变频器对测量仪表的干扰及现场解决措施
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变频器对测量仪表的干扰及现场解决措施
作者：张娜
来源：《硅谷》2014年第05期
摘要利用变频器参与过程控制实现温度、液位、流量等的调节已被原稳现运行装置所广泛使用。
但是一些潜在的问题也随之发生了，如：数据参数在应用变频器进行控制调节时，参数数据出现显示异常造成较大的测量值偏差，甚至还有一些仪表不能正常工作。
文章针对此问题进行了研究分析，并列举实例提出解决措施。
关键词变频器；测量仪表；安全栅
中图分类号：TM930 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）05-0128-01
1 测量仪表受变频器干扰的问题分析
仪表在原稳装置各点所使用的方法不一。
某一设备或者某一条工艺管线上所使用的仪表通常是被转换成4 mA～20 mA的微电压信号，通过一定距离的传输引入控制柜中或者ME系统中。
因此除了仪表内在原因外，还会存在一些与仪表本身无关的电压或者电流。
为了能够让仪表正常的工作，这些干扰我们必须避免。
图1
影响仪表显示的干扰源有很多，仪表自身及外在都可能存在。
外部原因主要是一些大功率的运行设备以及低高压配电，而在仪表自身的供电，继电器、开关及模块等元件也均可能成为干扰源。
南八原稳站现在仪表的现状有以下几个问题：1）空冷器变频运转会导致原稳ME部分参数数据传输不准确；2）超过220 V的动力电缆与控制电缆未分开铺设；3）控制电缆本体带有阻值；4）控制柜内部分仪表未作接地。
原稳装置现存在的干扰源主要为变频器干扰。
变频器在变频调节运行时，产生的电磁感应超出无变频调节时的强电磁场干扰，因此会导致参数数据波动。
2 典型案例分析
对于上述问题，我们从仪表方面着手，分析并总结出有效的解决方法，能够避免变频造成的数据干扰。
以下列举实例加以说明。
2.1 案例一
3000 m3储罐液位远传表为一台ASD型压力变送器，3000 m3液位是由带有变频器的外输泵控制，在ME中设定PID值，通过变频器调整泵的转速，调节机泵排量，从而实现液位稳定和节电的目的。
每当变频器投用时，ME中3000 m3液位显示明显降低。
检查现场仪表和控制柜内仪表接线均未发现异常，将变频器停止运行，液位值显示恢复正常。
用万用表测量液位变送器输出电流，变送器运行时比停用时低2 mA。
因此判断3000 m3储罐液位波动是因为变频器运行时产生的强电磁场干扰所致。
解决的方法：1）仪表的控制电缆更换为带有屏蔽层的屏蔽电缆；2）屏蔽层单点接地。
通过以上两种方法，现问题已解决，3000 m3储罐液位显示恢复正常。
2.2 案例二
原稳装置空冷器配有9台风机，其中6台电机配有变频器，根据空冷器冷却后的温度设定值自动调节，从而达到工艺要求。
当空冷器变频任意一台启动时，ME盘面上的部分参数出现来回跳动并显示数据偏大的现象。
解决的方法：被干扰参数均为热电阻传输，热电阻从现场到控制柜内接线如图2。
图2
原稳控制柜内热电阻传输均未安装安全栅，现场仪表进入接口柜内的端子以后直接进入模块输出至ME系统。
安装安全栅可以将电流或电压限制在一定的安全范围内，形成本安回路。
我们将控制柜内TI-115的回路（未加安全栅）改线至TT-104（带有安全栅）。
加装前后对比温度由106.5℃变为70.6℃，避免了由于变频器干扰而产生的数据波动。
通过以上实验，得出两点建议：1）现在控制系统内热电阻输入模块为AIRTD模（阻值模块），现场表直接进模块相对的稳定性较差，较容易受到外界干扰。
在进模块前加装安全栅，将现场三线制热电阻信号转换成对应温度值线性的4 mA～20 mA。
这样更改使整个回路更加稳定。
2）将现场表热电阻更换为温度变送器。
现分为三种情况每一分钟进行数据采集：①原始状态—未加安全栅的热电阻回路；②在热电阻的回路中加装安全栅，使它在进入ME系统中得到保护；③将仪表更型，热电阻更换为温度变送器。
在投用变频的状态下，热电阻回路加装安全栅可以避免变频器的干扰，但也有小幅度波动。
而更换温变后，数据相对较稳定。
所以在距离较远或者有特殊需要的场合，温度变送器为更加适合的仪表。
3 解决变频器干扰的措施
通过以上原稳装置所遇的问题可以看出，现场针对变频器影响测量仪表运行所采取的措施主要有：1）仪表的控制电缆应使用带有屏蔽层的电缆，并且将屏蔽层单点接地；2）在仪表的回路中加装安全栅等保护元件或选用较好保护性能的仪表，可以有效地消除干扰。
4 结束语
根据以上实例，我们了解了变频器对现场仪表的干扰是显而易见，同时也是较难克服的。
由于仪表的种类，使用特性及应用到现场的具体情况的不同，仪表受到变频器干扰而显现的现象也不同。
但是，本文根据实例分析发现，它们具有一个共同点，如果变频器对仪表具有干扰性，一旦其运行就会暴露出异常，变频器停止即恢复正常，所以这也是是否受变频器干扰的最有效、最直观也是唯一方法。
通过实践分析、总结得出好的解决措施，灵活的应用到生产实践中去。
参考文献
[1]曹颉，卢欣.数字式测量仪表的干扰及防护[J].电测与仪表，2010（S2）.
[2]崔桂娥.炼油化工装置测量仪表干扰的具体表现形式与应对措施[J].科技创新与应用，2013（13）.
作者简介
张娜（1983-），女，河北景县人，助理工程师，2007年毕业于佳木斯大学经济系，现就职于天然气分公司油气加工七大队南八原稳站。
