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空压机站控制系统电磁干扰分析及抑制措施

放大字体  缩小字体 发布日期:2022-07-01 06:47:11 来源: 作者:用户31994    浏览次数:0    
摘要

冷轧厂空压机站新增5台150Nm3空压机,每台空压机都设有单独的小成套控制器,对空压机的各运行参数进行控制监测。为实现空压机的远程监控,各空压机控制器与机组总控制系统通讯,通讯连接如所示。设备安装投产后,空压机站多次出现雷击,附近区域电焊作业,甚至相邻空压机启动,造成空压机控制器死机,甚至损坏的故障,对生产机组压缩空气的正常供给造成较大影响。为此,着重对空压机控制器受电磁干扰,引起死机甚至损坏的故...

冷轧厂空压机站新增5台150Nm3空压机,每台空压机都设有单独的小成套控制器,对空压机的各运行参数进行控制监测。为实现空压机的远程监控,各空压机控制器与机组总控制系统通讯,通讯连接如所示。设备安装投产后,空压机站多次出现雷击,附近区域电焊作业,甚至相邻空压机启动,造成空压机控制器死机,甚至损坏的故障,对生产机组压缩空气的正常供给造成较大影响。为此,着重对空压机控制器受电磁干扰,引起死机甚至损坏的故障,进行相应原因分析,并提出相应改进措施。

1电磁干扰机理及抑制措施1.1电磁干扰机理电磁干扰(EMI)的模式分为差模干扰和共模干扰。前者主要由空间电磁场在信号间耦合及通过不对称电路转换而形成的干扰电压,见。如果这空压机站控制系统图个回路处于个外界的交变磁场内时,就会被感应出一个干扰电压与有用信号电压u.串联在回路中,在回路里就会产生相应的干扰电流,接受设备中产生差模干扰电压Ad.后者主要是由于地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的同方向电压叠加而成,如所示,如果由于地电位升高,在信号线和地线之间出现共模干扰电压u,虽然u产生的煤矿机电干扰电流=4a =,不足以形成与有用信号u串联的干扰电压,但当足够大时,会造成回路或设备绝缘击穿等严重损害。

如果当有用信号和干扰信号频率增高时,导线与地之间的由于存在杂散电容,共模电压在两根信号线中驱动一个方向相同的电流和当电流回路上两根信号线的阻抗完全相同时,=,在接收设备的两端不会出现干扰电压。但当两根信号线路阻抗不同时,由于接收设备两端也会出现差模干扰电压,这就形成由于干扰信号频率增高,使共模干扰转换为差模干扰。

1.2电磁干扰的抑制措施1.2.1电阻性耦合的抑制措施电阻性耦合,主要是由于线路之间存在公共电阻引起般分为工作电流回路之间的阻性耦合和工作电流回路和地电流回路之间的阻性耦合两种情况。前者主要是两个回路有公共导线的阻抗,当信号频率不太高时,导线阻抗主要是电阻R和电感L组成,但个回路通过电流是在公共导线上产生干扰电压,与另电压串联,成为差模干扰信号。减小这种干扰的措施主要有:把两个工作电流回路分开,消除或降低公共阻抗,消除或减少干扰电压;在工作单元的输入口,装设足够容量的电容器,当出现瞬态干扰电压时,电容器能吸收其能量,使干扰电压降低。

工作电流回路和接地电流环路之间的耦合,主要是由于发送设备和接收设备的外壳都接地,发送设备外壳,通讯线,接受设备外壳,与大地形成了个接地环路。当发送设备和接收设备之间有电位差,或外界磁场在接地环路中感应的电动势,接地电流回路里会产生差模干扰电压。减小工作电流回路和接地电流环路之间的耦合干扰的措施有:单点接地,即让发送设备和接收设备中只有一点接地,或者通讯线间采用隔离变压器,从而切断接地电流回路。

另外,也可应用光耦合器和光导纤维,切断接地电流回路,从而有效减少电磁干扰。

1.2.2电容性耦合的抑制措施电容性耦合主要来源于线路间电场的相互作用,即通过导体之间的“杂散电容”耦合造成电磁干扰。减小导线间通过电容耦合干扰的措施主要有:通过增大干扰导线与被干扰导线之间的距离,缩短两导线的平行段,减小两导线间的杂散电容;或采用屏蔽技术,屏蔽层接地,来减小电容耦合产生的电磁干扰。

1.2.3电感性耦合的抑制措施主要由于各线路间磁场的相互作用引起,电磁耦合主要出现在两个或更多通有电流的回路之间。当一个回路中通有电流时,会产生磁场,并在其附近的回路产生干扰电压。减小电感性耦合干扰的措施有:缩短两回路间平行的导线长度;增大回路之间的距离;两个回路正交放置;把回路的来回导线绞紧,减小磁通面积;将附件回路屏蔽起来等措施,降低或消除电感性耦合产生的差模干扰电压。

1.2.4辐射耦合的抑制措施是指干扰源通过空间传播到敏感设备上形成的干扰,主要是电场和磁场相结合的混合作用形成。电磁辐射干扰近场表现为静电感应与电磁感应导致的干扰,远场则为通过电磁波造成的干扰。任何载流导体周围都产生感应电磁场并向外辐射定强度的电磁波,相当于一段发射线,处于电磁场中任一导体则相当于一个接受天线,会产生一定的电动势。

减小射线耦合的措施有:减小回路长度和面积;把来回导线绞起来;屏蔽等。

2空压机站控制系统电磁干扰原因分析及对策2.1空压机站控制系统电磁干扰源及存在问题2.1.1电磁干扰源煤矿机电经过调查确认,造成空压机站控制器电磁干扰的干扰源主要为静电感应雷,电磁感应雷,高压电缆启动冲击电流,氩弧焊辐射干扰。其干扰途径为:也来自静电感应雷及来自高压电动机启动时,高压电缆大的启动冲击电流引起的电容性耦合干扰;来自雷电磁脉冲电流,高压电机启动冲击电流,及氩弧焊机运行产生的辐射耦合干扰。

2.1.2现场存在问题1)现场实际施工过程中,现场设置了个中间端子箱,5台控制器通讯电缆,顺电缆桥架,分别进入中间端子箱,然后再通过根通讯线接入总控制系统,形成如所示的树型连接方式,造成抗干扰能力下降。

5台控制器连接方式2)各通讯电缆间屏蔽丝网连接不连续。由所示,空压机现场控制器A到电气室控制柜控制器B之间,通讯电缆外层屏蔽丝网端在现场接线盒中断开,空压机控制器A信号浮地,当屏蔽线接受干扰信号后,会造成发送及接受端共模电压VQS增高,造成控制器死机甚至损坏。

经过高空电缆桥架的屏蔽通讯线,从控制器A到通讯中间接线盒间,屏蔽层一端在中间接线盒悬空,另端与控制器信号地连接,此地还处于浮地状态,用于屏蔽的屏蔽层,既无法起到屏蔽作用,又类似一根天线,接收来自雷电流、电动机启动时高压电缆冲击电流、氩弧焊接产生的辐射干扰。如所示,屏蔽线产生的干扰电压引起RS485地线与接受和发送端的共模电压Vs升高,当共模过高时,必然造成误信号,甚至毁坏RS485接口及其他元器件。

屏蔽线干扰原理)高压电缆、动力电缆、通讯电缆的敷设存在问题,现场施工过程过程中,同一个墙面,敷设有3kV高压电缆桥架,380V/220VAC电缆桥架以及通讯电缆桥架,其中将高压电缆放在*上方,通讯电缆放在*下放,在高压电动机起停过程中,通讯电缆穿行与高压电缆与地面形成的强大变化磁场,同时,从各电缆桥架下行到各台空压机的高压电缆与通讯电缆间距只有10cm,距离太近,增加了电容性耦合干扰及电感性耦合干扰强度。

2.2抑制控制系统电磁干扰的技术措施2.2.1降低干扰源干扰强度1)高压电缆桥架增加全封闭盖板,降低高压电缆对外电磁干扰的辐射强度。

2)厂房顶部增加避雷带,降低雷电干扰对控制器及通讯电缆的影响。

3)焊机远离厂房作业,降低焊机作业过程中对控制系统的电磁干扰。

2.2.2切断干扰途径1)拉高压电缆与通讯电缆平行敷设间距,通讯电缆沿地面敷设;减少高压电缆与通讯电缆平行敷设长度,通讯电缆沿地面敷设,与垂直辐射的高压电缆垂直。具体措施是,通讯电缆沿外墙敷设,穿墙进入各控制器,拉在高压电缆与通讯电缆平行敷设间距,同时在进入控制器前形成与高压电缆垂直的辐射方式,减少电磁干扰。

2)通讯电缆穿镀锌钢管沿地面辐射,镀锌钢管,多点接地,实现双层屏蔽,通讯线端屏蔽,降低电磁干扰及静电感应干扰,见。

通讯电缆穿镀锌钢管示意图煤矿机电液压支架结构件焊接工艺研究范智欣(大同煤矿集团机电装备公司中央机厂,山西大同037001)接工艺参数的选取,焊接接头的选择,焊接应力的控制,焊接过程应力集中的预防,焊接残余变形的控制和预防等工艺措施。实践表明,采用这些工艺措施能保证支架结构件的焊接质量,并取得良好的效果。

引言近年来,随着综合机械化采煤水平的不断提高,液压支架设计也朝着自重轻型化、材质高强化、承压2.2.3提高控制器的抗干扰性能RS485通讯线采用“手握手”连接方式,如。

设置终端电阻,解决原有树型连接的无终端电阻,引起通讯干扰及噪声反射问题,同时通讯电缆跨接,实现各控制器与电气室控制柜等电位连接。

5台控制器“手握手”连接方式3结语通过对空压机站控制系统电磁干扰的分析,提出有效的电磁兼容性设计其通讯电缆的合理连接方高强化的方向发展。板厚薄,势必造成焊接变形增大的问题;强度高,也将产生焊接残余应力增大的后果。所以,焊接质量的保证和焊接变形的控制便成为液压支架制造质量的关键,笔者参与液压支架结——式,屏蔽电缆有效连接,以及高压电缆与通讯电缆间距的拉长等措施都能有效降低电磁干扰的影响,自2010年10月实施至今1年多时间里,空压机站控制系统的电磁干扰问题已得到有效解决。

 
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