馬睿

(中國石化海南煉油化工有限公司，海南 洋浦 578101)

0 引言

自動化儀器儀表是化工企業(yè)日常生產運營中的重要設備之一，對設備精準度以及操作靈活性要求較高。在安裝調試過程中，要求技術人員結合前期圖紙要求開展工作，以此滿足使用需求。然而，有部分企業(yè)在電氣自動化儀器儀表安裝過程中，卻經常會出現(xiàn)干擾情況，影響儀表儀器設備的正常使用。

1 化工電氣自動化儀器儀表發(fā)展現(xiàn)狀

在經濟社會快速發(fā)展的背景下，化工產業(yè)已經成為國民經濟的重要組成部分。因此，化工電氣自動化儀器儀表設備需科學、合理地進行安裝使用，應盡量規(guī)避設備與設備之間的相互影響與干擾，這樣才能夠確保設備生產與數(shù)據監(jiān)測過程的精準度。在化工生產過程中，自動化儀器儀表有效解決了傳統(tǒng)設備中數(shù)據精準度方面的問題，不僅能夠實現(xiàn)自動化信息監(jiān)測，而且還可以強化自動化設備管控，現(xiàn)已經被運用在眾多化工企業(yè)中。

電氣自動化儀器儀表安裝主要有以下幾種形式：若是按照組合方式劃分，主要包括組合式與模塊化兩種；若是按照結構形式劃分，主要有液壓與電動兩種。無論是怎樣的結構形式，都能夠精準、全面地記錄現(xiàn)場的數(shù)據信息并保存至系統(tǒng)中，高效收集數(shù)據。此外，可有效處理儀表使用過程中由于外部因素干擾所導致的故障問題。在儀表運作的過程中工作人員不需要開展復雜的數(shù)據計算便可以優(yōu)化數(shù)據內容，強化信息檢索運用的效率，全面提升儀表運作效率和質量[1]。

2 化工電氣自動化儀器儀表被干擾原因

2.1 外界干擾

化工電氣自動化儀器儀表在安裝過程中會受到多種外部因素影響，其中，最為關鍵的便是設備故障以及輸電線路因素。一般來講，設備與輸電線路在運行過程中會產生一種外部磁場，此磁場會對電氣產生嚴重的干擾。從干擾源的角度來看，通常包含以下幾方面因素：首先，射頻干擾。此類干擾通常與節(jié)點斷開弧光放電現(xiàn)象以及發(fā)射器裝置功率等因素有關，以上環(huán)境下會產生嚴重的電磁波，電磁波會在發(fā)散的過程中影響電網導致產生射頻干擾問題。其次，工頻干擾。是指系統(tǒng)運行過程中變壓器等裝置在生產運輸電力的同時產生電磁場，導致磁場內部的低頻信號對周圍環(huán)境帶來嚴重的干擾因素。最后，感應干擾。一般來講，對于電氣設備運行周圍會產生磁場信號，在運行過程中，若是電流出現(xiàn)明顯變化，則磁場也會產生波動，一旦信號處于弱點等級，則會在耦合反應的影響下出現(xiàn)感應干擾等情況。

2.2 干擾形式

干擾因素的產生會對電氣設備運行產生不利影響，從輸入形式的角度分析，通常有以下幾種：一是電阻耦合輸入方式。此種干擾輸入的根本原因在于測量線與電源線之間由于某種原因出現(xiàn)了漏電狀況，在漏電的影響下周圍出現(xiàn)不同頻率的磁場環(huán)境，進而對周圍的電氣自動化儀器儀表安裝帶來不利。二是電容耦合反應。出現(xiàn)此種干擾輸入的根本在于電路之間產生了故障情況。出現(xiàn)這種情況一般是指在靜電的影響下出現(xiàn)干擾狀況，因此，此類干擾也被稱之為“靜電耦合”效應。從干擾過程來看，是因為前期干擾線與測量線在安裝過程中出現(xiàn)了交叉的情況，導致電路中形成了電容器產生了電場，從而帶來外部干擾。三是電感耦合干擾形式。從物理原理分析，任意兩電路之間均會產生感應狀況，若是其中某個電路在此過程中出現(xiàn)了電流的變化，則會在感應的影響下對另一個電路產生波動，以此出現(xiàn)干擾情況。四是共阻抗耦合干擾。兩個電路之間會產生阻抗，即電流在經過阻抗的過程中導致電壓持續(xù)下降。在此過程中極易對另一個電路帶來干擾，導致電壓出現(xiàn)波動狀況。此時若是多臺設備來自同一電源供電，則電源會在輸電的過程中出現(xiàn)阻抗。此時任何一個設備的電流出現(xiàn)變化都會對其他周圍的設備產生影響，導致信號干擾[2]。

3 化工電氣自動化儀器儀表安裝優(yōu)化措施

3.1 轉變安裝原則

由于化工電氣自動化儀器儀表會受到以上因素干擾，因此，在后續(xù)工作中便需要技術人員采取針對性的解決對策盡可能地降低干擾帶來的不利影響。從干擾信號的產生條件來看，在優(yōu)化應對過程中需采取以下4 項措施：第一，在安裝過程中干擾源與電路之間相關聯(lián)；第二，要及時處理極易受到干擾因素影響的電路；第三，必須確保干擾源與電路之間存在耦合通道。第四，為確保以上幾方面能夠順利開展，還要強化對抑制干擾原則方面的關注。在具體工作中，應先清理好干擾源，例如對電力線進行處理，優(yōu)化調整其與信號線之間的距離大小。需要注意的是調整過程中應該盡可能地擴大間距，減少干擾影響。此外還可以通過直接對干擾路徑進行隔離的手段杜絕干擾因素。對接收電路也要開展優(yōu)化，應削弱其對干擾因素的敏感度。例如在實際操作中可以更換高輸入阻抗電路，以此減少干擾帶來的不利影響[3]。

3.2 應用抗干擾技術

物理隔離技術是強化儀表設備抗干擾的重要方式，在高科技發(fā)展背景下，部分企業(yè)也會運用平衡、屏蔽等手段提高抗干擾質量。其中物理隔離在運用過程中可將噪聲污染控制在最小，主要方式為：技術人員借助電力設備完成干擾源與線路之間間距的分析，并通過調整完成優(yōu)化。在實際操作的過程中，線路的間距優(yōu)化通常會受到設備結構以及布線情況的影響難以操作，因此在前期要做好系統(tǒng)化分析。一般來說，若是弱信號線，則應該重點關注敷設形式，盡可能地防止與強信號導線之間出現(xiàn)平行等情況，且敷設過程中不可以捆扎多條線路，以防出現(xiàn)安全隱患。此外在物理隔離的過程中還應該注意公用地線的朝向設置，確保能夠達到技術運用標準。

平衡處理技術是指通過外部技術處理使干擾因素能夠在導線負載中完成自動抵消，從而降低地磁干擾對周圍環(huán)境的影響。而屏蔽技術的使用則是指在技術運用的過程中使用金屬物等材料將電磁線的影響控制在合理的范圍內，或者防止干擾因素進入到特定的區(qū)域內，以此實現(xiàn)干擾與目標之間的信號隔離，使儀表測量能夠正常運行。

3.3 接地安裝

3.3.1 安裝原則

接地處理是指一點接地，通常情況下，若是點位中出現(xiàn)兩個以上的區(qū)域同時接地，則極易出現(xiàn)干擾源，影響儀表運行過程中的精準測量。從現(xiàn)有技術運用狀況來看，線路電流的幅值大小以及波形狀況都會對接地產生影響。在此基礎上，接地極狀況以及周圍的電導率數(shù)據也會對干擾情況產生波動。為此，要求相關人員應該先鋪設好地極，然后按照標準對其完成抗干擾處理。通常情況下，接地電阻應該被合理控制在5～10 Ω 的范圍內，并且數(shù)值管控的過程中，越能夠接近5 Ω 越好。在后續(xù)操作過程中，要確保柜體與柜體之間都已經運用材料與接地銅母線相連接。但是要特別注意對連接的方式有要求，即必須按照并聯(lián)的形式操作，不能使用串聯(lián)，是因為在串聯(lián)的連接過程中，電流極有可能會進入到公共地線中，所以，要以并聯(lián)的形式減少此情況的出現(xiàn)。除此之外，為了能夠進一步減少線路運行過程中產生的接地電阻，技術人員還要在現(xiàn)有基礎上盡可能地拓展接地線路與接地母線之間的接觸面積，保障柜體接地的科學性與合理性，有效降低此過程的干擾，確保電氣自動化儀器儀表的正常運行[4]。

3.3.2 安裝要點

柜體接地數(shù)量影響儀表的安裝質量，只有一點接地時，才能避免干擾源的產生。如接地維持超過兩處，便會產生干擾源，因此在實施接地方案時，需考慮儀表的運行特點，貫徹一點接地的原則，按照既定方案完成接地任務，保護儀表運行安全，消除外界因素的干擾，為儀表安裝工作順利開展奠定基礎。在實施接地方案時，將控制接地極的電阻值作為工作重點，根據柜體接地需要，選擇規(guī)格尺寸合適的接地極，工作人員要嚴格按照規(guī)范進行接地，強化安裝人員的專業(yè)素養(yǎng)。接地母線布設結束后，依照制定的方案，以并聯(lián)的方式，將各柜體與母線相連，切忌以串聯(lián)方式連接柜體，防止不同電流同時進入接地線。工作人員必須遵循該原則，適當調整接地方案，確保自動化儀器儀表安裝的接地方案合理，起到保護儀表的作用，且不會干擾自動化儀器儀表的正常運行。為控制接地電阻的阻值在合理范圍內，檢測導線的截面積，判斷截面積是否達到設計標準，避免自動化儀器儀表投入使用后，接地線的阻值發(fā)生變化，形成干擾源，不利于維持儀表的穩(wěn)定運行狀態(tài)。

3.3.3 接地方式選擇

兩端接地，即將屏蔽電纜金屬屏蔽層兩側連接接地，這種接地方式不會使屏蔽層產生感應電壓，但金屬屏蔽層受磁通影響較大，內部產生電流，假如接地兩端的電勢存在差異，便會出現(xiàn)電勢環(huán)流，而這種環(huán)流影響信號的強度，使信號失真。單點接地，僅將電纜一端接地，另一端不接地，或以保護的方式接地，應用該接地方式，金屬屏蔽層不會被磁通干擾，電纜中傳輸信號強度不被削弱，信號傳輸質量較高。兩種接地方式的主要差異為，接地點的數(shù)量不同，適用范圍也不同，實際設計接地方案中，考慮系統(tǒng)的運行需要，靈活設計系統(tǒng)的接地方案，起到保護電路的作用。兩端接地適用于數(shù)字信號、差分信號傳輸與動力電纜，當用于數(shù)字信號與差分信號傳輸時，需關注電流的大小，電流過大也會影響信號傳輸效果。相比較，單點接地適用于信號線布設，通常情況下采用單點接地方案，消除系統(tǒng)的干擾，信號在傳輸過程中強度不受影響，使信號線保持穩(wěn)定的運行狀態(tài)。

3.4 調整導線間距

受電力學影響，當兩根平行導線間距離過近時，兩根導線會出現(xiàn)互感效應，效應的強弱受到多種因素的影響，包括導線間的距離、導線長度與導線分布方式等，這種現(xiàn)象導致電路負載發(fā)生變化時，電源瞬間產生高頻震蕩電壓，干擾線路的正常運行。瞬變電壓傳輸至信號線，對平行于該線路的導線產生干擾，為消除干擾，削弱導線間互感效應是關鍵。一般情況下，擴大導線間距離，或避免兩根導線處于平行狀態(tài)，是解決該問題的最佳措施。安裝人員應考慮儀表安裝實際情況，設計導線的布設方式，控制不同導線的間距，盡量設計不同導線之間位置關系為垂直或交叉，借此減少分布電容，維護自動化儀器儀表的運行環(huán)境。如布設導線距離長，優(yōu)先使用雙絞線，這種結構導線的優(yōu)勢為不同導線的絞合方向存在差異，產生互感效應的方向相反，減弱產生互感電壓的強度，甚至使瞬時電壓降至0，具有較強的抗干擾能力，是化工自動化儀器儀表安裝常用抗干擾策略，且技術應用成本在合理范圍內，安裝儀表質量達到標準。當在使用雙絞線完成導線布設時，布設方式與普通導線不同，使用絕緣管隔離不同導線，并遵循分層布設原則，科學設計雙絞線的布設位置與高度，使不同導線間距離在合理范圍內，凸顯雙絞線的應用優(yōu)勢，解決儀表安裝被瞬時電壓干擾的問題，安裝儀表精度符合化工生產需要[5]。

3.5 規(guī)范導線連接

外引導線轉接是自動化儀器儀表安裝的重要環(huán)節(jié)，與安裝儀表的抗干擾能力關系緊密，務必作為儀表安裝人員的工作重點，深入研究儀表安裝方案，以正確的方式轉接外引導線，在柜體、操作臺與控制柜之間設置接線座，實現(xiàn)外引導線的轉接。為凸顯接線座在儀表安裝中的便利性，導線接頭通常設計為插座形式，針對此類轉接頭的特點，使插座兩端的觸電處于并聯(lián)模式，保證接線座的安全，外引導線連接順暢，安裝儀表的運行不受外界因素的影響，抗干擾目標得以實現(xiàn)。該環(huán)節(jié)涉及焊接作業(yè)，焊接質量關系到引線轉接效果，為此在焊接作業(yè)開始前，組織焊接人員學習焊接技術，熟練掌握焊接技巧，焊接位置接觸面緊密相連，杜絕虛焊現(xiàn)象的出現(xiàn)，外引導線線路連接順暢。如外引導線長度極長，此類線路中傳輸?shù)皖l信號質量難以保障，為此儀表安裝人員在長導線連接位置，設置具有增強低頻信號功能的裝置，如控制信號放大器等，此類裝置的使用保護線路中傳輸?shù)牡皖l信號，避免其他設備接收信號失真，提高線路抗干擾能力。

3.6 安裝附加設備

在自動化儀器儀表安裝中，附加設備安裝也是關鍵環(huán)節(jié)，如附加設備安裝不到位，也會成為干擾源，降低自動化儀器儀表的安裝質量。安裝人員要正確認知附加設備的重要性，制定附加設備的安裝規(guī)范，約束安裝人員的工作行為，使安裝的附加設備在儀表運行中發(fā)揮應有作用。自動化儀器儀表安裝包含多種附加設備的安裝，各類設備安裝方式不同，安裝過程中注意事項也存在差異，分析不同附加設備的作用，明確附加設備的安裝特點，是順利完成附加設備安裝的關鍵。負責人組織安裝人員研讀附加設備的安裝說明，督促安裝人員學習設備安裝規(guī)范，熟悉各類附加設備的安裝要點，確保安裝設備能夠正常運行。以測速發(fā)電機為例，該裝置為儀表的附加設備，在安裝該設備時，安裝人員不僅要了解設備安裝規(guī)范，還需熟悉設備安裝可能造成的干擾，諧波干擾與低頻干擾最為常見，處理方式各不相同，諧波頻率通常在300～400 Hz之間，使用T 型網絡即可濾除，而低頻干擾的抵御方式為增設濾波器[6]。

3.7 消除電磁干擾

儀表線路接通或切斷過程中，無法避免產生高電壓，使儀表運行環(huán)境受到電磁干擾，導致化工自動化儀器儀表安裝出現(xiàn)問題，抗干擾能力被減弱，安裝的儀表無法長期穩(wěn)定運行，容易出現(xiàn)故障，與化工生產需要不符，自動化儀器儀表的應用優(yōu)勢得不到體現(xiàn)。針對這種不可避免的電磁干擾，安裝人員可采取多種措施解決，如增加阻容網絡、二極管等，預防方法的適用條件不同，實際研究電磁干擾預防方式時，基于儀表安裝現(xiàn)場的實際情況，選擇最適宜的防電磁干擾策略。除此之外，接入阻容緩沖器同樣有助于增強儀表的抗干擾能力，考慮現(xiàn)場電磁干擾強度，選擇型號適宜的緩沖器，適用于化工自動化儀器儀表安裝現(xiàn)場電磁干擾預防的緩沖器，其電阻值在10～20 Ω 之間，電容范圍為0.22～1 F，吸收電路狀態(tài)發(fā)生變化時，產生的瞬時電壓。緩沖器的選擇標準以安裝現(xiàn)場實際情況為依據，優(yōu)選性能良好的緩沖器，起到降低瞬時電壓的作用，減輕產生電磁場的干擾，強化自動化儀器儀表的安裝質量。

3.8 屏蔽干擾

屏蔽干擾是強化儀表抗干擾能力的有效措施，安裝人員分析不同材料的特性，尤其關注材料的電阻與磁性，通常使用低電阻、弱磁性的材料用于屏蔽干擾信號，制成屏蔽裝置，抵御電磁干擾。主動屏蔽與被動屏蔽是最常見的屏蔽方式，工作人員可按照安裝需要，選擇合適的屏蔽措施，盡最大可能克服電磁干擾。在實際安裝儀表過程中，識別干擾源位置，如內部干擾，一般采用主動屏蔽方式；反之采取被動屏蔽策略。在干擾源與儀表之前設置隔離裝置，阻隔干擾信號的傳播。以屏蔽范圍為標準，可將屏蔽方式分為整體屏蔽與局部屏蔽兩種。工作人員依據安裝目標，確定屏蔽的范圍，如決定采用整體屏蔽，屏蔽裝置覆蓋全部電氣室；而采用局部屏蔽方式時，識別電氣室中的重點部件，設置屏蔽裝置。盡管不同屏蔽方式的實施方式不同，但在實施過程中，都要關注被屏蔽物體的接地方案，倘若接地效果達不到預期，任何屏蔽方式的屏蔽效果都將受到影響。由此在實施屏蔽策略之前，工作人員務必檢查被屏蔽物體的接地情況，判斷是否符合屏蔽方案實施需要，及時調整被屏蔽物體的接地方案，為實施屏蔽創(chuàng)造便利條件。

4 結語

綜上所述，抗干擾技術在化工電氣自動化儀器儀表安裝中具有較高的應用價值，消除外界因素的不良影響，順利完成儀表安裝任務，使儀表讀數(shù)準確。相關人員要關注技術領域最新研究成果，學習先進的技術應用理念，適應化工企業(yè)不斷變化的生產環(huán)境，創(chuàng)新應用抗干擾技術的方式，解決傳統(tǒng)儀表安裝方式的弊端，使儀表長期處于穩(wěn)定運行狀態(tài)，延長儀表的使用壽命。