电解铝厂自控设备常见电磁干扰和解决方法.pdf

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1、762化工自动化及仪表第38卷电解铝厂自控设备常见电磁干扰和解决方法武欣(山西华泽铝电有限公司，山西河津043304)摘要针对电解铝生产现场因设备和仪表的电磁干扰导致的各类故障，详细阐述了各类干扰造成的系统或仪表故障现象。并给出了相应的解决方法。关键词自控设备电解铝常见电磁干扰差模干扰共模干扰抑制中图分类号TP27文献标识码B文章编号1000—3932(2011)06-0762-02电解铝生产现场是强电场和强磁场并存的特殊环境，各类仪表、设备间的电磁干扰常会影响系统的数据采集，无法实施自动控制甚至导致系统停车等事故。电解铝行业常见的是共模干扰，也是较难解决的干扰问题。生产现场

2、常出现因电磁兼容性问题引起的各种异常现象，如电磁干扰和接地不良引起的异常，模拟信号不稳定严重时造成PLC的CPU、输入模块及变频器输入接口板等的设备损坏，雷击损坏PLC电源、打印机和上位计算机以及数据采集漂移等。为此，系统集成或仪表、设备安装完成后的电磁兼容问题成为迫切需要解决的问题。1常见干扰类型及抑制方法生产现场的主要干扰是传导型电磁干扰。找出这些干扰源的电流分量(主要是谐波电流和耦合电流)，通过分析辨别可能的电磁干扰路径，可以找出阻断电磁干扰电流的流出或使之在内部循环的抑制技术和手段。房内传导型电磁干扰重点考虑磁场强弱变化和分布电容的耦合效应。磁辐射干扰可采用导磁材料金

3、属箱体屏蔽，其它传导电磁干扰则采用滤波器和隔离变压器阻止干扰信号的传人来预防。其它传导和辐射电磁干扰源于同一能量源，能量必须要被消耗和阻断，阻断传导电磁干扰通常会使辐射电磁干扰增加，因此要有效抑制电磁干扰必须依其产生原理分析判断，在系统交工前减小干扰源上的电磁干扰，而不是在产生后去阻断。最难的是解决辐射电磁干扰，辐射电磁干扰路径和产生机理难以确定，分析和判断容易确定的传导电磁干扰路径有助于确定干扰源的位置及干扰产生的原理，减少干扰源的强度，可有效减少传导干扰和辐射干扰。静电和磁场耦合干扰是周边高频电源和逆变器通过辐射干扰和静电耦合到信号线，或通过与其它不同高于信号电位电缆间分

4、布的电容产生的。磁场耦合发生在长布线的线间分布互感上，高频辐射是通过高频交变电场与信号线间的分布电容产生的，PLC接地不当也会引起电磁干扰。1．1接地干扰仪表或设备的接地点不同，接地参考点之间会产生电势差形成接地环流，当环流较大时就会出现较高的共模噪声电压，并通过分布电容耦合或直接感应到信号线上，产生很大的干扰，严重时甚至会损坏通讯接口电路、信号采集I／O接口电路和设备。屏蔽措施可以有效抑制接地干扰，在加屏蔽措施时要设置接地系统的公共参考点，为避开电势差形成的接地环流，应该把屏蔽层单点接地(一般选择任一端接地)。1．2雷电干扰当系统被雷击时雷电以尖峰脉冲入侵，不论是直接雷击还

5、是感应雷击，当尖峰脉冲幅度很大时都会对很多设备造成损坏，如工控机、PLC及开关电源、输入滤波器、整流器甚至主振管。加之尖峰脉冲频谱很宽，有时会窜入计算机造成干扰甚至报废。因未设置防雷接地，每年损坏PLC控制系统的CPU和模块的事故比较频繁。为防雷击减少损失，需在高处设置避雷针与大地相连，另外需在电源和现场信号输入到系统的输入端设置防雷元件和设备，当雷电串入后，通过防雷元件和设备将雷电直接引入大地，可有效地解决雷电干扰造成的设备和系统故障。收稿日期：20i1-Ol-25第6期武欣．电解铝厂自控设备常见电磁干扰和解决方法7631．3电源干扰工业现场电网污染严重，且大量使用晶闸管变

6、流设备，电网尖峰脉冲干扰可达数百伏甚至上千伏，而脉宽一般为斗s数量级，此种浪涌的特点是脉冲宽度宽，能量大，可能导致PLC开关电源、变频器控制电源、现场仪表及触摸屏和上位机故障。而交流电干扰可能损坏元器件及微处理机。良好的系统接地加以使用对干扰有滤波作用的净化稳压电源或UPS对此类故障能起到有效的防止作用。将隔离变压器通过浮地或二次接地，较好地解决了电源侧的干扰，同时也解决了电路环流在公共阻抗上产生的电压变化对敏感设备带来的干扰问题。采用带屏蔽层的隔离变压器或超隔离变压器，它对于设备所经受的共模干扰也有很好的抑制作用。隔离变压器改造前、后的接地方式及等效电路如图l所示。b．法拉

7、第屏蔽减少电容耦合图图l隔离变压器的接地方式及等效电路1．4感应、射频和高压静电干扰当设备受潮时高压静电干扰就会出现，而且这种干扰比较常见，可能会破坏传感器及敏感设备，造成设备或系统关闭，信号采集紊乱。抑制和克服高压静电干扰最好的办法就是设备接地和信号线强化屏蔽措施。屏蔽电场耦合干扰时，导线的屏蔽层最好不要两端连接当地线使用，由于不是等电位接地，有地环电流时将在屏蔽层形成磁场，干扰被屏蔽的导线。感应干扰由电感破坏磁场产生，以尖的高电压脉冲形式出现，主要表现为电容性和电感性耦合和电磁场辐射3种形式，对电路