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        GDIS在DCS接地系統(tǒng)中應用

        2020-11-17 04:54:42方光進
        化工設計通訊 2020年11期
        關鍵詞:抑制器共模干擾源

        方光進

        (湖北三寧化工股份有限公司,湖北枝江 443200)

        一般情況下,化工生產過程完全處于封閉的狀態(tài),利用手動操作的方式,不僅生產難度相對較大,存在的危險系數(shù)也相對較大。同時,DCS 接地系統(tǒng)經常會因為地接不完善,導致跳閘等問題的產生,這樣嚴重影響了DCS 接地系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性,甚至還會影響化工生產。然而,近幾年隨著各項科學技術的發(fā)展,化工領域為了提升DCS 接地系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性,逐漸將GDIS 應用到其中,通過自身的性能,抑制DCS 接地系統(tǒng),主要是避免因為接地不完善所引發(fā)的各項問題。

        1 GDIS分析

        GDIS 即地網干擾抑制干擾器,主要是用于連續(xù)生產過程中的關鍵敏感控制設備,這樣可以在地網高頻方面起到預防、抗干擾的作用,圖1所示[1]。同時,GDIS 的應用可以有效地抑制由地電位反擊、接地過電壓等,對設備所造成的二次干擾,這樣可減少DCS 控制系統(tǒng)的應用,以及避免精密產生較大的誤動和測量誤差等。

        GDIS 地網干擾抑制器在有效保證系統(tǒng)可靠接地的前提下(保證系統(tǒng)對地泄流能力),能夠阻斷接地網高頻干擾信號,并且通過接地線對控制系統(tǒng)造成干擾的途徑(由下向上形成高頻阻斷)。

        圖1 GDIS抑制干擾原理示意圖

        2 應用背景

        在明確GDIS 相關內容以后,就需要將其應用到設備中。但是,在GDIS 應用之前,需要明確應用背景,這樣才能保證GDIS 應用的有效性[2]。

        2.1 干擾源

        自動化系統(tǒng)中所使用的各種類型PLC 和DCS 系統(tǒng),有的安裝在控制室中,還有的安裝在生產現(xiàn)場以及各類電機設備上,并且大多處在強電電路和強電設備所形成的惡劣電磁環(huán)境中,因此一定要提升PLC 和DCS 系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性,就需要對干擾源和干擾路徑進行詳細分析,常見的干擾源主要包括:雷電干擾、開關操作浪涌干擾、大型設備的啟停干擾、交直流變頻傳動裝置引起的諧波干擾、諧振過電壓干擾、電網短路引起暫態(tài)沖擊干擾、地網干擾等方面[4]。

        2.2 干擾路徑

        在明確干擾源以后,就需要對干擾路徑進行分析,其實按照噪聲產生原因的不同,可以分為:放電噪聲、浪涌噪聲、高頻振蕩噪聲等,并且噪聲干擾模式不同,可以分為共模干擾和差模干擾。其中共模干擾主要是指信號對地的電位差,并且利用電網傳入、地電位差、空間電輻射等方面,可以在信號上感應的共態(tài)或者同方向電壓疊加形成,這種共模干擾為直流。另外,差模干擾主要是指作用于信號兩極之間的干擾電壓,并且主要是利用電磁場在信號間耦合感應,以及不平衡電路轉換共模干擾等方面所形成的電壓,并且將其直接疊加在信號上,這樣也會造成一定的影響[5]。另外,常見的干擾路徑有:電源線干擾、信號線干擾、空間電磁輻射干擾、接地線 干擾。

        3 GDIS在DCS接地系統(tǒng)中的應用

        接地是提升電子設備電磁兼容性的關鍵,保證接地的正確性,才能起到抑制的作用,降低干擾的產生,并且也在一定程度上抑制設備向外界發(fā)生干擾信號,反之就會造成嚴重的影響,導致DCS 接地系統(tǒng)運行異常[6]。

        DCS 接地系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護地等。其中接地系統(tǒng)混亂的話,對DCS 系統(tǒng)的干擾主要是各個接地點電位分布不均,不同接地點間存在地電位差,這樣就會引起的環(huán)路問題的產生,嚴重影響DCS 接地系統(tǒng)的正常運行。另外,利用GDIS 地網干擾抑制器,可以有效解決該項問題,主要是因為GDIS 地網干擾抑制器適用于連續(xù)生產過程中的關鍵敏感控制設備,這樣可以有效起預防地網高頻干擾、抑制由地電位反擊、接地過電壓等造成的二次設備干擾等方面[7]。同時,GDIS 地網干擾抑制器的應用,可以有效提升自動化控制系統(tǒng),以及精密儀器的性能,這樣可以大大降低誤動作以及測量誤差等問題的產生。由此看來,GDIS 地網干擾抑制器在該方面應用的時候,主要是起到有效隔離地網干擾、降低控制系統(tǒng)被干擾的影響,以及預防因為局部停電所導致的非計劃性停車、預防因為次生事故導致的起火爆炸而引發(fā)安全事故。

        選取某一DCS 機柜間做測試。該機柜間共有60面機柜,每面機柜有工作地和保護地。GDIS 安裝在工作地排至電氣接地總排之間,如圖2。

        圖2 DCS接地系統(tǒng)GDIS安裝位置圖

        為了測試其使用效果,對安裝前后接地電流值及干擾度進行測試。通過進一步測試,見圖3,得出以下結論:

        圖3 DCS接地干擾抑制功能測試(穩(wěn)態(tài)測試)

        (1)設備投運前,系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)接地電流為1 000mA 級別,接地電流含有嚴重的多頻譜諧波成分,波形畸變嚴重,雜散瞬變脈沖群干擾嚴重;

        (2)設備投運后,統(tǒng)穩(wěn)態(tài)接地電流為100mA 級別,接地電流的諧波THD 降低且均為低頻電流,完全消除高頻接地干擾,消除電流尖峰及電流紋波干擾;

        (3)穩(wěn)態(tài)接地電流值明顯降低,接地干擾明顯下降;

        (4)250Hz 及以下低頻通道未受影響,波形正常,保證了接地可靠性;

        (5)本次測試屬于穩(wěn)態(tài)測試,穩(wěn)態(tài)測試狀態(tài)下GDIS 裝置在接地干擾抑制、降低接地電流等均有明顯效果,接地電流抑制率≥80%。

        4 結束語

        化工作為我國經濟發(fā)展的重要支持,與其他行業(yè)生產有著很大的不同,主要是危險性和腐蝕性相對較大,并且傳統(tǒng)的人工操作,在很大程度上增加了各項故障的產生,對工作人員的身體健康造成了嚴重的影響。因此,為了避免各種問題的產生,將GDIS 應用到DCS 接地系統(tǒng)中,以加強對各個方面的控制,降低各項問題的產生,提升化工生產的效率,也在最大程度上保障化工人員的身體健康,以實現(xiàn)良好的經濟效益,促進化工行業(yè)的發(fā)展進程。

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