摘要：冶金厂矿中各种仪表、自动控制系统尽管在设计上已具备了一定的抗干扰能力，但由于仪表配线工程设计或施工不当而引进了意外的干扰电压或电流，造成错误读数或指令，尤其是对数字型仪表及计算机等装置更容易出错，严重影响其稳定性和精度，必须引起足够重视。
关键词：冶金仪表；干扰信号；抗干扰系统设计
一、干扰信号的常见类型
1.1电磁感应造成的干扰
在冶金厂的工作现场存在很多电感或者变压器，当这些设备出现漏感的情况，就有可能造成由于磁感线穿过电路时出现电磁感应的现象，在干扰电路中产生不可控的干扰电流。即使是有2个回路电路相隔比较近时，也有可能会产生电磁效应。其中1个电路由于电流的变化产生电磁的变化，另1个电路由于在电磁场的变化而产生1个感应电流。在电路中，由于信号传输回路引起的干扰电压服从正态分布，且可以计算出，但是由于其变化不可控，造成对在测量过程中无法对这部分干扰进行有效地消除，从而对测量监控造成了一定的难度，也大大降低了仪表读数的准确性，无法为工作过程提供有效的数据信息。
1.2静电感应造成的干扰
在仪器的使用过程中，如果由于电器元件出现问题，就有可能出现电荷在回路电路的电器元件上进行储存，并且当电荷量达到一定值的时候，会自己产生发电的情况，这种情况就成为“静电效应”。这样干扰的危害不仅仅局限于对测量准确性的影响，甚至对整个电路也会产生破坏性的影响，因为当电荷量过高时，会产生比较高的电压，在高电压的影响下，电路中的电流会发生大幅的突变，对于整个电路的影响是十分致命的。需要认识到这种干扰虽然不是持续性的，往往发生在一段时间内，但是其危害却十分巨大。
1.3设备本身造成的误差干扰
所有的仪表元件在生产过程中都要进行测试和标定工作，这也就意味着假如标定不是很准确的话，在以后的使用过程中就会产生持续的误差干扰。标准器件误差、装备误差和附件误差都属于测量误差。因此，在使用过程中假如存在这样的干扰，在仪器的整个使用过程中，都会一直影响测量监控工作。虽然很多技术人员在仪表使用过程中会对仪表进行比较误差的测量，但是对于技术人员的要求就比较高，很难保证每1个仪器仪表的比较误差都能得到有效地控制。因此，设备本身造成的误差干扰对仪器仪表的准确性也有着很大的影响。
二、干扰源及其特性
①电器开关:接点瞬间开闭时，变化速度极高的电流i使开关接点之间的气隙被击穿，从而产生很宽的扰动频率，当开关多，动作频繁时，这种扰动就不会间断；②动力电源线的干扰:当电力电源与仪表信号传输线平行敷设时，就会对信号线产生相当幅度的干扰电压和电流；③可控硅装置:可控硅装置除了使电源波形失真(对要求为正弦电源的仪表系统有影响)，当它们直接接到电源上还会产生高电平谐波干扰；④大容量变压器和电动机:产生相当大的漏磁磁通，引起电磁感应噪声；⑤电机的整流子:是一种特殊的机械开关，重复频率高，但扰动幅度较机械式电气开关低，扰动频率由音频伸展至100MC，整流子保养的不好的电机，其干扰比正常的要大；⑥电弧类装置及气体放电灯:当电压升至临界值时导通，其重复次数为电源频率的两倍，产生相当幅值的干扰电压，频率可高达10MC；⑦脉冲数字设备:干扰频率和幅值为开关线路上升时间的函数，上升时间可以是毫微秒数量级，故干扰频率达数百兆赫；⑧工厂内多点接地系统:有时两点之间即可达5～6V电压，产生的地电流可以沿着大地导体传播。
三、仪表抗干扰的有效措施
3.1对于干扰源的隔离处理
大量实践表明，仪表抗干扰的最有效的措施就是找出干扰源并对其进行隔离屏蔽处理，将仪表的电源线和信号传输线都进行滤波处理，同时对外部的电线、电缆都进行有效地屏蔽，这样就可以最大限度阻止干扰信号的传播。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此外，也可以采取在电源或者电机两端布置电感比较小的电容器，从而可以阻止干扰信号的产生。但是，这种办法需要对工作现场的导线都进行抗干扰处理，其成本很高。因此，可以在比较重要的仪器仪表上采取这种处理办法，从而保证数据的准确性。
3.2改善电气配置
由于冶金现场的设备比较多，所以如何合理地布置电气设备就成为一个问题。在工艺可以满足设计标准的同时，要尽量把可能产生干扰信号或者成为干扰源的线路或者元件进行集中布置，这样可以尽可能地减少干扰信号的干扰范围，并且一些很容易产生干扰信号的电器元件要尽量减少使用或者不用，使用其他不易产生干扰源的装置替代。此外，所有应该有接地处理的设备都应该进行接地或者配置与金属汇线桥架内，相互之间尽可能减小分布电容电阻等的元器件，降低外部的静电感应干扰。如果必须将动力电缆线与仪表信号线合用统一汇线桥架内，可以通过屏蔽隔板的方法将其分开，从而减少对外部静电效应产生的干扰效应。
3.3对信号传输线、缆进行穿金属管处理
由于冶金现场的工程机械各种各样，所以需要的电源类型也不尽相同。因此，在工程设计过程中，对于各个线路的布置要进行合理的规划。对于一些使用微弱电流或者直流电的仪器来说，要尽量避免和交流电源线共同使用一根线缆或者在一个金属管内，或者进行分隔处理，如图1所示。或者单独进行穿管处理，根据数据显示，这部分线缆进行穿管处理之后的静电干扰可以衰减几个数量级。因此，穿管处理对于静电干扰的作用是十分巨大的。但是其对电磁干扰的作用很小，可以采取加厚金属管的方法加大对电磁干扰的抑制，同时，管壁愈厚，电磁感应衰减率愈高；管壁愈薄，静电场干扰衰减率愈高。所以要想采用这种方法直接解决静电干扰和电磁干扰是很难的。基于笔者多年的工作经验，建议采用这种办法进行静电干扰的处理。但加厚管壁必然会大幅度的增加成本或布置难度，也要满足现场环境的要求。
3.4仪表系统接地的处理
1）在仪表的信号传输线路中尽可能采取直径比较大的信号传输线，从而增强抗干扰的能力。
2）避免对线路进行串联，要尽量使用并联方式进行连接。
3）要尽量保证屏蔽层、导管或者仪表柜的接地质量。
当然，除了这些处理办法之外，还可以对仪表进行单独的接地处理。可以为仪表设置单独的接地点，从而保证仪表系统都有1个统一的参考点，也可以尽可能地避免外界的感应干扰，抗干扰效果比较理想。目前单独的仪表接地系统大致有3种形式：树干型、辐射式和混合式。这3种接地模式主要考虑设备的工作频率和地线阻抗的关系。具体使用办法，请参考《工厂配电设计手册》进行确定。
3.5本安信号传输线配线及其他问题
为了控制和本安信号相连接的设备，必须对传输线缆的LC值进行校验处理，这样对于安全火花型的本安线路来说，可以增强其抗干扰能力。此外，除了采取上述的硬件抗干扰措施之外，也可以采用软件抗干扰措施。随着时代的发展，计算机技术不断发展，相应的软件也更加强大。因此，相关的技术人员可以开发一些软件对仪表的抗干扰能力进行加强。
四、结语
随着工矿企业的大型化，仪表以及计算机等弱电设备的使用愈来愈多。无论是数字型装置还是模拟型装置，在进行工程设计时都应重视其抗干扰问题。忽视了干扰的抑制，有时就会带来很多麻烦，后果甚至是非常严重的。
参考文献：
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[3]刘峰,毕于深.仪表控制系统干扰分析与抗干扰措施[J].石油化工高等学校学报,2013（12）:65-69.
论文作者:华强广
论文发表刊物:《电力设备》2019年第8期
论文发表时间:2019/9/19
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