化工仪表受外部干扰的因素分析及防范措施.doc

1、1化工仪表受外部干扰的因素分析及防范措施摘 要：工业现场的化工仪表受干扰情况是无法避免的，干扰来源多种多样，各种渠道都有，所以在处理方法上要讲究结合现场实际，针对不同环境采取屏蔽发、滤波法、隔离法等等去防止和消除。 关键词：仪表 外部干扰 分析 防范 化工仪表指的是化工自动化仪表，是自动检测、显示和控制化工生产过程中的变量的仪器，例如温度、压力、流量等。随着科技的发展，化工仪表越来越呈现出智能化趋势，生产工作对其依赖程度也越来越高。在日常运行中，化工仪表会遇到一些干扰，会造成测量结果失真，严重的会使系统非正常工作，导致生产出现事故，给企业带来经济损失。 一、外部干扰因素分析 外部干扰是窜入或叠

2、加在系统电源、信号线上的与信号无关的电信号。在运行过程中，化工仪表经常会受到外部环境的干扰，在化工生产现场中的干扰源是非常多的。干扰会造成测量的误差，严重的干扰甚至会造成化工仪表损坏。干扰的形成原因：干扰源产生的干扰信号是通过一定的耦合通道对仪表系统发生电磁干扰作用的。通常化工仪表可能遭受的外部干扰分为横向干扰和纵向干扰两类。我们一般将电磁感应导致的垂直干扰称为横向干扰，而纵向干扰指的是漏电阻导致的平行干扰，由供电线路引入。通常，横向干扰产生的电压在几毫安到几十毫安之间，而纵向干扰电压一般是几伏到几十伏，横向干扰的电压可以与测量信号2叠合，这样就对化工仪表的正常工作产生了影响。 1.横向干扰

3、1.1 突变电磁场的影响。一般化工仪表放置点的周围会出现交变磁场，例如交流电动机、强电流电网或是大功率变压器等周围，高强度的磁场会阻断仪表输入回路的导线，从而产生交变电势，化工仪表的运行过程就会受到干扰。 1.2 高压电磁的影响。在化工仪器周围设有高压设备或者仪表通讯电缆与电气的动力电缆敷设较近甚至同槽敷设的情况下，干扰电压一般是通过在输入回路里分布电容产生的。 1.3 高频干扰的影响。输入回路带电容或是带电感的情况下，进行闭合断开动作时触点会产生火花，这些火花都是高频干扰源，极大影响触发电路的运作。但是由于大多数的化工仪表的工作是在低频状态，因此受到的影响较小。 2.纵向干扰 2.1 地电流

4、的影响。地电流指的是在大地中流动的电流。当仪表附近有大功率的电气设备，而该设备因为某些原因绝缘性较弱，可能发生对地漏电现象，产生地电流，因此大地中不同点存在电位差。另一方面，化工仪表使用过程中输入回路往往会有几个接地点，这样地电流流过时，接地点就会引入电位差造成仪表无法正常工作。 2.2 漏电流的影响。当几种信号线在一起传输时，由于绝缘材料老化，漏电而影响到其它信号，即在其它信号中引入干扰。在一些用电能作为执行手段的控制系统中（如电热炉、电解槽等）信号传感器漏电，接触3到带电体，也会引入很大的干扰。在一些仪表和执行机构中，现场端采用 220V 供电，有时造成电源与信号线间短路，造成设备烧坏。

5、二、外部干扰的消除防范措施 1.屏蔽法 用铜或铝等导电能力良好的材料制成容器，这种方式能够较好地防止静电和电磁感应现象，可分为磁场屏蔽和电场屏蔽两种。磁场屏蔽用高导磁率的材料制造，它对磁通旁路进行干扰，避免其和被保护的电路进行交流，而且交变的干扰磁场，在一般情况下会在导电屏蔽层内形成涡流，这些涡流会对外界磁场进行削弱。电场屏蔽，在静电作用下，导体内部各点电位相等。把导电能力较好的容器与大地相接，保证外部的电场不影响其内部电场。其需要注意的问题是容器应当接地，如果没有接地，导体的外部仍有电力线，导体仍能受到附近电场的作用，起不到屏蔽效果。 2.滤波法 在化工仪表的入端，加置 L-C 滤波电路或

6、R-C 滤波电路来抑制交流干扰。使用多种方法依旧不能有效地消除外部干扰时，可考虑使用滤波法对化工仪表的外部干扰进行消除。滤波法大致可以分为两类，有运算放大器的有源滤波器和仅使用 RC 滤波电路的无源滤波器。当 /0=10时，输入是输出的 10 倍。为了增强滤波的效果，可以增大 RC 的乘积，但是 C 变大后，电容器的体积也会随之变大。当 R 值变大时，对信号的减弱程度也会加大，使仪表的灵敏度下降。在保持仪表的灵敏度的同时，又要保证放大器输入阻抗和放大倍数。RC 的不断增加会造成仪表的灵敏4度下降，但却有利于保持仪表的稳定性。 3.隔离法 隔离法是利用放大器浮空来防止干扰，就是说放大器与仪表之间

7、没有连接。将绝缘材料放在放大器与化工仪表之间，垫起放大器使之与仪表隔离，切断纵向干扰电压的途径，这样对避免电压泄露很有效果，杜绝了纵向干扰。仪表受到影响主要原因之一就是电源的干扰，这种干扰是由于供电线路的阻抗耦合而产生，一些大功率的用电设备都会成为干扰源，通常情况是大功率的变频器。为了预防这种干扰，我们可以在仪器的交流电源输入端加上隔离变压器，这样保护好电源使之与干供电线路隔离，受干扰几率也就减小了。 4.接地法 接地法主要是分配好接地点数量和线长，如果干扰源的频率在 1MHz以下，只需要用一点接地即可；在 110MHz 这一范围内时，可采取两种接地的方式，其一是一点接地，这是需得注意地线的长

8、度要控制在波长的 1/20 以下，其二则是多点接地，这一方法则没有注意事项；若是频率在 10MHz 以上时，则必须采取多点接地的方法。 5.远离法 屏蔽干扰源适用于抑制磁场干扰。磁力开关、电抗器等具有强磁场，干扰作用强大。想要将他们都用导磁材料屏蔽是不现实的想法，因此我们会运用一些被动的抑制技术，当磁场耦合干扰时，其在被干扰回路上形成的串联干扰电压为与磁通密度成正比。对于直线电流磁场来说，磁通密度与两导线的距离成反比。因此增大化工仪表信号线与干扰源的距5离，使得干扰源与受感应的线路之间的互感尽可能地小，这样可大大降低两线路间的磁场耦合干扰。 三、总结 化工仪表受到外部干扰的情况经常是比较复杂的，通常有多种不同的干扰一同存在，在发现有干扰存在时需要先确定干扰源，再确定干扰的传输通道，最后再选择适当的措施予以消除。在发现化工仪表异常时，化工仪表人员需要保持冷静，认真、细致的收集、整理、分析异常信息，在充分掌握干扰原因的基础上再选择消除干扰的途径及措施。 参考文献 1赵志明；浅谈化工仪表的外部干扰因素及消除措施；科技风；2011-11-25 2林晓辉；化工仪表的外部干扰及消除途径探讨；工业设计；2011-10-15 3牛立丛；庞家军；谭兴；论化工仪表外部干扰因素及措施；化工管理；2013-04-25