常见化工仪表的干扰因素与消除措施探讨

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　　摘  要：随着科技的进步与发展，化工仪器设备的智能化水平越来越高，且在现代工业生产等领域发挥越来越重要的作用。如若实际运行过程中受到外界因素等的干扰，则极有可能导致设备工作异常，测量结果出现误差，极有可能造成严重的后果。故文章就现阶段化工儀表设备的干扰相关方面展开讨论，并对应性的提出抵御干扰的相关办法。以期对有关企业有所帮助，对我国化工事业的发展有所帮助。
　　关键词：化工仪表;干扰;消除
　　中图分类号：TQ056         文献标志码：A      文章编号：2095-2945（2020）15-0119-02
　　Abstract： With the progress and development of science and technology， the intelligent level of chemical instruments and equipment is getting higher and higher， and it has played an increasingly important role in modern industrial production and other fields. If the actual operation process is disturbed by external factors， it is very likely to lead to abnormal operation of the equipment and errors in the measurement results， which is very likely to cause serious consequences. Therefore， this paper discusses the relevant aspects of the interference of chemical instruments and equipment at the present stage， and puts forward the relevant methods to resist the interference. It is expected to be helpful to the relevant enterprises and to the development of China's chemical industry.
　　Keywords： chemical instrument; interference; elimination
　　引言
　　化工自动化仪表，也被成为化工仪表，主要指代化工产品制备过程中用于对包括环境温度、压力、成分含量以及液位等数据的综合测量仪器设备。业内普遍使用的化工仪表主要分为电动类型、气动类型以及智能化类型等几类。近年来随着新型技术与传统化工监测领域的不断融合，极大地推动了化工仪表领域的发展，例如可编程控制器的引入，极大地提升了设备仪表的智能自动化水平。如何切实做好化工仪表的生产以及使用维护等已然成为当下化工行业发展的重要研究内容，关系到企业的切实利益等问题。故有必要对其展开讨论。
　　1 常见化工仪表干扰形式
　　由于实际应用场合的不同，因此可能导致化工仪表工作异常的外界因素也各不相同，且可能带来的影响也各不相同。一般情况下可以将化工仪表所受到的干扰划分为横向型以及纵向型干扰两类。下面就对这两类进行详细分析。
　　1.1 横向干扰
　　通常由于电磁感应造成的垂直方向的干扰称之为横向干扰。一般该干扰模式可能产生的电压并不高，为几十毫伏以内。但即便如此该微弱的干扰也会与测量产生的信号之间发生叠加效应，继而造成测量结果的误差。依据干扰源的不同，可以将其划分为突变电磁场干扰以及高压电磁干扰两种。前者主要指常规化工设备所安装的环境中会存在大量的交变磁场，包括电动机产生的交变磁场、变压器产生的交变磁场以及大电流产生的交变磁场等等。一般该类磁场强度较高，因此可能会对化工测量仪表的输入回路造成影响并产生交变电压，最终对化工设备的测量精度造成影响;其次，高压电磁所致。如若化工仪表周边环境中存在高压设备仪器，干扰电压通常基于输入回路内的分布电容所致。最后，高频干扰所致，在输入回路中存在电感以及电容等环境下，在触点的开关动作瞬间势必会产生电火花等，这是典型的高频干扰源，极有可能影响触发电路的可靠运行。而实际绝大部分的化工测量表计均为低频的工作模式，故而受该影响情况有限。
　　1.2 纵向干扰
　　纵向干扰主要指代由于漏电阻从而引发的平行干扰情况，源自供电线路。与横向型干扰有所不同，纵向型的干扰往往伴有较高电压的影响，并可能对化工测量表计产生一定的影响。同样依据干扰源的不同，常见的纵向干扰可以分为以下几类。第一，地电流的影响，主要指代位于大地平面中的高电流。如若相关化工测量表计实际安装于高损耗设备周边，且该设备绝缘特性并不十分理想，则可能工作过程中产生对地漏电情况，继而在周边形成较大的地电流情况，形成鲜明的电位差。而就化工测量表计而言，其输入回路往往会存在若干个对地的节点，由此较大的地电流可能会被引入仪表的输入回路，继而使得其无法可靠工作。第二，漏电流影响，如若多个信号传输回路均处于同一传输通道内时，则因为线路绝缘老化等情况产生漏电，继而对周边信号产生干扰。针对一些基于电能实现操作的系统内，信号传感器漏电，与带电体连接，也有可能导致较大的干扰情况。一些测量表计以及执行系统内，现场端基于市电电压供电，一些情况下也有可能发生电源同信号线之间的短接，严重的可能烧毁表计。
　　2 外部干扰消除策略 　　2.1 横向干扰消除策略
　　第一，屏蔽法。选择铝以及铜等具有较好导电特性的材料并将其制作为容器设备，该模式可以很好地规避静电以及电磁感应等情况的发生，常见的由磁场屏蔽以及电场屏蔽两类。前者主要指代通过对高导磁等材料的選择与应用，使其对磁通旁路产生互相干扰，从而规避需要切实保护的电路受到影响。除此之外，交替变化着的干扰磁场通常也会在电屏蔽层中产生涡流，而这些涡流则会对进一步抵消周边磁场的影响;后者，电场屏蔽则主要指代，在静电等的影响下，位于导体中的各个部位的电位一致。将导电水平较好的容器和大地之间可靠连接，确保外围电场不会对其内部的电场正常运行造成影响。但需要尤其注意，相关容器设备应当保持可靠接地，如若未有充分接地，则在导体的外围依然存在电力线，导体依旧会由于周围电场的影响而无法达到可靠的屏蔽作用。
　　第二，滤波法。在化工测量表计的输入一侧额外的加装电容电感滤波电路或者电阻电容滤波电路。通过不同的滤波电路可以实现对各个交流信号干扰抑制。当采取其他办法无法达到理想的抵御外部干扰的情况时，则可以选择滤波电路的方式从而实现对整个化工测量表计的抗干扰处理。与屏蔽方式相同，滤波电路也可以分为两种不同的形式，分别为单纯的电阻电容滤波电路以及带有运放的有源滤波电路。如若化工测量表计的输入端强度达到输出端十倍之多，则可以通过进一步提升RC积数的方式来增加整个线路的滤波能力。但需要注意，当电容值进一步增加后，相对应的需要选择体积更大的电容器;另外当电阻进一步增加时则可能会对输入回路中的信号产生一定的削弱影响，或影响测量表计的精度。故而，在保证测量表计工作精度以及可靠性的情况下，还应当进一步确保放大器设备的输入端阻抗以及放大效果。RC积数的不断攀升势必会对测量表计的工作灵敏度等造成影响，但也能够进一步保证整个设备运行的可靠性与稳定性。
　　2.2 纵向干扰消除策略
　　第一，隔离方式。如若实际化工仪表安装环境周边存在较大的电流电压影响，则其所带来的感应电压相对会比较大，在几十伏至上百伏不等。而一旦这些感应电压流入输入回路内，则可能会对设备正常运行造成损害。故而可以选择对该部分的外界电压进行必要隔离。普遍采用的隔离方案主要为，变压器隔离以及光电隔离两类。
　　第二，变压器隔离。通常变压器的一次侧与二次侧之间的绝缘特性比较高。周围与二次侧的两个线圈在电路上通常处于互相隔离状态，因此互相之间的讯息也未有基于电磁感应来实现交互。依据该原则，变压器可以选择在一次侧以及二次侧之间将有用讯息顺利通过，而对于负面的干扰信息所导致的地环电流进行彻底阻断。由此变压过程也只是对交流信号进行传递，但并不会对直流信号等进行传导。当需要对直流信号进行传导时，则务必先一步对其进行交直流转换，变化为交流信号之后再次利用变压器对其进行传递。
　　第三，光电隔离。该抗干扰办法更为简单、有效。主要基于光电元件等对数字信号以及脉冲信号等进行彻底的阻隔。其主要目的为将同时位于线路中的较为容易受到影响以及干扰源等进行彻底隔断，并保持现场化学测量表计等依然可以与现场进行信号的传递，但不基于电直接联系。该方式隔离的主要内容为，将所引入的干扰渠道进行彻底的切除，继而对现场进行彻底的干扰隔离。常见的光电隔离组件包括光电耦合器、固态继电器以及隔离放大器等等。以光电耦合器为例，其主要结构为发光元件与受光元件，基于光电转化的原理，通过光进行彻底的隔离，将输入与输出之间进行切实的阻隔。依据不同的受光组件可以将其划分为晶闸管型以及晶体管型两类。相比于其它光电隔离器件，光电耦合器主要具备以下三个方面的优势，首先，耐用性高，器材的运行可靠性以及相应速度、耐用性等各个方面均比较高，对于使用环境的要求并不高，一些高速的光电耦合器其响应的瞬间甚至可以达到十纳秒以内;其次，设备低于噪声以及干扰的能力较强，基本不会受到周围应用环境的影响而异常;最后，基于光电隔离的方式可以充分将发光部分与受光部分之间形成不接触式的隔离，从而规避输出端与输入端之间的反馈干扰。
　　3 结束语
　　实际导致化工测量表计受干扰的因素有许多。实际现场需要逐个地进行排查与摸索，从而确定最终的干扰因素，并对干扰途径等有详细地了解。针对不同的干扰因素应当选择针对性地消除干扰办法，否则极有可能得不到有效的消除效果。对于相关人员则应当始终保持沉着冷静的心态，对干扰具体现象进行分析，并对各个潜在可能原因进行分析，从而制定最终正确合理的干扰抵御方案。随着社会的发展，对于化工生产等各个领域的要求也越来越高，而大量科技技术的运用虽保证了化工生产的品质，但同时也带来了一定的隐患。故而，实际选择运用过程中应当对各方面因素进行综合考量，从而制定最科学合理的方案，以免导致负面影响。
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