电气干扰（精选8篇）
电气干扰 篇1
0引言
在现代起重机电气变频控制系统中,变频器整流电路和逆变电路中主要使用的是半导体开关器件,其输入/输出的电 压和电流中除了基波成分外,还含有一定的高次谐波,这些高次谐波将给起重机上集成在一起的其他电气设备带来不同程 度的影响,使起重机 的操作运 行存在极 大的安全 隐患和功 能障碍。
1起重机设备干扰源综述
干扰的来源可用“多、杂、乱”来概括,既有来自 供电电网、非线性用电设备等外部的电气干扰,也有设备布置、电缆敷设及接地方式等内部引起的干扰,它们以电场耦合、磁场耦合、公共阻抗耦合中的一种或多种方式叠加影响部分用电设备、控制系统和通讯设备正常运作。
起重机设备的干扰主要由供电电网、变频器自身及设备布置和电缆敷设引起。而干扰源一旦存在,其排查消除难度就大大增加,故需在方案设计及施工时就考虑干扰源的排除。以下就这几种干扰的影响及需采取的措施作进一步阐述。
2起重机电气干扰分析及相应解决措施
2.1电网干扰及解决措施
起重设备的电网干扰主要来自电网内部,如大型电力设备启停、工地电焊机等高频干扰及具有瞬变过程的电气设备 等,它们会通过输电线路传到设备电源端,从而引起线路过电 压、欠电压、瞬时掉电、尖峰电压脉冲等现象而导致设备损坏。
为避免这类干扰引起电源不稳定,可加设浪涌保护器、过/欠压保护继电器等设备,以保障电源突变时设备的安全。
2.2变频器自身的干扰及解决措施
起重机用变频器均是交—直—交变频器,不管是电压型还是电流型变频器,其逆变输出电流和电压波形均一个近似正弦波,另一个是正弦规律分布的系列方波或阶梯波,除了能构 成电源无功损耗的较 低次谐波 外,还有许多 频率很高 的谐波成分,而这些高次谐波不仅降低了供电电源质量、污染电源,还会对控制系统、自身系统稳定性及负载产生较大的影响。
(1)对于变频器电源进线端,为避免变频器污染电网及减少对周围电气设备的干扰,必要时可增设进线电抗器或进线滤波器。进线电抗器实际是从外部增加变频器供电电源的内 阻抗,是依靠线圈的感抗来阻碍电流变化的电器,抑制含量较 高的低频谐波电流。进线滤波器是通过增加电源输入端阻抗,降低变频器输入端阻抗,使大部分高频谐波电流回流到变频器而抑制对电源及周围电气设备的干扰。
(2)对于变频器负载电机,随着变频器输出电缆长度的增加,其分布电容明显增大,从而会造成变频器逆变输出的 容性尖峰电流过大,引起变频器跳闸保护,因此需要使用输出 电抗器或正弦波滤波器等装置对这种容性尖峰电流进行 限制。一般长度超过50m予以考虑,不过起重设备一般不存在这么长距离的电缆。
2.3设备及设备布置安装引起的干扰及其解决措施
由于变频器可产生 高能量的 谐波,这些谐波 通过电磁 辐射、电路耦合、电磁感应方式传播,严重时不但会造成传感器或电子设备不能正常工作,还会导致变频器自身出现接地故障不能正常工作。另外,高次谐波电流还通过电缆向 空间辐射,干扰邻近电气设备。这也 是PLC控制系统 最大的外 部干扰源。这就要求变频设备和PLC设备要分开隔离布置并保持一定间距。但由于起重设备平台空间有限,不像供配电室那样有足够的空间,在布置柜体时只能尽量将变频柜按照功率大小顺序布置,而将PLC柜布置在靠近功率较小的变频柜侧或尽量远离变频柜。
电缆敷设上同样由于平台空间有限导致很多 不同类型 的电缆同向并行敷设,并不能满足主、控电缆30cm间距的要求,导致干扰相当严重。
为此,在电缆敷设时要保证主、控电缆尽 量不敷设 于同一管道或线槽,对于采用线槽的敷设方式可在中间加一隔 板,实现主、控电路的分开布线,对于采用穿钢管的敷设方式要 尽量保证主、控电缆分别穿管布线,分开捆扎固定,尽量增大二者间距,减少干扰。对于交叉走线的情况,可尽量保证 不同电缆 垂直交叉,将控制电缆穿过钢管敷设,以减少电缆绞合,弱化电场耦合。控制电源、数字输入量、数字输出量及模拟 信号不要 共用一根电缆,且应分开布线,以减少相互的干扰。交、直流信号也应分开布线。
2.4接地方式及屏蔽措施
接地是另一个可能的干扰源,鉴于起重机的电气设备全部在设备平台上,一般是将钢架机构当作接地导体,这样一来,接地点实际上只能保证一个,不能实现主、控系统的接地点分离,杂散电流的流动更使控制系统不稳定,同时变频器与PLC系统共地,也加剧了对控制系统的干扰。为此,很有必要 对现有的接地系统进行改进:
(1)对于PLC等控制回路电源采用屏蔽隔离变压器,通过屏蔽层的合理接地,实现控制回路与电网在电上的高度 隔离。隔离变压器二次侧及与其相连的PLC等控制系统采用公共悬浮接地,切断两部分的地线联系,以免受到杂散电流的干扰。
(2)变频器与自身控制柜的外壳相连并采用编制铜网以最短距离与钢架机构可靠连接,以防干扰引起设备外壳带电而危害人身安全。
(3)为保障中性点电位的稳定,避免中性点电位漂移,对电源供电系统从起升设备电源配电箱由TN-C系统转为TN-S系统,即采用TN-C-S系统或直接采用TN-S系统供电。
屏蔽措施是处理干扰最重要也最有效的措施,屏蔽层接地方式有单端接地、两端接地、两端悬浮、高频接地及双层屏蔽层接地等,变频器的输出主电缆(距离较远或电缆路径穿过敏感电气设备)干扰严重时,可采用屏蔽主电缆减少辐射干扰,并在电机侧及变频器侧两端接地,以减少对周围设备的电磁干 扰;对于数字控制信号优先采用信号接收端单端接地方式;模拟信号优先采用单端(靠近PLC侧)接地方式,效果不佳时可考虑两端悬浮或采用双层屏蔽电缆,外层屏蔽两端接地,内层屏蔽 单端接地,具体视现场效果而定。
2.5其他干扰处理措施
(1)采用控制程序对干扰信号进行隔离或纠错处理。通过观察干扰现象及系统控制程序,采取屏蔽、置位、复位或延时动作等控制逻辑对干 扰信号进 行隔离或 纠错,防止输出 元件误动作。
(2)采用控制程序提高输入信号的信噪比。对于有大幅度随机干扰的系统,采用程序限幅法(超过限定值信号舍弃)并多次采样求平均值作为最终输入信号,可大大提高信号采集的准确性。
(3)数字量输入信号并联小电容。有时PLC或其他控制器的开关量输入由于受外界电涌干扰影响而瞬间输入错误,导致PLC误动作,这时可在PLC的输入端并联上一个0.1μF的小电容或阻容吸收器来消除这种干扰。
3结语
本文通过分析起重机电气干扰产生的原因,总结出一些排除干扰的措施,这些处理措施在笔者所实施的项目中效果比较明显,大大改善了设备的应用性能。希望这些措施能为电气设计及现场调试人员提供一定的参考意见,从而使起重设备在应用中更加安全、可靠、方便。
电气干扰 篇2
关键词：高速铁路;电磁防护;牺牲阳极;固态去耦合器
一、高速铁路对油气管道的电磁干扰
（1）干扰的产生。当管道与强电线路距离平行接近时，其周围产生交变磁场，这个磁场会在油气管道上产生干扰电压。（2）干扰的危害。交流电可以加速管道的腐蚀层的老化，引起其脱落，使其原有的防腐措施失效。在故障状态下，其产生的感应电压可能击穿保护设备，危机操作人员的人身安全，甚至对周围的环境产生破坏。
二、干扰影响的测定
（1）土壤电阻率的测定。由于成份是多种多样的，因此不同土壤的土壤电阻率的数值往往差别很大。影响土壤电阻率的最主要因素是湿度。利用接地电阻测试仪测量土壤电阻率，接地电阻测试仪用四极法测量土壤电阻率。
图1 四极法测量土壤电阻率的示意图
表1 主要参数
（2）机车特性。本线开行CRH系统动车组，其主要参数如下：
图2 牵引特性图 图3 再生制动特性
三、电磁防护方案
（1）牺牲阳极防护方案。目前普遍采用电法保护和绝缘层保护相结合的方法。电保护法种类很多，目前国内外广泛采用的电保护法主要是阴极保护法，因为阴极保护法效率高，投资少，施工方便。由于阳极的氧化反应而使阳极金属不断腐蚀溶解，即“牺牲”掉，以实现对阴极的金属的保护。把不同电极电位的两种金属置于电解质体系内，当有导线连接时就有电流流动，这时电极电位较负的金属为阳极。
设置排流接地后，管道将能在排除电气化铁道所产生的杂散电流甚至接触网短路所造成的影响的同时，维持了原有的保护电位。
图4 牺牲阳极轴向水平卧式安装方法
（2）交流排流方案。采用的电磁干扰解决方法是在管道上安装排流装置，排流装置可以有效的解决电磁干扰问题，将管道电位限制在可靠的水平。根据《埋地钢质管道交流干扰防护技术标准》（GB/T 50698-2011）第4.1.2条，对干扰源在正常和故障条件下管道可能受到的交流干扰进行计算。计算公式如下：
Umax=U20m·fd·Ick·αγ·α 其中，Umax—管道上磁干扰电压最大值（V）;U20m—接近距离为20m时磁干扰电压最大值
（V/kA），铁路为了减轻电气化强电线路对其它设施的电磁干扰，全线采取了桥梁和桥墩中钢筋连成整体，在距管道两端的桥墩钢筋不接地，其余的接地，接地电阻小于或等于4欧。钢轨与轨枕之间铺设绝缘垫。现行的交流排流方案有4种，比较如下：（1） 直接排流：效果好。（2）隔直嵌位式排流：效果好，无需电源。（3） 负电位排流：适用于高土壤电阻率的地方，排流效果好，可向管道提供阴极保护。（4）固态去耦合器排流：这是国外广泛采用的排流防护新技术。
图5 大乙烯管廊固态去耦合器安装图
四、结束语
旋挖钻机电气干扰的排查 篇3
采用该方式时,需要显示的参数先被输入控制器ECU,再通过CAN总线传输给显示屏,这样便可得到理想的工作界面。应用该种控制方式时,ECU、显示屏、传感器及其他多种电气元件布置在整机各个部位,增加了电磁环境的复杂性,使得系统容易产生电气干扰问题。本文以某旋挖钻机调试时出现的故障为例,分析各种引起电气干扰的因素。
1. 故障现象
1台新制做的旋挖钻机组装完成后进行试机,把点火开关置于ON后,各项仪表参数显示正常,启动发动机后该机运行正常。该机运行一段时间后装配人员将其熄火,再将点火开关重新置于ON时,显示屏上出现“与控制器通讯故障”。重置点火开关多次均无效,检查线路正常,将电源总开关切断再接通后故障消失,但之后该故障又反复出现。
2. 排查方法
该机控制器的控制电源接线如图1所示。检查所有CAN总线,结果CAN总线均采用专用双绞屏蔽线,其两端均并联120Ω电阻。检查各元器件,结果各元器件均符合电磁兼容的标准,并普遍用于其他机型。检查线束,结果所有的大电流线束均单独走线,未与控制线路并行。更换在其他设备上运行良好的控制器,再将控制器控制电源接线改为由蓄电池直接供电,故障依然存在。由以上检查判断,故障点不在点火开关和电源继电器。
逐个切断显示器、倾角传感器、测深编码器、温度传感器、喇叭和压力传感器(见图1)等电气元件,结果在断开压力传感器时故障消失,初步判定该故障可能由压力传感器引起。将压力传感器更换为其他品牌后,故障仍未消除。为排除点火开关、电源继电器性能不良以及中间线路过长的因素影响,将压力传感器供电改为由蓄电池直接供电,故障依然存在,由此判断该故障与点火开关、电源继电器及中间线束长度无关。
考虑到该控制系统中,除了开关电源、蓄电池电源外,控制器端子本身也可以设置为电压输出。于是通过程序将控制器某端子输出设置为24 V,并将该端子连接压力传感器,使其为压力传感器供电(见图2),结果上述故障消失。
3. 故障分析
电气控制系统抗干扰措施分析 篇4
1 电气控制系统的干扰源
从电气控制系统在实际工况下受干扰的现象来看, 系统所受到的干扰源分为电源干扰、信号传输过程干扰、场干扰等, 如图1所示。
1.1 供电电源产生的干扰。
工业现场的电网污染严重, 大功率设备会造成电网的输出功率严重波动, 使得电网电压大幅度地涨落、浪涌。其中大功率开关的通断, 电动机的启停等原因, 电网上常常出现很高的尖峰脉冲干扰。其幅度大的可达数百伏甚至上千伏, 而脉宽一般为μS数量级。对于电气控制系统来说, 危害最严重的是电网尖峰脉冲干扰。图2示出了尖峰脉冲的形状。据统计, 电源的投入、瞬时短路、欠压、过压、电网窜入的噪声引起电气控制系统出现误操作, 控制系统无法完成预定任务。
1.2 信号传输过程干扰。
信号传输过程干扰主要来源于长线传输。当系统中有电气设备线路表面破损, 接地系统设置不合理, 或者传感器探头部件绝缘不好等, 以及各通道的传输线由于为了不知方便常常处于同根电缆或捆扎在一起, 尤其是信号线与交流电源线处于同一根管道时, 产生的共模或差模电压都会影响系统, 使系统无法工作。
1.3 场干扰。
电气控制系统中所使用的各种类型电气元件, 有的是集中安装在控制室, 有的是分散安装在生产现场的各单机设备上, 显然它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中, 这些场干扰会通过电源或传输线影响各功能模块的正常工作, 使其中的电平发生变化或产生脉冲干扰信号。
2 电气控制系统抗干扰措施
针对电气控制系统受到干扰的情况, 解决电气控制系统抗干扰的技术主要包含:电源抗干扰措施、信号传输过程抗干扰措施、屏蔽和接地抗干扰措施、软件抗干扰技术。
2.1 电源抗干扰措施。
2.1.1配电系统的抗干扰措施。解决供电干扰首先从配电系统上采取措施。其次可采用分布式供电方案, 就是将组成系统的各部分分别用独立的变压、整流、滤波、稳压电路构成的直流电源供电, 这样就减少了集中供电的危险性, 而且也减少了公共阻抗以及公共电源的相互耦合, 提高了供电的可靠性, 也有利于电源散热。另外, 交流电的引入线应采用通导率大的粗导线, 直流输出线应采用双绞线, 扭绞的螺距要小, 并尽可能合理设置配线长度。2.1.2设置监视电源电路。实施抗干扰措施在配电系统中是必不可少的, 但这些仍难抵御微秒级的干扰脉冲及瞬态掉电, 特别是后者属于恶性干扰, 可能产生严重的事故。因此应采取进一步的保护性措施, 即使用电源监视电路。电源监视电路需具有监视电源电压瞬时短路、瞬间降压和微秒级干扰及掉电的功能;及时输出供CPU接受的复位信号及中断信号等功能。2.1.3 UPS。UPS, 即不间断电源。UPS最适合的工业应用领域是电网突然掉电, 而计算机不能停止工作或者需要一个充足的时间保护重要数据的场合。目前的UPS除了不间断供电之外, 还具备过压、欠压保护功能, 软件监控功能等。其中在线式UPS还具备与电网隔离、强抗干扰特性, 是高可靠性控制系统的最佳选择。
2.2 信号传输过程抗干扰措施。
抑制过程通道上的干扰, 主要措施有传输信号线选择、电流传输、光电隔离等。2.2.1传输信号线选择。在长线传输中, 双绞线、同轴电缆、光缆等是较常用的几种传输线。双绞线是将一对或一对以上的双绞线封装在一个绝缘外套中而形成的一种传输介质, 由于双绞线构成的各个环路, 改变了线间电磁感应的方向, 使其相互抵消, 因而对电磁场的干扰有一定的抑制效果。同轴电缆是由一根空心的外圆柱导体 (铜网) 和一根位于中心轴线的内导线 (电缆铜芯) 组成, 并且内导线和圆柱导体及圆柱导体和外界之间都是用绝缘材料隔开, 它的特点是抗干扰能力好, 传输数据稳定, 价格也便宜, 同样被广泛使用。光缆是由一组光导纤维组成的、用来传播光束的、细小而柔韧的传输介质。与其他传输介质相比较, 光缆的电磁绝缘性能好, 信号衰变小, 频带较宽, 传输距离较大。2.2.2电流传输。长线传输时, 用电流传输代替电压传输。电流环最大优点是低阻抗传输线对电磁燥声不敏感, 可获得较好的抗干扰能力。2.2.3光电隔离。利用光电耦合器的电流传输特性, 实现电信号的传送。输入与输出绝缘隔离, 信号单向传输, 无反馈影响, 抗干扰性强, 响应速度快。
2.3 屏蔽和接地抗干扰措施。
在程控系统中, 良好接地可消除各电流经公共地线阻抗时产生的感应电压, 避免磁场及电位差的影响, 使其形不成环路。接地是抑制干扰, 使系统可靠运行的重要方法, 和屏蔽结合起来使用可解决大部分电磁场干扰问题。对接地系统设计是否合理、可靠, 关系到系统的安全性、抗干扰能力的强弱及通信系统的畅通。
2.4 软件抗干扰技术。
电气控制系统工作现场电磁干扰复杂, 硬件方面虽取了一系列抗干扰措施, 但仍会有干扰进入系统中, 所以仅依靠硬件要想从根本上消除干扰是不可能的, 因此在进行软件设计和组态时, 还必须在软件方面进行抗干扰处理, 进一步提高系统的安全可靠性。在CPU处理能力允许的条件下, 对那些硬件和软件均可实现的功能, 应尽可能用软件来完成, 这样不仅硬件电路简单, 引入和发出的干扰因素也相应减少, 还有利于调试和提高系统的可靠性, 节省硬件投资, 降低成本。
3 结论
电气控制系统的防干扰是一个非常复杂的过程, 设计时要根据具体的工况来全面的考虑, 抗干扰措施是由工控系统开发者操作的项目, 应用恰当与否取决于开发者的实践经验和对现场的深刻认识。做好抗干扰措施是电气控制系统的基础建设, 首先做好它是成功的保证。
参考文献
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[4]王金全, 黄彬业, 王利明等.工业计算机系统工程化应用的抗干扰问题[J].中国电力, 1996 (7) :18-21.
选煤厂电气干扰的分析及处理探讨 篇5
关键词：煤资源,选煤厂,电气干扰的问题,解决方案
1 研究的意义
随着社会经济的发展, 需要大量的能源, 虽然我们已经开发出了大量的新型能源, 但是煤资源仍然是不可忽视的能源之一。随着煤资源的短缺, 选煤厂的规模也在日益增大着, 大量的新型的重型设备广泛应用在选煤厂中, 但是随着重型设备以及大功率设备的被引进, 选煤厂中电气干扰的问题日益突出, 主要应用的电气设备有各种仪器仪表、PLC等。选煤厂电气干扰问题突出的主要原因是选煤厂中调度通信系统以及电视系统的广泛应用, 已经严重影响到了选煤厂的正常生产和工作, 下面来让我们具体了解一下电气干扰源的类型, 并对相应的抗干扰方法进行了解。
2 选煤厂电气干扰源的类型分析
在选煤厂中, 不同的电气设备造成的电气干扰类型是不一样的, 对不同的电气系统造成的影响也是不一样的。在选煤厂中有两种电气系统:控制系统以及动力系统, 受到电气干扰较少的就是动力系统了, 而控制系统因其特殊性, 受到干扰的程度是比较大的, 比如调度通讯系统以及仪器仪表系统等等都是受到干扰比较大的控制系统。这些系统受到干扰之后的表现往往是:噪声大、信号不好等等。下面是作者对电气干扰的分类。
2.1 电气干扰中的电源类干扰
在重介型选煤厂中, 变频器是主要使用的设备, 另外, 在对电气设备进行维修的时候, 使用的维修工具也大多是大功率的机器。变频器以及大功率的修理设备都是影响选煤厂的电源系统, 从而对选煤厂的工作造成巨大的影响。而变频器以及大功率的设备产生的高次谐波是对选煤厂的正常工作造成影响的根源。虽然在选煤厂中的滤波器以及电抗器能够在一定的程度上过滤掉高次谐波, 但仍是不能阻碍其干扰电源系统。因为控制系统本身是具有较弱的电磁强度的, 所以就要求电网的信号没有那么强才可以, 也是因为这个原因, 电源系统受到的信号干扰才会对整个控制系统造成大的干扰。
2.2 射频类干扰
同电源类系统受到干扰的因素大同小异, 射频类干扰的根源也是变频器以及大功率电焊机。在选煤厂中, 变频器以及大功率电焊机运行的时候是电缆和动力电源的, 影响系统的主要因素就是电缆和动力电源放出的射频。如果把电缆和动力电源与工业电视、仪器仪表等放在一起, 就会出现信号的失真以及仪器仪表工作数据的不正常等等。另外变频器以及大功率电焊机自身也会放出射频干扰, 导致控制系统之间的联系因此而中断。
2.3 机械设备类干扰
维持选煤厂的工作正常进行的除了一些专业的工作人员以及工人之外, 就是各种各样的机械设备了, 这些机械设备如选煤机等在工作的时候也是会产生干扰周围电气系统的物质, 从而导致整个系统的工作不能正常的进行下去。
3 对上述干扰源的处理
对上述干扰源的处理方法有很多, 其中, 行之有效的集中类型有抑制干扰源、切断干扰源的传播途径两大类。下面我们具体进行论述处理方法的利弊。
3.1 抑制干扰源
3.1.1 安装线路电抗器。
在变频器的前端安装一个线路电抗器, 以达到抑制电源侧电压以及抑制变频器产生的电流畸变的目的, 最终是减少电气干扰对电源产生的影响。但是, 不可忽视的是任何事物都有着相反的两面, 安装线路电抗器的方法有利也有弊, 利是线路电抗器的价格比较低廉, 安装的成本较低;弊是对变频器所产生的高次谐波的抑制效果并不是很好, 而且如果调高线路电抗器的电抗, 线路的电压就会下降的很快, 从而造成比较大的机械设备的故障。
3.1.2 安装LC无源滤波器。
因为LC无源滤波器是可以进行多级滤波的, 所以将LC无源滤波器安装在变频器的前端, 是可以有效的将变频器工作所产生的高次谐波过滤掉的。通常我们为了有效的过滤掉产生的高次谐波, 将过滤的级数设置为五次或者七次。当然, 这种方法也不是万能的, 也是具有一定的缺陷的, 比如灵活性较差、过滤的效果不仅仅是依赖于设置的级数, 还依赖于负载和电源。
3.1.3 安装有源补偿器。
与上面两种方法不同的是, 有源补偿器是安装在电源与负载并联组成的电路上的, 目的也不是消除高次谐波, 而是将产生的正向谐波电流给消除掉。有源补偿器的工作原理是可以产生一种反向的电流, 这些反向的电流正是将正向谐波消除掉的重要工具。
3.1.4 安装抗射频干扰滤波器。
在周围的电气环境中安装有抗射频干扰滤波器, 因为电气环境中有很多的电磁干扰, 电磁干扰会影响电气设备的正常运行, 安装抗射频干扰滤波器的根本目的就是有效的降低主电源所受到的电气干扰, 当然, 为了达到更好的屏蔽效果, 我们可以安装有屏蔽电机电缆。
3.1.5 加装电抗器。
许多的设备都会产生射频, 其中就有变频器过长的电缆产生的射频干扰。为了降低这类射频干扰, 行之有效的方法就是在电机以及变频器之间加装电抗器。
3.2 切断干扰源传播途径
3.2.1 分开接地线。
接地线是电气干扰设备传播设备所使用的主要方式, 所以, 控制这一干扰的主要方法就是把控制与接地系统的接地线都分开, 通过动力系统与控制系统接地线的分开可以有效地切断接地线对干扰的传播。将两个接地线分开的实际含义是做独立的接地装置, 把动力系统的接地装置与控制系统的接地装置分别接在不同的接地装置上面。
3.2.2 分离布线。
将控制系统如通讯系统、工业电视系统同动力系统分开布线是一个行之有效的消除射频干扰的方法。在建设这些系统或者对这些系统进行改建的时候, 要把动力电缆与控制电缆等分开走线, 即分别走不同的高架桥, 或者在相同的高架桥上面分开走线都是可以的。另外, 还可以采取将变频器控制线与主回线垂直走路的方法来降低除对仪表的干扰、采用PLC通讯系统电缆全线穿钢管等措施消除对电缆的影响。
3.2.3 采用双重屏蔽的电缆。
动力电缆是射频干扰的一个主要的产生设备, 所以在铺设动力电缆的时候, 一定要采用双重屏蔽的电缆才可以有效的避免电缆产生的射频干扰对系统造成影响。双重屏蔽的护套是使用特殊的材料制成的, 这些特殊材料能够有效的降低射频干扰对设备的影响。
3.2.4 采用光纤通讯的方式。
光纤通讯相对于电磁通讯来说, 有着速度快、信号强以及干扰少的特点。所以, 工业电视系统以及PLC通讯系统等都可以尽量的采用光纤通讯的方式来降低射频干扰对系统的影响。
4 结束语
通过实际的工作我们可以知道上述的几种抗干扰的措施都是行之有效的, 即能够真正地从根源上抑制电气干扰的产生、从传播的途径上切断电气干扰对电气设备的影响。有效地保证电气设备的控制系统和动力系统都可以正常的工作, 即保证选煤厂中调度通信系统以及电视系统能够正常的工作, 从而保证了选煤厂的正常工作。
参考文献
[1]商永德, 姜华, 贾洪福.变频调速系统在选煤厂的应用[J].煤矿机械, 2004 (8) .
[2]刘燕华, 徐春江, 丁勇, 等.煤用磁选机的应用及评述[J].选煤技术, 2007 (4) .
选煤厂电气干扰分析及设备维修 篇6
1.1 电源类的干扰
这一类干扰主要产生于功率比较大的泵类变频器以及设备维修所用的大功率电焊机。变频器以及大功率的电焊机在工作时通常会产生不同的高次谐波, 这种高次谐波会危害到电网。就目前而言, 很多变频器都在前端配置了电抗器以及滤波器, 这样就可在一定的范围内把一部分的谐波过滤掉, 但是, 这种方法仍然不能将谐波对电源的干扰完全消除。由于PLC、仪器仪表、调度通讯以及工业电视等的工作电源都是来自于同一个电网, 而这些设备其自身的信号较弱, 所以, 对工作电源的要求就比较高, 一旦出现电源被干扰就必定会导致这些设备信号的不稳定, 从而使集中控制以及重介控制系统、通讯系统、工业电视系统都不能进行正常的工作。
1.2 射频类的干扰
变频器以及大功率的电焊机不仅会对电源系统产生干扰, 而且还会产生射频干扰, 这一干扰是通过变频器以及大功率电焊机的动力电缆产生的, 一旦集中控制系统、仪器仪表、调度通讯以及工业电视的电缆和动力电缆混合敷设, 就会导致通讯丢失、信号失真以及噪音污染等现象的产生。在大功率电焊机进行工作时还会对周围的电气设备产生射频干扰, 从而发生PLC通讯的中断以及执行机构的无规律动作等等现象。
1.3 机械设备的干扰
对电气系统产生干扰的因素还有机械设备的运行, 例如, 机械设备的震动以及机械的噪音等等, 在某些情况下也会使仪表通讯系统的工作不能正常运行。
2 设备维修
2.1 设备的分类
2.1.1 生产工艺设备
这一类设备包括了筛分设备、破碎设备、分选设备、介质系统设备、浓缩设备、脱水设备等等, 其作用是用于煤炭的清洗, 并且在该过程中对生产品种的性质进行改变, 是连接各车间生产工艺的一个整体流程的桥梁。
2.1.2 辅助设备
这一类设备包括了输送设备、各类泵、风机以及调车设备等等, 其作用是为煤炭的洗、选、加工进行服务。
2.1.3 电气设备
这一类设备的主要作用是保证选煤场用电的安全以及生产设备的正常运行。
2.1.4 试验研究用设备
这一类设备包括了介质密度在线检测仪、电子皮带秤、测灰仪以及煤质化验分析实验室所必须配备的仪器等等, 其作用是提供了选煤厂产品数量和质量变化监测的条件。
2.1.5 管理用设备
这一类设备包括了用于生产经营的各种计算机以及视频系统等等, 其作用是使选煤生产自动化提高, 使信息能够及时得到反馈, 具有十分重要的意义。
2.2 设备的状态检修
为了保证选煤厂设备的正常运转, 从而保持生产的继续进行, 就必须对设备采取适当的维护和检修。设备的状态检修是依照先进的状态监视以及诊断技术来提供设备的状态信息, 判断设备的异常、预知设备的故障, 并在设备故障发生之前进行检修的一种方式, 状态检修是一种比较先进的维修制度。状态检修的控制过程有以下几方面:
2.2.1 完善技术资料
完善技术资料即是对第一手的设备试验的资料进行横向以及纵向的比较, 要求每一台设备都必须有比较完整、原始的技术档案, 包括了设备合格证、设备的出厂试验记录、设备的使用说明书、安装和交接的相关资料、设备的改进记录、设备的施工记录、设备的竣工记录、历年大修和定期预防性试验报告、设备的事故分析报告、设备的障碍分析报告、设备的缺陷记录以及设备的移动和改造记录等等。
2.2.2 对设备运行的状态进行综合分析
全面掌握设备的状况, 并通过判断、详细分析后, 制定出设备状态报告, 给出检修建议。首先, 工作人员需对自己所管辖的设备进行异常分析和趋势分析, 并向上级提交设备状态报告以及初步的检修建议;其次, 由专业人员对各类状态信息进行汇总、分析, 提出设备状态综合报告以及检修建议;最后, 由决策层进行检修决策。对于状态较好的设备, 则不需要进行检修, 可继续运行;对于状态不佳的设备, 应及时检修, 以消除设备隐患;对于一时难以确定好坏状态的设备, 应依照设备的重要程度, 采取加强监视的方法来进行进一步的观察, 但要有相应的技术措施和组织措施给予保障, 防止隐患的扩大, 进一步产生事故。
2.2.3 结合技术手段适当配置监测设备
对设备状态检修的实施, 要配置适当的监测设备以及相应的软件进行在线监测, 并且对设备的性能进行及时的掌握, 当然, 在这一过程中, 要充分利用选煤厂现有的设备。对于常规的技术检测项目以及运行和检修的记录, 由于其已经包含了很多重要的设备状态信息, 所以是实施状态检修的一个比较重要的基础。首先, 在管理上要保证这些信息能充分且有效地被利用;其次, 要充分利用现代技术手段对这些信息进行收集和分析, 作为设备状态分析和判断的依据。对于选煤厂来说, 最为常用的状态监测设备有便携式振动检测设备、油液分析设备、红外热成像仪、电机监测设备、超声波检漏仪等等, 其中振动检测设备是用来对旋转机械进行定期检测, 包括振动筛、卧立振离心机、各类泵以及风机等。油液分析设备是对油的品质、污染度以及污染物质进行分析测试;红外热成像仪是对各种电气以及机械部件的表面温度场地分布进行测试;电机监测设备是对电机的电流、电机的磁通量以及电机的振动进行测试;超声波检漏仪是对各种管道、阀门以及压力容器的泄露进行检测。
2.2.4 对人为因素的控制要加强
任何一个生产过程都需要人的参与, 同时也正因为人的操作、检修、技能以及责任心的不足才导致设备发生故障。所以, 对人来说, 必须对其实行标准上岗以及按标准干活, 使其真正能够按操作规程和检修规程进行操作和检修;加强对员工的培训, 提高员工的素质, 从而将人为因素降到最低。而开展检修重要的基础工作之一就是培训, 所以, 应该有针对性地对设备检修的相关人员实施培训, 培训的内容要有侧重点, 并且要分层次培训, 对于决策人员来说, 要把状态检修的基本概念、相关先进的管理理念以及管理方法作为培训的主要内容;对于操作人员来说, 要把相关仪器设备的使用方法、基础分析技术以及维修标准等作为培训的主要内容。
2.2.5 充分利用信息管理平台来实现信息共享
实施状态检修的基础就是各种信息, 这些信息主要包括运行数据、常规监测数据、设备状态监测数据、设备历史数据、同一类设备的故障信息以及检修经验、行业标准和规定等等。其中运行数据分为运行实时数据、运行日志、运行的巡检记录以及运行的分析记录等等;常规监测数据分为点检数据、检测试验数据、性能试验数据以及技术监督项目的测试数据等等;设备的状态监测数据就是各种监测设备测得的数据;设备的历史数据分为设备图纸、设备的说明书、设备的安装记录、设备的故障记录, 以及设备的检修记录等等。对于以上提到的这些信息, 其数据量十分庞大, 管理起来相对复杂, 因此要充分运用计算机技术进行管理, 从而保证它们的有效性。运用开放的数据库结构建立起统一的数据分析平台, 把检修工作纳入到企业的管理之中, 从而使其成为先进的管理方法。
3 结语
总之, 在选煤厂生产运行的过程中免不了会有电气的干扰以及设备故障的发生, 那么, 对于电气干扰, 要充分利用相关的措施来抑制电气系统的干扰源并切断干扰的途径。对于设备故障, 要应用现代的管理理念和技术来掌握设备的状态, 从而保证其安全、可靠的运行;科学且合理地安排检修项目和检修工期以达到降低成本、提高设备的可利用性的目的;除此之外, 还可形成和状态检修要求相符合的管理体制, 使得选煤厂的检修和运行的基础管理水平得到提高, 从而为选煤厂的正常运行提供保证。
摘要：现从电源类的干扰、射频类的干扰以及机械设备的干扰3方面对电气系统产生干扰的因素进行了分析, 并对选煤厂设备的分类进行了简单的叙述, 最后提出了设备的维修措施, 为选煤厂的正常运行提供保证, 具有一定的现实意义。
关键词：选煤厂,电气干扰,设备维修
参考文献
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电气干扰 篇7
目前我国在铁路建设方面,加大了电气化铁路的规模和力度。这种运输方式的产生,是十几年前想都没想过的方式,而如今以便捷、舒适、高速实现了历史的跨越。交流电气化铁道的建设需要接触网、钢轨、通信光、电缆等,形式需要高空架设与地下1米处埋线等。这些建设无疑对通信线路造成一定程度上的干扰。因此,为了保证铁路沿线通信设备的良好工作,需要对电气化铁路对通信线路的干扰进行界定,并探索有效的防护措施,为提高使用效率和保证使用安全做出积极的努力。
2 电气化铁路对通信线路产生的干扰
目前我国电气化铁路建设采用的是工频单相交流制式,其中的牵引网是一种不对称的回路,而当牵引网中的电流流过接触网的时候,就会在接触网的周围逐步形成电场和磁场,这种电、磁场的产生会危害临近的通信设备,导致这些设备信号不稳定,影响通讯使用,其主要影响可以从以下几方面分析:
2.1 静电感应干扰
所谓静电感应,即在电网工作过程中,当接触网输入25KV的工作电压的时候,就会在接触网附近形成垂直与导线的交变电场,从而产生静电,静电感应作用于电场附近架空的通信线路,于是,静电感应点位逐步形成,这种感应对通信线路会产生极其有害的影响。
2.2 电磁感应干扰
在电气化铁道上,当电力机车驶过,接触网之间会有工频单相交流牵引电流,这种电流围绕在接触网周围,转变成电磁场,随着电磁力的产生,与机车沿线架设的通信线路形成无法回避的电磁交链,形成纵向的电动势,即沿着导线纵的方向形成的感应。这种反应看似简单,但是在实际发生过程中,如果通信线路与接触网之间的距离很近,而且基础时间又比较长的情况下,会达到一定的危险程度,
2.3 噪声反应干扰
众所周知,通信中的噪音干扰直接导致通信效果较差,可能引起非常严重的后果。当牵引电流随着时间的变动而进行波动时,机车上的交流电会转化为直流电,形成大量的,高频次的谐波。直接造成交流电流,此时不仅产生纵向电流,其中的谐波会严重的干扰感应电压,导致通信中噪音的形成,无法保证通信信息的流畅和完整,在轨道运行过程中发生任何紧急情况,无法得到及时的通信联络,产生极大的影响。
由此可见,电气化铁路接触网和与它平行的通信线路之间会形成巨大的感应,主要产生危险电压,危机人身与设备的安全,而产生的噪音对通信产生巨大的干扰。
3 牵引网对通信线路产生影响的原因
通过上述现象发现,牵引网是一种有轨运输的普遍形式,从工作原理上来进行分析,牵引网是利用了电能作为动力,从而有效的驱动列车进行运行。按照牵引网的结构组成来分析,主要有牵引供电所、接触网轨道和回流线构成的。具体分析牵引电流形成的回路:牵引变电所、接触、电力机车、钢轨、回流线,从电路中我们可以发现,这种回流线路的形成是一种并不对称的供电方式,其中电导线是一种架空线的形式,这种形式的回流导线是钢轨,当电力机运行时,牵引电流中一支流入大地,而另外一支则沿着轨道回到变电所。机车的运行中,在轨道中只会剩下感应电流,而地中电流也会占较大的比重,期间因为接触网与大地的距离很远,就会在它的周围产生一种不平衡的交变电磁场,这种交变电磁场的出现,对附近的通信线路和一些弱电线路都会产生一定的干扰,干扰轻者会造成通信质量差,严重的对设备和人身安全都会产生威胁。
4 电气化铁路中通信线路干扰防护措施
根据分析与实际操作可以发现,交流电气化铁路对通信线路产生的干扰是巨大的,这种干扰的存在严重的危害,对设备和人员的安全都存在这潜在的危险。目前,在我国加快电气化铁路建设规模的同时,需要从减小危害,缩小影响开始,主要途径有两个,一方面是对供电方式进行整改,另一方面是对通信方式进行修订和屏蔽,因此,探究其防范措施具有十分非常重要的意义。
4.1 架空跨越线路迁改措施
铁路建设中上方跨越的架空线路是必须的设备,但是为了避免产生干扰,可以将架空方式转变为直埋地下,为了避免锈蚀,可以利用钢管进行保护。具体操作,在路基施工的过程中,提前预埋钢管、电缆等基础设施,然后确保钢管两端的终端立于封闭网之外,从而来不断满足和实现最近股道中心距离不小于1.5倍的杆高长度,同时,在做钢管预埋工作的过程中,必须预先对改移地段的缆沟进行计划,对过轨钢管进行预设,保障需割接处的光、电缆清沟工作,当建设过程中的新设电缆敷设竣工了之后,在返回来进行光、电缆割接,并对不需要的废弃光、电缆线进行拆除。
4.2 穿越铁路的直埋线路迁改措施
在电气化铁路建设中,当遇到与铁路交叉的地埋通信线路的时候,要采取有效的防护方案,来减少割接次数,避免对通信线路的干扰。在施工过程中,使用的钢管首先也保证对于线路的安全,另外还要考虑钢管的敷设对于整体地基工程的影响。如果遇到必须进行割接的情况下,一定要选择恰当的路径进行敷设,这需要技术人员进行精密的勘测和精准的计算,以最大效率的实现钢管保护的敷设,并在路基的两端做好标示,以避免其它工程对此产生影响。
4.3 与铁路平行的通信线路迁改措施
当铁路建设中遇到铁路地界范围之内,又保持与铁路平行的通信线路的时候,我们可以把它迁移出铁路的范围之外,在这个过程中,要充分考虑电气化防护技术要求。由于建设过程中,会遇到地形地貌的影响,因此当电气化铁路影响了平行通信线路,那么就要通过计算和当地地形确定整改方案。根据经济条件和地形条件来决定迁移的程度,如果有条件的情况下,需要远迁,而有些地方条件不具备,那么可以采用明线进行整改,或者将架空电缆改为埋设地下处理。
4.4 光缆线路的防护措施
在进行电气化铁路建设中,光缆线路的迁改防护措施也非常重要。可以从以下几个方面探讨:
首先,对于绝缘连接处理光缆后的金属部件,需要在电气上进行绝缘的连接操作,通过这种方法来减少电气影响而产生的积累长度,进一步减少感应的纵电动势;
其次,临时接地建设时,在接近电气化铁道处进行光电缆的维护检修过程中,为了避免发生对人体的伤害,需要把金属构件做接地处理;
另外,位于牵引变电站附近接地网的光缆金属构件,可以做不直接接地处理,为了避免把高电位引入光缆之中,从而强化电磁感应;对于放电管中具备铜线光缆的安装处理中,需要将放电管安装在铜线上,而在铜线远供回路中接人防护滤波器,除此之外,还可以有效的调整远供的组成部门,利用这种方法来缩短强电造成的影响强度延长。当然,最好的办法是采用无金属光缆,随着我国科技的发展和电气化铁路修建的不断改进,尽量采用无金属光缆,这样就能有效的避免电磁对通信传输的影响。
4.5 加设绝缘变压器防护措施
在电气化铁路建设过程中,通过架设绝缘变压器的防护措施可以避免产生电磁干扰。具体做法:在金属回线引入通信站或者是车站,通过加装绝缘变压器实现有效防护,需要设备与外线侧导线产生的感应纵电势进行隔离,从而迫使后者不直接应用于通信设备之上,然而,在实际建设中,假设外线侧的高压超过既定的标准情况下,这是需要修改方案,初、次级绝缘被击穿,产生的危险电压经由次级中心点人地,通过这样的方式不仅可以避免干扰,做主要的可以有效的保护室内设备和施工人员的人身安全。
4.6 安装接地装置的防护措施
接地是指能够将射频场源屏蔽体部件内由于感应电流产生而采取的迅速引流造成等电位分布的措施。接地装置安装要求:由于射频电流的集肤效应,要求屏蔽体的接地系统表面积要足够大,埋设应注意接地极腐蚀现象;为了保证接地系统具有相当低的射频阻抗,接地线要尽量短,一般接地线的电阻要小于4Ω;为了保证接地系统作用良好,接地线的长度应避开波长1/4的奇数倍;接地体要有足够的厚度,以维持一定的机械强度和耐腐蚀;装接地极时,必须埋置足够的深度,以免土壤中水分蒸发而引起接地阻抗变化,同时要把接地极周围的松土夯实,埋些金属屑等。
5 结束语
铁路是一个国家的经济命脉,同时也是利国利民的工程,在这个大系统当中,如果让电气化系统与通信系统共存,是保证电气化铁路能否更好的实现自身价值的关键之处。因此,为了实现铁路运输的高效、安全和畅通无阻,需要有关部门不断探索和研究强电系统与弱电系统共存的方法和策略,从而规避风险,提高铁路的运输速度,实现铁路运输安全,为我国铁路事业蒸蒸日上的发展,做出积极的贡献。
参考文献
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电气干扰 篇8
矿用电子设备之间及内部的互连电缆间的电磁耦合导致系统性能降低甚至失效的现象非常普遍,大量的电磁干扰信号通过互连电缆间的电磁耦合来传播[1,2]。为保证整个电子系统安全可靠地工作,必须解决互连电缆间的电磁耦合带来的不良影响,以实现整个电子系统的电磁兼容性。电缆内部导线束之间的电磁耦合对矿用设备的影响最为直接,因此,本文针对这种耦合进行分析。
1 多导体互连线串扰耦合数学模型
以多导体传输线方程[3]为基础,建立矿用电子设备互连电缆的电磁耦合数学模型,并以此为依据,分析、计算互连电缆的电磁耦合量。为适当简化计算,假定多导体传输线均为均匀传输线且平行放置,穿过传输线横截面的电流和为零,场结构为准TEM波。图1给出了多导体传输线示意图,0—n为导体编号。选取第0号导体为参考导体,通过麦克斯韦方程导出多导体传输线的耦合模型:
简化的电子设备互连线的耦合数学模型为
以上互连线的自电容、自电感以及线间互电容、互电感等电路参数,可通过有限元分析软件Ansys建模并提取电容矩阵和电感矩阵而获得。
2 基于Ansys的互连电缆电路参数的提取
对于不同结构的电缆、不同的布线方式、不同的材料等,都存在不同的电容矩阵和电感矩阵,即不同的电路参数。下面采用电磁场有限元的数值方法[4,5]来提取电路参数。
电容矩阵和电感矩阵的提取可以归结为二维静电场的求解问题。互连线电磁耦合量的计算主要考虑平行放置结构,该结构用二维静电场模型能够很精确地描述,因此,这种近似不会降低数值分析的重要性和准确性,同时应用二维模型可大大简化问题的计算。
四芯非屏蔽电缆的实体模型如图2所示,有限元模型如图3所示。仿真的频率范围为100 kHz～1 GHz,耦合长度l=1 m。由于信号频率处于相对高频的范围,以分布参数的等效电路为基础,建立导体系统的电磁干扰等效电路。仿真模型在干扰源线的负载端以及被干扰线的两端分别接50 Ω电阻,取干扰源的内阻为0 Ω,干扰源线信号端接1 V的交流激励电压源,仿真计算主要考虑导体1与其他导体在不同频率上的耦合关系。
图2 四芯非屏蔽电缆实体模型
由于近端的干扰较强,所以主要计算近端耦合的结果。耦合量X=20lg (U2/U1),其中U2和U1分别为源电路导线上的电压和接收电路近端负载的感应电压,相应的U3,U4为导体3和导体4的近端感应电压。四芯非屏蔽电缆在0.01 m离地高度下的等效电路参数如下。
电容:C1=C2=6.000 5 pF,C3=C4=7.765 7 pF。
互容:C12=22.940 pF,C13=22.563 pF,C14=5.294 5 pF,C23=5.294 5 pF,C24=22.563 pF,C34=22.093 pF。
电感:L1=L2=542.6 nH,L3=L4=446.8 nH。
互感:L12=320.5 nH,L13=L24=296.8 nH,L14= L23=264.2 nH,L34=272.4 nH。
耦合系数:K12=0.663 8,K13= K24=0.610 4,K14= K23=0.502 4,K34=0.586 2。
3 电磁干扰耦合建模与仿真分析
当线间耦合长度l和信号波长λ相比属于高频耦合情况时,为了能够应用等效电路模拟分析线间干扰,将导体按长度分成若干等分,使每段长Δl满足Δl≤λ/10的条件,得到若干个集中参数等效电路的串级电路,如图4所示。在高频情况下,不分段会带来很大的误差,分段越多则计算越精确,但是段数越多仿真电路越复杂,分析计算量也会成平方倍增加,而且当Δl=0.05λ时,再继续增加段数对提高准确性效果不大,因此,取段长在(0.05～0.1)λ之间为宜。
下面分析电缆离地高度一定(h=0.01 m)时,导体1对导体2—导体4的干扰情况。通过电路级模拟程序SPICE仿真计算可知,在导体1干扰信号的作用下,导体2、导体3、导体4产生的电磁干扰响应电压随信号频率变化曲线如图5所示。从图5可看出,随着干扰频率的增加,干扰响应电压也增加。在相同信号干扰频率下,导体4的串扰响应最小,而导体2、导体3的串扰响应相差不大。导体2、导体3、导体4与导体1之间的耦合关系可以用图6所示的串扰耦合响应曲线来表示。从图6可见,导体2、导体3受到的耦合量比导体4受到的耦合量要高约5 dB,这可以通过导体4与导体1的间距大于其他导体与导体1的间距来说明,随着导体间距加大,互容和互感相应减少,线间的电容耦合和电感耦合也随之降低。
4 结语
分析了互连电缆的电磁干扰机理,运用Ansys软件提取多导体线间的电路参数;针对高频电磁干扰预测提出了电路仿真模型,应用场路结合的方法对电子设备互连电缆进行电磁干扰预测分析,得到了与理论相一致的数值计算结果。本文实现的仿真预测对矿用电子设备的电磁兼容性设计有一定的指导意义。
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