孔慶柱

摘? 要：在當(dāng)今越來越注重環(huán)保的形勢(shì)下，煤礦選煤廠越來越普遍地應(yīng)用大功率、自動(dòng)化、重型電氣設(shè)備，這大大提高了選煤效率和質(zhì)量。然而，煤礦選煤廠電氣設(shè)備往往受到干擾，為了規(guī)避干擾因素，我們分析電氣設(shè)備的干擾源，且實(shí)施有效的抗干擾措施，從而真正加強(qiáng)煤礦選煤廠的電氣設(shè)備管理工作。本文主要分析了煤礦選煤廠電氣自動(dòng)控制的干擾因素，即非電磁干擾與電磁干擾，然后提出了抗電源、抗變頻器、抗接地、抗布線的干擾以及軟件抗干擾的措施。

關(guān)鍵詞：選煤廠? 電氣? 抗干擾? 因素

中圖分類號(hào)：TD94? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2021）02（a）-0055-03

Analysis of electrical anti-interference measures in Coal Preparation Plant

Kong Qingzhu

（Yanmei Mining Engineering Co.， Ltd.， comprehensive machinery installation and removal center， Zoucheng， Shandong Province， 273500 China）

Abstract： In today's more and more attention to environmental protection， coal preparation plant more and more widely used high-power， automation， heavy electrical equipment， which greatly improves the efficiency and quality of coal preparation. However， electrical equipment in coal preparation plant is often disturbed. In order to avoid interference factors， we analyze the interference source of electrical equipment， and implement effective anti-interference measures， so as to truly strengthen the management of electrical equipment in coal preparation plant. This paper mainly analyzes the interference factors of electrical automatic control in coal preparation plant， that is， non electromagnetic interference and electromagnetic interference， and then puts forward the measures of anti power supply， anti inverter， anti grounding， anti wiring interference and software anti-interference.

Key Words： Coal preparation plant; Electrical; Anti-interference; Factors

近年來，基于持續(xù)提高科技水平，煤礦選煤廠的電氣自動(dòng)化水平提升，這大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度和增加了生產(chǎn)效益。然而，選煤廠電氣設(shè)備存在干擾問題，這不利于生產(chǎn)安全性的提升。電氣設(shè)備受到干擾往往表現(xiàn)為噪音太大、信號(hào)失真等現(xiàn)象，這不但會(huì)降低生產(chǎn)效率，而且較易導(dǎo)致安全生產(chǎn)隱患，從而不利于選煤廠的穩(wěn)定與安全運(yùn)行，這就要求積極探究電氣設(shè)備干擾源，從而實(shí)施有效的應(yīng)對(duì)措施。

1? 煤礦選煤廠電氣自動(dòng)控制的干擾因素

選煤廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是線路長、類別多、復(fù)雜化、控制對(duì)象廣等，并且，高頻感應(yīng)加熱、電力網(wǎng)絡(luò)和電氣設(shè)備等都會(huì)形成磁場或電場，這導(dǎo)致控制系統(tǒng)處于復(fù)雜的電磁環(huán)境條件下。另外，控制系統(tǒng)受到化學(xué)腐蝕、物理振動(dòng)等要素的制約。為此，選煤廠電氣自動(dòng)控制的干擾因素為非電磁干擾（主要是振動(dòng)）與電磁干擾。

1.1 非電磁干擾因素

一是機(jī)械振動(dòng)因素。閉合一次場地機(jī)械觸點(diǎn)后基于振動(dòng)制約形成多次抖動(dòng)，這樣PLC控制器錯(cuò)誤以為多次閉合觸點(diǎn)，采集多次數(shù)值（掃描周期）加以運(yùn)算，這樣錯(cuò)誤指令被控制系統(tǒng)發(fā)出。二是變送器、儀表故障因素。倘若介質(zhì)、煤塵形成的觸點(diǎn)不良接觸，那么儀表和變送器將呈現(xiàn)異常運(yùn)行或非電量偏差大的現(xiàn)象。三是線路老化及機(jī)械影響因素?；诰€路老化、機(jī)械拉扯等制約，信號(hào)傳輸線導(dǎo)致間斷傳輸信號(hào)，難以向控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳送場地信號(hào)，系統(tǒng)控制錯(cuò)誤形成。

1.2 電磁干擾因素

電磁干擾即迅速改變的電流使可變磁場形成于電氣設(shè)備附近，且形成電磁輻射，從而使電氣設(shè)備薄弱位置的電位差形成，最終疊加影響電氣設(shè)備信號(hào)。一是變頻器諧波干擾因素。變頻器為直流和交流的組成，工頻交流電壓基于變頻器的影響以濾波和整流的形式形成可靠直流電壓，然后受到微處理器的影響，通過可控硅回路的逆變獲得相應(yīng)頻率交流電壓。在這個(gè)過程中關(guān)斷和開通開關(guān)元件（可控硅和二極管等）可使高次頻波形成于變頻器輸出測以及輸入側(cè)，從而對(duì)輸入供電系統(tǒng)進(jìn)行干擾。并且電磁干擾（對(duì)控制系統(tǒng)通訊和電子設(shè)備的干擾）形成，這導(dǎo)致PLC檢測的開關(guān)以及模擬信號(hào)失真，設(shè)備誤動(dòng)作形成，最終自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行受阻。二是電源干擾因素。通常電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用工頻交流電源（電網(wǎng)以整流和降壓獲得），因?yàn)槭艿酱笕萘侩姎庠O(shè)備與電網(wǎng)啟停的制約，交流電壓的尖峰脈沖、浪涌電壓、高頻成分形成比較大的波動(dòng)。三是線路干擾因素。針對(duì)電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)而言，場地一系列限位觸點(diǎn)、配電盤接觸器等要求很多傳輸線，因?yàn)榭刂圃O(shè)備跟其存在較大距離，所以存在較長的傳輸路線，當(dāng)傳輸控制以及檢測信號(hào)時(shí)，外部的干擾形成，倘若電網(wǎng)結(jié)合儀表電源和變送其串入干擾或開斷感應(yīng)負(fù)載時(shí)存在波動(dòng)干擾，那么I/U信號(hào)異常形成，這使檢測精度減小，甚至使元器件受到損壞。四是接地系統(tǒng)干擾因素。倘若屏蔽電纜屏蔽層應(yīng)用兩端接地形式，那么一系列接地點(diǎn)不均勻分布電位，各個(gè)接地點(diǎn)形成的電位差導(dǎo)致閉合回路形成于大地、屏蔽層、接地線，感應(yīng)電流形成于電纜屏蔽層，結(jié)合芯線和屏蔽層的耦合，信號(hào)回路受到干擾。倘若在一點(diǎn)接地系統(tǒng)中不正確地實(shí)施多點(diǎn)接地，那么嚴(yán)重的干擾信號(hào)將會(huì)形成。

2? 煤礦選煤廠電氣自動(dòng)控制抗干擾措施

為了保障煤礦選煤廠的穩(wěn)定與安全運(yùn)行，應(yīng)結(jié)合一系列干擾源的種類和形成原理進(jìn)行分析，然后實(shí)施有效的抗干擾措施。通常來講，盡管具備較多抗干擾的措施，可是往往都基于軟件和硬件兩個(gè)環(huán)節(jié)應(yīng)對(duì)，其中最為基礎(chǔ)的措施是硬件抗干擾，因此為了實(shí)現(xiàn)抗干擾的效果，應(yīng)統(tǒng)一“抗”及“防”，然后以此為前提條件，煤礦選煤廠應(yīng)排查場地安全隱患，加強(qiáng)場地安全管理，保障有效落實(shí)電氣設(shè)備的維護(hù)及管理責(zé)任，這樣才可以由根源上真正優(yōu)化和完善。

2.1 抗電源干擾

一是結(jié)合專門的穩(wěn)壓設(shè)備給PLC供電，將隔離變壓器（1：1）增加于PLC電源端子前，濾波器在隔離變壓器前使用且連接系統(tǒng)電源。將雙絞線應(yīng)用于PLC跟隔離變壓器之間，以使電源線外部干擾因素減少。微處理器是PLC控制系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，在控制系統(tǒng)工作之前以多級(jí)微波方式處理微處理器，這樣能夠使微處理器的適應(yīng)能力提升，減小由于不穩(wěn)定電流和電壓因素形成的制約。二是將交流電接入PLC控制系統(tǒng)時(shí)盡可能使用短引線，引線接口位置盡可能跟低通濾波器和變壓器相接近，以使電源干擾顯著減少。三是以帶屏蔽層的隔離變壓器對(duì)PLC控制系統(tǒng)供電，能夠?qū)夥迕}沖和浪涌電壓進(jìn)行阻止，從而防范靜電感應(yīng)及高頻干擾影響。

2.2 抗變頻器干擾

變頻器抗干擾重點(diǎn)實(shí)施下面的一些手段：一是隔離。結(jié)合隔離變壓器給通訊以及電子設(shè)備供電，結(jié)合信號(hào)隔離器對(duì)弱電信號(hào)（4～20mA模擬量等）予以隔離。由電路上隔離較易受到干擾環(huán)節(jié)及干擾源，將它們間存在的電的聯(lián)系切除。二是濾波。將交流電抗器接入變頻器輸入側(cè)（如圖1所示），使高頻擾動(dòng)得以平滑，對(duì)諧波電流進(jìn)行控制。將電路濾波器應(yīng)用于變頻器輸出側(cè)，避免電機(jī)絕緣受到浪涌電壓的傷害，減少遠(yuǎn)距離配線和并列運(yùn)行很多電動(dòng)機(jī)形成的漏點(diǎn)現(xiàn)象。

三是接地和屏蔽。電機(jī)跟變頻器之間的電纜以穿鋼管敷設(shè)或使用鎧裝電纜，電纜兩端屏蔽層連接電機(jī)和變頻器接地，確保鋼管接地的穩(wěn)定性。以屏蔽電纜充當(dāng)變頻器控制的信號(hào)電纜，這樣能夠使高次諧波電壓干擾減小。以屏蔽鎧裝電纜或屏蔽電纜充當(dāng)控制弱電壓、弱電流信號(hào)（接近開關(guān)、傳感器等）的電纜，確保電纜屏蔽層兩邊接地。務(wù)必有效連接變頻器接地端子，確保接地線的短粗。

2.3 抗接地干擾

自動(dòng)控制系統(tǒng)需結(jié)合信號(hào)電流及電壓大小建構(gòu)單獨(dú)的接地系統(tǒng)，當(dāng)選煤廠運(yùn)行正常時(shí)，其主機(jī)需安裝一個(gè)單獨(dú)接地設(shè)備，為了防范回路中干擾的形成，務(wù)必保證在相同點(diǎn)連接接地系統(tǒng)，以獨(dú)立接地線向接地極引一系列部件核心接地點(diǎn)，接地系統(tǒng)單端接地如圖2所示，一是需要確保一系列電路接地線盡量地短。二是在具備條件時(shí)盡量以粗導(dǎo)線設(shè)計(jì)地線，以使一系列電路的電位差降低，并且結(jié)合電流大小根據(jù)比重增加總線、干線、支線截面。三是需確保低電平子系統(tǒng)跟總接地線靠近，高電平系統(tǒng)跟總接地線遠(yuǎn)離。信號(hào)源接地情況下需在信號(hào)側(cè)使屏蔽層接地;接頭在信號(hào)線中間存在時(shí)，需牢固連接屏蔽層且實(shí)施絕緣處理，務(wù)必防范多點(diǎn)接地。

2.4 抗布線干擾

一是科學(xué)布線及安裝。控制器（PLC等）需跟強(qiáng)干擾源（電焊機(jī)、大型動(dòng)力設(shè)備等）與大容量變頻設(shè)備相遠(yuǎn)離?？刂葡到y(tǒng)在線路敷設(shè)中務(wù)必兼顧輸出有源信號(hào)跟輸出無源信號(hào)間的彼此影響，在布線中務(wù)必分開敷設(shè)兩種信號(hào)源線路，且結(jié)合絕緣層予以隔離。二是電動(dòng)機(jī)控制回路的設(shè)計(jì)結(jié)合啟停按鈕、外部接觸器、隔離繼電器隔離干擾。

2.5 軟件抗干擾

由于選煤廠基本應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)，因此能夠基于PLC程序上設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)以抵抗干擾，常用措施如下所述：一是延時(shí)法。接近開關(guān)與壓力傳感器等儀表在振動(dòng)與電磁干擾條件下會(huì)形成不正確信號(hào)，可對(duì)輸入的數(shù)字以及模擬信號(hào)延時(shí)辦法進(jìn)行處理。倘若信號(hào)不間斷時(shí)間在1s以上，那么充當(dāng)有效數(shù)據(jù)在PLC讀入;倘若信號(hào)不間斷時(shí)間在1s以內(nèi)，那么將此干擾值舍棄，從而很好地防范控制系統(tǒng)誤動(dòng)作。二是數(shù)字濾波法。轉(zhuǎn)變場地模擬信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，結(jié)合數(shù)字濾波器處理，以使噪音信號(hào)消除及得到有效信號(hào)。針對(duì)幅度較大的干擾系統(tǒng)的處理，能夠?qū)嵤跋薹ā?，即多次不間斷對(duì)信號(hào)實(shí)施采樣處理，倘若采樣值（某一次）顯著超過其它數(shù)值，那么舍棄此信號(hào)值。針對(duì)在相應(yīng)范圍多次變化的數(shù)值（壓力、液位、流量等）實(shí)施“算數(shù)平均值法”，即以平均值（多次對(duì)數(shù)據(jù)采樣獲得）充當(dāng)此值。針對(duì)改變較小的溫度等信號(hào)值，能夠不間斷進(jìn)行三次采樣，且保留中間數(shù)值。另外，在抗干擾中還能夠應(yīng)用軟件狗定時(shí)和故障監(jiān)測程序以及初始化的重復(fù)等措施。

3? 結(jié)語

綜上所述，對(duì)于煤礦選煤廠電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的抗干擾而言，上述抗干擾措施的實(shí)施能夠很好地控制大部分的干擾源，且實(shí)現(xiàn)了理想的成效，確保了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定與安全，從而提升了選煤廠的生產(chǎn)效率。并且，基于持續(xù)建設(shè)和發(fā)展的智能化、信息化選煤廠電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)影響下，選煤廠會(huì)使用越來越復(fù)雜的工藝流程，這對(duì)電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)提升，因此怎樣消除或控制干擾因素、確保選煤廠的高效生產(chǎn)，這要求煤礦選煤廠所有工作者一起探究和繼續(xù)努力。

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