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。