化工仪表的外部干扰原因分析及消除路径

化工仪表的外部干扰原因分析及消除路径

孟聪

抚顺石化工程建设有限公司，辽宁省抚顺市 113000

摘 要：仪表是化工生产设备最基本的单元，围绕化工生产特性，由于现场使用仪器所处环境较为复杂，多数可转换为低电平弱电压信号，并远距离传送到显示器上，除有用信号外，还有部分与可探测信号无关的干扰信号，这将影响测量结果正确性，并使仪器在严重情况下无法正常工作。本文就化工仪表外部干扰及消除路径提出见解。

关键词：化工仪表；外部干扰；消除路径

一、化工仪表外部干扰产生原因

化工仪表外部干扰源广义上讲，主要是由仪器外部干扰源引起，一般大功率电气和电力装置可能是干扰源，而电力变压器、开关和电源线也可能是干扰源要素。从外部干扰产生原因分析，有以下几个方面：一是电磁干扰。具体是信号源与仪器之间通信线路、仪器内部布线通过磁耦合形成电路中的干扰。以化工仪表为例，在化工生产所采用的电力变压器、交流电动机、高压电网周围中，会存在强交变磁场，其中仪器闭环在此种变化磁场中产生感应电势。二是静电干扰。在化学生产设备中，如果启动电力系统，在相对生产设备中，如果一个设备电位发生变化，那么另一个物体电位随物体之间电容而变化，干扰源通过电容耦合在回路中形成干扰，这是两个电场相互作用结果。三是热点干扰。这主要是由于各种金属热电和金属腐蚀所产生化学力，这极容易在电路中产生时就会形成干扰，主要以直流形式发生，导致接线板或继电器容易产生热电势。四是震动或位移干扰。化工仪表设备导线在磁场中移动时产生感应电动势，而在振动环境中固定信号线是必要的。另外，如果受不确定因素产生仪表设备位移，在靠近强大电气设备时，仪表设备绝缘性就会比较差，同时电位差也非常大。还有是在输入电路中使用仪器时，不同接地点电位差会引入仪器中，并出现在信号线上，也会产生干扰。此外，日常产生脉冲电压，可能对数字电路产生干扰，些脉冲电压来自感应负载并产生干扰。

二、化工仪表外部干扰消除路径

（一）串模式消除干扰

这种方法要求与被跟踪信号处于相同的位置，主要是防止干预串行，重点通过最大限度减小信号周围轮廓面积，进而减弱电感耦合进入电路串联磁场和电场，减少外部干扰。同时，为防止电场干扰，信号线可以用金属包裹，通常导体被包装成金属网和绝缘层，保护需要接地以防止干扰。而对于变化速度较慢直流信号，可根据实际情况，在仪器输入端滤波回路中加入，最大限度减少与信号混合干扰。

（二）共模式消除干扰

在化工设备运转中，伴随一些电磁或新号扰动有时会导致化工仪表失真和各种测量误差，对此抗干扰措施有以下几点：一是仪器外壳接地保持零电位。信号源电路和仪表系统的稳定接地也是必要的。但如果接地方式不合适，则形成接地回路并引入干扰。在这种情况下由于两点接触点之间的电位差，可能会产生模拟干扰。因此，仪表回路通常接受一点接地。但实际上信号源一侧不能与地面相互隔离。从这个意义上说，完全消除电位差产生干扰是不可能的。因此，为提高仪器的抗干扰能力，二次仪器通常在低能级测量仪器中，干扰泄漏通道重叠，使得干扰无法访问。在实际应用中，我们必须将屏蔽和接地结合起来，以解决大多数外部干扰问题。如果屏幕同时通过信号和仪器接地，接地电位差通过屏蔽层形成回路，但由于接地电阻一般比屏蔽层电阻器小得多，就会在屏蔽层上形成电位梯度，而且信号电路通过屏蔽层和信号导体之间配电电容进行连接。对此，必须在接地点接地，仪器导体保护必须与系统同一侧接地。

（三）电容电阻消除干扰

在仪器入口与其外壳之间，应分布电容和泄漏电阻，浮动地面不能完全遮断泄漏路径。因此在必要时，通常采用双层防浮保护。换言之，化工仪器外壳内有内部保护，并且内部保护和信号输入端壳体之间没有电气连接，特别是内部屏蔽导线连接到信号线屏蔽层，为此屏蔽信号线必须从信号源接地。另外就是要稳定保护信号输入和保护信号源仪器，处于等电位状态，这将大幅度提高化学仪器抗干扰能力。尽管如此，还是存在一定的设备泄漏电流，干扰抑制措施归结为与实际信号强度相比，干扰信号强度可以忽略。总体来说，电容电阻处理方法能够起到一定防干扰作用，尤其是在接线保护方面，我们在实际操作中，要根据电位及实际接地情况进行判断和处理。

（四）横向式消除干扰

首先，在消除化学仪器产生水平干扰时，我们可以采用保护和过滤方法，其中屏蔽方法是屏蔽设备发出的干扰信号，另外化学仪器磁阻相对较小，信号屏蔽后，外部可变电磁场不影响电缆导体和化学仪器的数量。所谓过滤方法是将过滤器纳入化学仪器中，以防外来干扰。插入滤波电路后，工作人员可利用仪器二次输入进一步截获信号。此外，在消除水平干扰的同时，工作人员可以调整化学仪器位置，将其从电磁场中取出处理干扰信号。

（五）纵向式消除干扰

在消除化学仪器垂直干扰时，可采用隔离和接地方法，此种方法主要是隔离化学仪器，技术人员加入化学仪器的外护套，将其与外界环境隔离，然后应用放大器消除干扰。为提高消除干扰的质量，技术人员可以在仪器和放大器之间放置绝缘材料，以避免横向干扰。所谓接地方式，就是在根据实际情况增加点数和长度的情况下，将电线与化学仪器连接起来。一般来说，如果干扰信号强，则需要增加接地长度和接地点数量。在此基础上，如果干扰信号较弱，则减小接地长度和接地点数；如果干扰信号频率适中，技术人员可选择连接地点，在屏蔽层采用单点接地方法，可提高保护效率，避免对化学仪器外部信号造成干扰。此外，如果技术人员盲目选择接地地点，采取多点方式，会增加干扰源，增加干扰。因此在消除垂直干扰时，技术人员必须分析干扰源的频率，选择最合适接地方式和接地长度。

（六）接地法

在运用接地法时要求工作人员能够科学确定地线长度以及接地点数，如若干扰源的频率超过10MHz，那么需要合理增设接地点数量。如若频率不超过1MHz，则可采取单点接地的方法。如果频率介于两者之间，则可采取多点接地的方法。如若仅能够采取单点接地的方式，那么需要控制地线长度不超过波长的5%。如若采取单点接地的方式，那么就需要对实际使用的低频电缆采取有效的屏蔽与阻隔措施，如果电缆线的屏蔽层接地数量并不唯一，那么便会产生噪声干扰线性，加入信号电路中出现一个接地，和一个不接地信号源，还有一个和放大器相连接的信号源，即使没有将信息接入地面，放大电力输入端也要与信号源结合起来，确保仪表可以安全有效工作。

结束语：总之，科学仪器是监测化学品生产过程的重要设备，仪器能否正常运作，决定化工生产组织能否确保安全、稳定及运作畅顺，对此我们要全面加强对化学仪器外部干扰的总结分析，针对所产生的原因和问题，积极寻求解决途径和方法，以更好地保证仪器设备稳定高效运转、

参考文献：

[1] 谢强.  化工仪表常见的外部干扰问题及处理措施[J].化工管理. 2019(05)

[2] 刘清.  化工仪表自动化及在生产中的应用[J].化工设计通讯. 2019(01)

[3]  张星泽. 化工仪表常见的外部干扰问题及处理措施. 《中国科技期刊数据库 工业A》2019年 第05月 07

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