现场信号干扰问题分析及解决方法

罗培军

(浙江浙能镇海发电有限责任公司，浙江 宁波 315010)

0 引言

信号干扰问题一直是困扰现场调试工程师的技术难题。在工程前期，由于前期工作不规范，使得现场遗留了很多干扰源，对后续投入的信号产生了干扰。而干扰源的判断、查找和消除，却是一个艰难的过程，因此，了解干扰产生的原因，掌握常用的解决方法已成为每个仪控工程技术人员的基本技能。

1 干扰的机制

干扰亦称噪声，是窜入或叠加在系统电源、信号线上的与信号无关的电信号。干扰会造成测量的误差，严重的干扰会导致设备损坏。信号干扰产生有2大途径:存在干扰源和干扰信号传送途径(存在干扰通道)。信号受干扰后，在一般情况下，会出现不规则、无序的跳动且严重偏离正常值。

2 干扰抑制技术

解决信号干扰应从消除干扰源和切断传送通道2方面着手，针对不同情况，采用一种方法或其中几种方法结合在一起，可获得满意的效果，下面以工程现场的几个案例来说明这个问题。

2.1 远离干扰源

在确认干扰源后，一般可采用物理隔离的技术手段，常用的方法有增加信号隔离器、对干扰源加额外屏蔽层等，另外一种方法就是通过加大信号与干扰源的距离。

案例1。某循环流化床锅炉电厂采用刮板式称重给煤机，在试运行阶段煤量信号受到干扰，主因是煤量称重积算仪与变频器装在同一个机柜内距离太近，称重信号和皮带转速信号(都是弱电信号)受到变频器的高频干扰，引起信号跳动。

解决办法。把煤量称重积算仪与变频器分开布置，远离干扰源，使干扰问题得以解决。具体改造情况如图1所示，改造效果如图2所示。

图1 给煤机控制箱

2.2 避免干扰信号传送途径

2.2.1 规范信号屏蔽层接地

在检查模拟量信号时，应确保信号电缆屏蔽层在分散控制系统(DCS)机柜处单点接地且接地电阻小于 0.5 Ω。

图2 煤量信号曲线

案例2。某电厂风机振动柜放在电子室内，振动信号从就地探头引到电子室，引风机在试运行过程中，频繁出现振动信号跳变，经检查发现机柜接地效果不好，接地电阻为2.5 Ω(用万用表测量)，经重新处理接地使接地电阻小于0.5 Ω后，振动信号恢复正常。

2.2.2 DCS要有可靠的接地系统

虽然各个DCS生产厂家对各自的控制机柜接地都有不同的要求，但一般都要求所有机柜的信号地都必须连接到同一个接地点(等电位)上。在现场施工中，通常采用的方法首先是将几个机柜通过1根汇流铜棒连接到同1个接地点上，然后通过电缆与大地接地网相连。每个机柜只能有1个接地点，机柜与地面之间应用橡胶垫隔离。

案例3。某电厂基建完成后，发现很多热控信号出现漂移，最明显的例子就是在DCS画面上显示有支热电偶温度信号缓慢上升，可就地测试实际温度并没有变化。维护人员用万用表直接测量热电偶的毫伏值有不断上升趋势，却又查不出什么原因，经常是把线拆下来对地碰一下放完电，再接上去信号就恢复正常，过一段时间后又出现同样的问题。究其原因，是施工单位在基建时为了贪图方便将DCS机柜接地点跟大地接地网不是直接用电缆相连，而是先通过电缆桥架，在电缆桥架处与大地接地网引上来的电缆线对接。由于不是直接连接，若干年后，电缆桥架接地点处金属铜接触面年久氧化，引起接触不良，导致整个DCS接地效果不好，电磁干扰产生的感应电荷不断积累引起信号漂移。后来对整个DCS接地系统进行了改造，把接地点直接与大地网相连，彻底解决了这个问题。

2.2.3 严格布置信号电缆与动力电缆的走向

信号电缆与动力电缆交叉敷设时宜成直角，最好不要敷设在同一个电缆桥架内，必须敷设时，应严格按照设计要求或采用特殊技术措施(例如，在两者间加装隔板)。

案例4。在实施某电厂脱硫项目的过程中，每次烟气换热器(GGH)启动后，增压风机振动信号就出现跳变，检查发现GGH动力电缆与振动信号电缆共同布置在1个电缆桥架内，属于平行敷设，后经单独重放1根振动信号电缆后，干扰现象消失。

2.3 其他几种常用的解决办法

几种常用的解决干扰的方法有加装信号隔离器、加装放电电阻或放电电容、DCS内软件滤波等办法;这些都是在无法解决信号干扰源和干扰途径的前提下，对干扰信号进行弱化的一种措施。

案例5。某电厂输煤系统在试运过程中经常出现就地开关量信号误动现象，即就地实际接点没有动作，但是输煤程控CRT却显示就地开关已经闭合，经过检查分析，其主要原因是控制线路过长产生的感应电压堆积引起中间隔离继电器误动。

解决办法:

(1)因电源回路220 V(AC)属于强电，根据电气强电信号的屏蔽规范，把屏蔽电缆的2点接地。

(2)把所有电缆的备用芯全都接地。

(3)增加放电电阻，释放感应电。

改造原理图如图3所示，采用上述方法后，问题得到了解决。

图3 改造回路示意图

3 结束语

信号干扰是一个非常棘手的问题，它具有隐蔽性强和解决困难等特点，它的存在会严重影响和危害热工设备乃至整个系统的安全可靠性运行。因此，在事先的系统设备的选型、工程设计和安装阶段，必须充分考虑现场的干扰情况并对潜在的系统干扰源做好隔离措施。同时，要掌握基本的解决干扰方法，只有在平时的工作中严格按照技术规范的要求去作，才能保证控制系统正常运行。

［1］叶江祺.热工测量和控制仪表的安装［M］.2版.北京:中国电力出版社，1998.

［2］陈霄峰，吴建峰，乐康定.金华电厂燃气－蒸汽联合循环机组DC存在问题及解决方法［J］.热力发电，2008，26(11):99－100.

［3］王永军.变频器信号干扰问题的处理［J］.华电技术，2009，31(7):62 －64.

［4］刘海南.带式输送机驱动装置振动偏大原因分析及处理［J］.华电技术，2011，33(11):65 －66.

［5］王玲花.信号与系统［M］.北京:机械工业出版社，2009.

［6］孙国霞，郭予瑾，高骏，等.信号与线性系统分析［M］.济南:山东大学出版社，2007.