夏 鵬,陳元才

(1.液化空氣(滄州)有限公司,河北 黃驊 061113;2.河北工程技術(shù)高等?？茖W(xué)校 教務(wù)處,河北 滄州 061001)

1 事件描述

工藝人員反映生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)有一個(gè)測(cè)量溫度的熱電阻發(fā)生波動(dòng)的現(xiàn)象,儀表工程師經(jīng)過(guò)判斷認(rèn)為現(xiàn)場(chǎng)接線柜的接線端子有松動(dòng)的可能?，F(xiàn)場(chǎng)的接線柜內(nèi)有 RTD的接線端子排和振動(dòng)探頭的前置放大器。工程師打開(kāi)接線柜門,用對(duì)講機(jī)與控制室通話時(shí),振動(dòng)探頭發(fā)生劇烈的波動(dòng),造成設(shè)備跳車。設(shè)備跳車后,模擬事發(fā)前的情況,將對(duì)講機(jī)靠近接線柜,然后與控制室通話,振動(dòng)探頭再次發(fā)生波動(dòng)。

2 分析原因

根據(jù)事件的描述,可以確定振動(dòng)探頭波動(dòng)與對(duì)講機(jī)的電磁干擾有關(guān)。在日常維護(hù)中經(jīng)常會(huì)使用對(duì)講機(jī),但從未發(fā)生過(guò)類似的現(xiàn)象。那么這種電磁干擾是只針對(duì)某些設(shè)備造成的?還是干擾積聚造成的或者是對(duì)講機(jī)本身的問(wèn)題呢?講到對(duì)講機(jī)的電磁干擾,我們還要解釋電磁兼容性的概念。電磁兼容性(EMC),是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運(yùn)行并不對(duì)其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無(wú)法忍受的電磁干擾的能力。因此EMC包括兩方面的要求:一方面是指設(shè)備在正常運(yùn)行過(guò)程中對(duì)所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過(guò)一定的限值;另一方面是指器具對(duì)所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度,即電磁敏感性。電磁干擾的危害不僅可以使工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制功能失效,在日常生活中也有很多危害,如:干擾電視的收看、廣播收音機(jī)的收聽(tīng)等等。目前我們使用的手持對(duì)講機(jī),按功率大小可以分為3種:0.5 W的民用對(duì)講機(jī),2.5 W的常規(guī)對(duì)講機(jī),4 W的專業(yè)對(duì)講機(jī),功率的大小直接影響對(duì)講機(jī)的通話距離,功率越大,電磁干擾也就越大。

因此,出現(xiàn)系統(tǒng)波動(dòng)的原因可能有兩種:對(duì)講機(jī)本身的功率問(wèn)題;儀表系統(tǒng)本身的抗干擾能力。

3 防范措施

抑制電磁干擾的措施最主要還是從接地開(kāi)始,接地系統(tǒng)的好壞直接影響我們控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。但是很多工程人員并沒(méi)有把它放在很重要的位置上。簡(jiǎn)單的認(rèn)為只要有導(dǎo)線和大地連接上就行了,系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)橐桓€出問(wèn)題的。這種說(shuō)法是錯(cuò)誤的,接地系統(tǒng)本身很復(fù)雜而且要求很高。為保證系統(tǒng)的抗干擾能力,接地系統(tǒng)需要從以下幾方面做好防范措施。

3.1 屏蔽方面

屏蔽是用金屬(屏蔽體)把電場(chǎng)或磁場(chǎng)等外界干擾阻止在受干擾物之外。工廠中常用的屏蔽方法是采用屏蔽電纜。使用屏蔽電纜時(shí),應(yīng)注意進(jìn)入DCS的信號(hào)電纜應(yīng)采用單點(diǎn)接地的方式,在現(xiàn)場(chǎng)側(cè)應(yīng)對(duì)屏蔽層進(jìn)行絕緣處理,防止其與接地的金屬體接觸產(chǎn)生干擾電流。當(dāng)屏蔽電纜有中繼點(diǎn)時(shí),在中繼處應(yīng)保證屏蔽層的連續(xù)性。為保證屏蔽層一點(diǎn)接地,屏蔽層外應(yīng)有良好的絕緣性能。對(duì)于多芯對(duì)絞屏蔽電纜,每對(duì)對(duì)絞線外應(yīng)有單獨(dú)的屏蔽層,以防止對(duì)絞線之間產(chǎn)生感性耦合,對(duì)絞線的屏蔽應(yīng)是彼此絕緣的,電纜外還應(yīng)有總屏蔽層和絕緣層。

3.2 接地方面

儀表接地系統(tǒng)大體可以分為3類。

1)信號(hào)接地。通過(guò)把裝置中的兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地點(diǎn)用低阻抗的導(dǎo)體連在一起(一般小于4Ω),為DCS控制系統(tǒng)提供一個(gè)電位基準(zhǔn)。為了盡量減少共模干擾,同一電路中的地電位應(yīng)保持一致,同時(shí)避免不必要的地線環(huán)路,也可以減少外磁場(chǎng)的空間干擾的耦合。等電位接地能有效的保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性,避免由于同一回路的兩點(diǎn)電位不等造成系統(tǒng)出現(xiàn)故障報(bào)警。

2)屏蔽接地。即將保護(hù)裝置外殼以及電纜的屏蔽層接地,以防止外部電磁場(chǎng)干擾及從輸入回路竄入的干擾。一般現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)備都需要做屏蔽接地,防止電磁干擾造成儀表的測(cè)量失真。

3)安全接地。即保證人身安全和靜電放電,通常將保護(hù)的外殼接地,如配電柜,配電盤等強(qiáng)電設(shè)備的外殼接地。應(yīng)注意安全接地和信號(hào)接地系統(tǒng)需要完全分開(kāi)。

3.3 等電位連接

將不同區(qū)域控制系統(tǒng)的接地系統(tǒng)相連保證其電位相等。等電位連接的目的是減少控制系統(tǒng)的設(shè)備在金屬構(gòu)件與設(shè)備之間或設(shè)備與設(shè)備之間因雷擊等影響產(chǎn)生的電位差。需要保護(hù)的控制系統(tǒng)、儀表必須采用等電位連接與接地保護(hù)措施,還應(yīng)與整個(gè)廠區(qū)的接地等電位連接系統(tǒng)相協(xié)調(diào)。當(dāng)控制室與現(xiàn)場(chǎng)儀表或其他控制設(shè)施相距很遠(yuǎn)時(shí),難以實(shí)施全廠統(tǒng)一的共地和等電位連接,此時(shí)應(yīng)分別實(shí)施局部的接地、共地、等電位連接,然后加強(qiáng)局部間的電氣聯(lián)系和屏蔽、分流。有些工廠沒(méi)有做到等電位連接,造成系統(tǒng)和設(shè)備之間存在電位差,使系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊故障,噪音系數(shù)增加,沒(méi)有抗干擾能力,系統(tǒng)容易出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。

3.4 合理布線

合理的布線能更好的提高系統(tǒng)的抗干擾能力,在施工階段需要注意以下幾點(diǎn):

1)通過(guò)減少感應(yīng)環(huán)路面積來(lái)減小互感,從而可以抑制干擾的電感性耦合。

2)避免局部故障影響全局安全。

3)要與防雷接地引下線保持一定距離。防止由于防雷接地有大電流流過(guò)時(shí),對(duì)儀表接地系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。

4 建議

從這次事件中,我們可以充分的認(rèn)識(shí)到:對(duì)于一個(gè)工廠的建設(shè)和生產(chǎn)階段,接地系統(tǒng)會(huì)涉及到很多工作需要我們?nèi)リP(guān)注。

4.1 工廠建設(shè)階段

1)運(yùn)行團(tuán)隊(duì)在調(diào)試階段應(yīng)該嚴(yán)格核對(duì) DCS側(cè)電源接地、屏蔽接地、安全接地是否按照廠家要求設(shè)計(jì),施工和測(cè)試。

2)現(xiàn)場(chǎng)側(cè)要檢查是否對(duì)屏蔽層進(jìn)行絕緣處理。屏蔽電纜有中繼點(diǎn)時(shí),在中繼處屏蔽層是否有好的連續(xù)性,以及屏蔽層外的絕緣性能。

3)選用性能好的UPS,對(duì)電源噪聲有很好的抑制和隔離作用,即能為DCS提供高品質(zhì)電源,也對(duì)DCS卡件有很好的保護(hù)作用。

4)高品質(zhì)的屏蔽地板,好的安裝質(zhì)量,對(duì)抑制電磁輻射很關(guān)鍵。

4.2 工廠運(yùn)行階段

1)在停車檢修期間,檢查和測(cè)試 DCS接地系統(tǒng)。

2)在停車檢修期間,檢查現(xiàn)場(chǎng)側(cè)屏蔽層的絕緣處理情況。屏蔽電纜有中繼點(diǎn)時(shí),在中繼處屏蔽層是否有好的連接,以及屏蔽層外的絕緣性能。

3)選用符合 EMC標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)講機(jī)且在滿足通話質(zhì)量和距離的前提下,選擇功率盡可能小的對(duì)講機(jī),來(lái)降低對(duì)系統(tǒng)的干擾風(fēng)險(xiǎn)。

4)增加警示標(biāo)示“禁止儀表設(shè)備附近使用對(duì)講機(jī)”(保持2 m距離)。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)此次事件,我們認(rèn)識(shí)到:一個(gè)工廠的儀表系統(tǒng)是很復(fù)雜的,涉及到很多方面內(nèi)容;同時(shí)儀表系統(tǒng)也是整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,人身和設(shè)備安全的有效保證。為避免受到外界干擾,保證系統(tǒng)的長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行,工廠建設(shè)階段一定要保證施工的質(zhì)量嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范施工;運(yùn)行生產(chǎn)階段注意定期對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢查,日常維護(hù)中對(duì)于可能發(fā)生的意外考慮周全。

[1]路徑.建筑施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電系統(tǒng)的安全配置 [J].河北工程技術(shù)高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào),2010(2):44-46.

[2]董光天.電磁干擾制備制造技術(shù) [M].北京:電子工業(yè)出版社,2011.

[3]林國(guó)榮.電磁干擾及控制 [M].北京:電子工業(yè)出版社,2003.