干擾對DCS系統的影響及抑制

2004年9月（1）

   火力發電廠中化學水處理裝置是提供除鹽水的生產設備，包括澄清池、無閥濾池、離子交換器、再生系統和泵、氣動閥門等。浙江巨化熱電廠于2001年選用北京和利時公司生產的HS2000 DCS系統，使原來的除鹽水生產過程實現了自動化控制。但在DCS投運初期,由于外部干擾，DCS系統的數據采集、自動控制經常出現故障。

1 HS2000  DCS系統的構成

   該水處理DCS系統主要由網關、現場控制站、操作員站、工程師站及現場設備（測量儀表、變頻控制器柜、電磁閥控制箱、調節閥、隔膜閥、各類泵和電源系統、接地系統等）組成，如圖1所示。

                            圖1  HS2000系統結構示意圖

2 干擾現象及分析

  ①現象之一

   當現場儀表至DCS的信號線靠近動力線平行敷設時，由于它們之間距離不等，所產生的分布電容也不相等，以致在兩根信號線上產生電位差，使得DCS系統的顯示值出現較大額偏差，嚴重時無法測量顯示。圖2和圖3表示我廠水處理酸濃度計測量回路電路圖和靜電感應干擾等效電路圖。

                              圖2 測量回路電路

  圖2中 為干擾源電壓， 為寄生電容， 為被干擾電路輸入的阻抗， 為復阻抗表示形式。根據等效電路圖，計算其輸出的干擾電壓值

若 <<1，則可簡化為

                             圖3 靜電感應干擾等效電路

  由此可知，干擾電壓V 與干擾源的電壓、頻率、被干擾電路輸入阻抗、寄生電容成正比，這是一種典型的串模干擾。

3 干擾的抑制

    形成干擾必須具備干擾源、干擾通道和干擾現象3個因素。因此抑制干擾也應從這3個方面入手：即消除或減小干擾源，截斷干擾的傳遞通道，提高備被干擾對象的抗干擾能力。

由此可見，干擾電壓 與干擾源的電壓、頻率、被干擾電路輸入阻抗、寄生電容成正比，這是一種典型的串模干擾。

②現象之二

 系統投運初期，自動控制經常失靈，反饋信號和輸出信號偏差常常會超過反饋信號本身。除鹽水自動加氨控制系統圖和所受干擾等效電路如圖4所示。圖4中，AI為輸入到DCS的有關變頻器的轉速電流信號， 為 輸出至4 陰床調節閥開度電流信號， 為 系統接地母線， 為 系統地電壓， 為調節閥處信號線的接地點電壓， 為干擾電流， 為兩接地點之間的阻抗。

                   圖4 加氨控制系統及干擾等效電路

當 點沒有接地時， 上的取樣電壓：

          =

當 點接地時， 電壓改變成 ，此時 上的取樣電壓：

         = ，而

          

可得：    =  

           由此可知，當信號返回線接地時，由于 是不同的接地點（接地網），兩點之間的電位當然不等，從而產生了干擾電流 ，使得 取樣電阻上的電壓 發生變化，它的大小與 的差值和 成正比。這是一種典型的共模干擾。

3 干擾的抑制

   形成干擾必須具備干擾源、干擾通道和干擾對象3個因素。因此抑制干擾也應從這3個方面入手：即消除或減小干擾源，截斷干擾的傳遞通道，提高被干擾對象的抗干擾能力。