干扰对DCS系统的影响及抑制

2004年9月（1）

   火力发电厂中化学水处理装置是提供除盐水的生产设备，包括澄清池、无阀滤池、离子交换器、再生系统和泵、气动阀门等。浙江巨化热电厂于2001年选用北京和利时公司生产的HS2000 DCS系统，使原来的除盐水生产过程实现了自动化控制。但在DCS投运初期,由于外部干扰，DCS系统的数据采集、自动控制经常出现故障。

1 HS2000  DCS系统的构成

   该水处理DCS系统主要由网关、现场控制站、操作员站、工程师站及现场设备（测量仪表、变频控制器柜、电磁阀控制箱、调节阀、隔膜阀、各类泵和电源系统、接地系统等）组成，如图1所示。

                            图1  HS2000系统结构示意图

2 干扰现象及分析

  ①现象之一

   当现场仪表至DCS的信号线靠近动力线平行敷设时，由于它们之间距离不等，所产生的分布电容也不相等，以致在两根信号线上产生电位差，使得DCS系统的显示值出现较大额偏差，严重时无法测量显示。图2和图3表示我厂水处理酸浓度计测量回路电路图和静电感应干扰等效电路图。

                              图2 测量回路电路

  图2中 为干扰源电压， 为寄生电容， 为被干扰电路输入的阻抗， 为复阻抗表示形式。根据等效电路图，计算其输出的干扰电压值

若 <<1，则可简化为

                             图3 静电感应干扰等效电路

  由此可知，干扰电压V 与干扰源的电压、频率、被干扰电路输入阻抗、寄生电容成正比，这是一种典型的串模干扰。

3 干扰的抑制

    形成干扰必须具备干扰源、干扰通道和干扰现象3个因素。因此抑制干扰也应从这3个方面入手：即消除或减小干扰源，截断干扰的传递通道，提高备被干扰对象的抗干扰能力。

由此可见，干扰电压 与干扰源的电压、频率、被干扰电路输入阻抗、寄生电容成正比，这是一种典型的串模干扰。

②现象之二

 系统投运初期，自动控制经常失灵，反馈信号和输出信号偏差常常会超过反馈信号本身。除盐水自动加氨控制系统图和所受干扰等效电路如图4所示。图4中，AI为输入到DCS的有关变频器的转速电流信号， 为 输出至4 阴床调节阀开度电流信号， 为 系统接地母线， 为 系统地电压， 为调节阀处信号线的接地点电压， 为干扰电流， 为两接地点之间的阻抗。

                   图4 加氨控制系统及干扰等效电路

当 点没有接地时， 上的取样电压：

          =

当 点接地时， 电压改变成 ，此时 上的取样电压：

         = ，而

          

可得：    =  

           由此可知，当信号返回线接地时，由于 是不同的接地点（接地网），两点之间的电位当然不等，从而产生了干扰电流 ，使得 取样电阻上的电压 发生变化，它的大小与 的差值和 成正比。这是一种典型的共模干扰。

3 干扰的抑制

   形成干扰必须具备干扰源、干扰通道和干扰对象3个因素。因此抑制干扰也应从这3个方面入手：即消除或减小干扰源，截断干扰的传递通道，提高被干扰对象的抗干扰能力。