煤矿选煤厂电气抗干扰措施分析

孔庆柱

摘  要：在当今越来越注重环保的形势下，煤矿选煤厂越来越普遍地应用大功率、自动化、重型电气设备，这大大提高了选煤效率和质量。然而，煤矿选煤厂电气设备往往受到干扰，为了规避干扰因素，我们分析电气设备的干扰源，且实施有效的抗干扰措施，从而真正加强煤矿选煤厂的电气设备管理工作。本文主要分析了煤矿选煤厂电气自动控制的干扰因素，即非电磁干扰与电磁干扰，然后提出了抗电源、抗变频器、抗接地、抗布线的干扰以及软件抗干扰的措施。

关键词：选煤厂  电气  抗干扰  因素

中图分类号：TD94                             文献标识码：A                    文章编号：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，基于持续提高科技水平，煤矿选煤厂的电气自动化水平提升，这大大减轻了劳动强度和增加了生产效益。然而，选煤厂电气设备存在干扰问题，这不利于生产安全性的提升。电气设备受到干扰往往表现为噪音太大、信号失真等现象，这不但会降低生产效率，而且较易导致安全生产隐患，从而不利于选煤厂的稳定与安全运行，这就要求积极探究电气设备干扰源，从而实施有效的应对措施。

1  煤矿选煤厂电气自动控制的干扰因素

选煤厂自动控制系统的特点是线路长、类别多、复杂化、控制对象广等，并且，高频感应加热、电力网络和电气设备等都会形成磁场或电场，这导致控制系统处于复杂的电磁环境条件下。另外，控制系统受到化学腐蚀、物理振动等要素的制约。为此，选煤厂电气自动控制的干扰因素为非电磁干扰（主要是振动）与电磁干扰。

1.1 非电磁干扰因素

一是机械振动因素。闭合一次场地机械触点后基于振动制约形成多次抖动，这样PLC控制器错误以为多次闭合触点，采集多次数值（扫描周期）加以运算，这样错误指令被控制系统发出。二是变送器、仪表故障因素。倘若介质、煤尘形成的触点不良接触，那么仪表和变送器将呈现异常运行或非电量偏差大的现象。三是线路老化及机械影响因素。基于线路老化、机械拉扯等制约，信号传输线导致间断传输信号，难以向控制系统实时传送场地信号，系统控制错误形成。

1.2 电磁干扰因素

电磁干扰即迅速改变的电流使可变磁场形成于电气设备附近，且形成电磁辐射，从而使电气设备薄弱位置的电位差形成，最终叠加影响电气设备信号。一是变频器谐波干扰因素。变频器为直流和交流的组成，工频交流电压基于变频器的影响以滤波和整流的形式形成可靠直流电压，然后受到微处理器的影响，通过可控硅回路的逆变获得相应频率交流电压。在这个过程中关断和开通开关元件（可控硅和二极管等）可使高次频波形成于变频器输出测以及输入侧，从而对输入供电系统进行干扰。并且电磁干扰（对控制系统通讯和电子设备的干扰）形成，这导致PLC检测的开关以及模拟信号失真，设备误动作形成，最终自动控制系统的稳定运行受阻。二是电源干扰因素。通常电气自动控制系统应用工频交流电源（电网以整流和降压获得），因为受到大容量电气设备与电网启停的制约，交流电压的尖峰脉冲、浪涌电压、高频成分形成比较大的波动。三是线路干扰因素。针对电气自动控制系统而言，场地一系列限位触点、配电盘接触器等要求很多传输线，因为控制设备跟其存在较大距离，所以存在较长的传输路线，当传输控制以及检测信号时，外部的干扰形成，倘若电网结合仪表电源和变送其串入干扰或开断感应负载时存在波动干扰，那么I/U信号异常形成，这使检测精度减小，甚至使元器件受到损坏。四是接地系统干扰因素。倘若屏蔽电缆屏蔽层应用两端接地形式，那么一系列接地点不均匀分布电位，各个接地点形成的电位差导致闭合回路形成于大地、屏蔽层、接地线，感应电流形成于电缆屏蔽层，结合芯线和屏蔽层的耦合，信号回路受到干扰。倘若在一点接地系统中不正确地实施多点接地，那么严重的干扰信号将会形成。

2  煤矿选煤厂电气自动控制抗干扰措施

为了保障煤矿选煤厂的稳定与安全运行，应结合一系列干扰源的种类和形成原理进行分析，然后实施有效的抗干扰措施。通常来讲，尽管具备较多抗干扰的措施，可是往往都基于软件和硬件两个环节应对，其中最为基础的措施是硬件抗干扰，因此为了实现抗干扰的效果，应统一“抗”及“防”，然后以此为前提条件，煤矿选煤厂应排查场地安全隐患，加强场地安全管理，保障有效落实电气设备的维护及管理责任，这样才可以由根源上真正优化和完善。

2.1 抗电源干扰

一是结合专门的稳压设备给PLC供电，将隔离变压器（1：1）增加于PLC电源端子前，滤波器在隔离变压器前使用且连接系统电源。将双绞线应用于PLC跟隔离变压器之间，以使电源线外部干扰因素减少。微处理器是PLC控制系统的中心环节，在控制系统工作之前以多级微波方式处理微处理器，这样能够使微处理器的适应能力提升，减小由于不稳定电流和电压因素形成的制约。二是将交流电接入PLC控制系统时尽可能使用短引线，引线接口位置尽可能跟低通滤波器和变压器相接近，以使电源干扰显著减少。三是以带屏蔽层的隔离变压器对PLC控制系统供电，能够对尖峰脉冲和浪涌电压进行阻止，从而防范静电感应及高频干扰影响。

2.2 抗变频器干扰

变频器抗干扰重点实施下面的一些手段：一是隔离。结合隔离变压器给通讯以及电子设备供电，结合信号隔离器对弱电信号（4～20mA模拟量等）予以隔离。由电路上隔离较易受到干扰环节及干扰源，将它们间存在的电的联系切除。二是滤波。将交流电抗器接入变频器输入侧（如图1所示），使高频扰动得以平滑，对谐波电流进行控制。将电路滤波器应用于变频器输出侧，避免电机绝缘受到浪涌电压的伤害，减少远距离配线和并列运行很多电动机形成的漏点现象。

三是接地和屏蔽。电机跟变频器之间的电缆以穿钢管敷设或使用铠装电缆，电缆两端屏蔽层连接电机和变频器接地，确保钢管接地的稳定性。以屏蔽电缆充当变频器控制的信号电缆，这样能够使高次谐波电压干扰减小。以屏蔽铠装电缆或屏蔽电缆充当控制弱电压、弱电流信号（接近开关、传感器等）的电缆，确保电缆屏蔽层两边接地。务必有效连接变频器接地端子，确保接地线的短粗。

2.3 抗接地干扰

自动控制系统需结合信号电流及电压大小建构单独的接地系统，当选煤厂运行正常时，其主机需安装一个单独接地设备，为了防范回路中干扰的形成，务必保证在相同点连接接地系统，以独立接地线向接地极引一系列部件核心接地点，接地系统单端接地如图2所示，一是需要确保一系列电路接地线尽量地短。二是在具备条件时尽量以粗导线设计地线，以使一系列电路的电位差降低，并且结合电流大小根据比重增加总线、干线、支线截面。三是需确保低电平子系统跟总接地线靠近，高电平系统跟总接地线远离。信号源接地情况下需在信号侧使屏蔽层接地;接头在信号线中间存在时，需牢固连接屏蔽层且实施绝缘处理，务必防范多点接地。

2.4 抗布线干扰

一是科学布线及安装。控制器（PLC等）需跟强干扰源（电焊机、大型动力设备等）与大容量变频设备相远离。控制系统在线路敷设中务必兼顾输出有源信号跟输出无源信号间的彼此影响，在布线中务必分开敷设两种信号源线路，且结合绝缘层予以隔离。二是电动机控制回路的设计结合启停按钮、外部接触器、隔离继电器隔离干扰。

2.5 软件抗干扰

由于选煤厂基本应用PLC控制系统，因此能够基于PLC程序上设计控制系统以抵抗干扰，常用措施如下所述：一是延时法。接近开关与压力传感器等仪表在振动与电磁干扰条件下会形成不正确信号，可对输入的数字以及模拟信号延时办法进行处理。倘若信号不间断时间在1s以上，那么充当有效数据在PLC读入;倘若信号不间断时间在1s以内，那么将此干擾值舍弃，从而很好地防范控制系统误动作。二是数字滤波法。转变场地模拟信号为数字信号，结合数字滤波器处理，以使噪音信号消除及得到有效信号。针对幅度较大的干扰系统的处理，能够实施“限幅法”，即多次不间断对信号实施采样处理，倘若采样值（某一次）显著超过其它数值，那么舍弃此信号值。针对在相应范围多次变化的数值（压力、液位、流量等）实施“算数平均值法”，即以平均值（多次对数据采样获得）充当此值。针对改变较小的温度等信号值，能够不间断进行三次采样，且保留中间数值。另外，在抗干扰中还能够应用软件狗定时和故障监测程序以及初始化的重复等措施。

3  结语

综上所述，对于煤矿选煤厂电气自动控制系统的抗干扰而言，上述抗干扰措施的实施能够很好地控制大部分的干扰源，且实现了理想的成效，确保了系统运行的稳定与安全，从而提升了选煤厂的生产效率。并且，基于持续建设和发展的智能化、信息化选煤厂电气自动控制系统影响下，选煤厂会使用越来越复杂的工艺流程，这对电气自动控制系统的安全与稳定运行标准提升，因此怎样消除或控制干扰因素、确保选煤厂的高效生产，这要求煤矿选煤厂所有工作者一起探究和继续努力。

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