信号电缆平行
的动力电缆槽里面。并且,只要变频器启动瞬间,信号干扰同时发
生 ;在变频器安装以前从来没有发生过仪表信号受到干扰的情
况,因此,这些信号是受到变频干扰的。
3 处理方法
根据干扰的工作原理,可以采用多种抗干扰措施进行处理 :
动力电缆更换为双层屏蔽电缆,过程控制系统系统电缆更换为双
重屏蔽电缆,动力电缆和信号电缆布线距离达到要求,在信号电
缆外设置屏蔽层(如钢管,钢丝带,屏蔽盖等),接地方式的改进
等 ;在本装置中,动力电缆和信号电缆的更换将会影响到生产,
因此不采用电缆更换的方法。经过综合考虑,最终确定综合采取
以下三个措施 :
(1)将动力电缆和信号电缆布线远离。
根据规范 :应尽量避免信号线与电平输送线平行敷设,若不
可避免时,两者之间必须保持一定的距离(摘自《海洋石油工程设
计指南第 3 册》——第四篇 海上油气田电气、仪控、通信系统设
计中的第 483 页)。此方法将动力电缆向远离信号电缆的方向的
移动,同时将信号电缆向远离动力电缆的方向移动,减少动力电
缆磁场强度的影响。
(2)信号电缆外层加屏蔽。
采用 2mm 厚度的不锈钢板作为屏蔽层,将屏蔽层包裹在信
号电缆槽的外面,有电缆槽支架支撑。
(3)接地汇流排的改正
在检查中发现,过程控制系统系统和火气系统、紧急关断系统都同
时处于同一个电缆槽,但是电缆槽内只有过程控制系统的信
号电缆受到影响,其他两个系统的信号都没有受到影响,因此从检
查接地方式的过程中,发现这两个系统的接地方式是不同的。
过程控制系统系统接地方式是将信号屏蔽接地线和电源接
地线接到同一个接地汇流排上(并且接地螺丝松动),而火气系
统、紧急关断系统的接地方式是将信号接地线和电源接地线分别
接到各自的汇流排,然后再汇总到总的接地汇流排进行接地。
而实际上,避免电源及信号共用回流路径,如果共用的话,有
可能会导致电源地上大的电流会在信号地上产生一个电压差(可
以解释为 :导线是有阻抗的,只是很小的阻值,但如果所流过的
电流较大时,也会在此导线上产生电位差,这也叫共阻抗干扰),
使信号地的真实电位高于 0V,如果信号地的电位较大时,有可能
会使信号本来是高电平的,但却误判为低电平。这也就成为过程
控制系统系统的信号受到干扰,而紧急关断系统、火气系统的信
号没有受到干扰的原因之一。
因此,将进行一些小改动,将信号屏蔽地接到专用的信号屏
蔽接地汇流排,将电源地接到电源专用的电源接地汇流排,然后
再接到总的汇流排,并且保证总的汇流排的接地线电阻小于等于
4 欧姆,并且接地良好(紧固接地螺丝)。
5 结束语
综上所述,在自动化行业,干扰源无处不在,需要在设计时候
参照相关仪表信号安装规范,做出防信号干扰的措施,并且在仪
表信号安装过程严格按照规范和设计资料执行 ;否则,就容易出
现仪表信号受到干扰的情况。在环境变化(如工程改造增加变频
器)后,信号干扰源变强,导致安装的条件不能满足现在的需要,
因此,在工程改造增加变频器的设计阶段,要考虑到干扰增强对
仪表信号干扰的因素,防止出现由于变频干扰而影响生产甚至关
停的尴尬局面。本文根据信号干扰情况,采用了系统分析法进行
原因查找和分析,并最终通过远离干扰源和加强屏蔽层的措施
等,解决了变频干扰的问题,生产得以正常运行。
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