简论某泵站机组温度测量干扰的分析与处理

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　　摘要介绍了某泵站测温过程中出现的异常现象，对导致泵站温度测量干扰的原因进行分析，并对其进行排查，成功解决了泵站测温系统的干扰问题，以为其他泵站出现此类问题时的处理提供借鉴。
　　关键词某泵站机组；温度测量；干扰；分析；处理
　　
　　泵站作为城市防洪排涝和农村引水排灌工程的主要设施，其自动化与信息化建设也是水利工程现代化的重要环节之一。泵站自动化主要由信息采集、数据处理、集中控制、视频监视、微机保护等环节构成。信息采集为自动化系统提供泵站所有基础数据，如温度、水位、流量、压力等，作为系统判断、运算及控制的依据，温度测量也是其中一项重要内容。
　　泵站自动控制系统中检测的温度信号包括水泵轴承温度、电机定子温度、电机轴承温度等，通常使用测温热电阻来完成测量。温度测量的准确性直接影响到泵站的正常运转和设备的使用寿命。因此，泵站中温度检测的准确性、实时性是保证系统正常工作的重要条件之一。
　　1泵站温度采集
　　测温电阻种类较多，泵站温度检测元件通常采用热电阻（PT100或CU50）。测温热电阻是利用金属电阻因随不同温度而产生变化的特性制成的测温元件。将测温电阻以特定的方式安装在电机定子绕组、电机、水泵轴承处，用来检测电机和水泵的工作温度[1]。
　　信号采集后数据上传至PLC的方式一般有以下几种。
　　（1）将测量到的热电阻信号直接接入PLC温度模块中，由PLC温度模块转换成可直接使用的温度值。
　　（2）用温度变送器将电阻信号转换为标准的电流信号（DC4-20mA）传输到PLC模拟量模块，PLC读取模拟量值再经过运算，即可得到所需温度值。
　　（3）使用温度巡检仪将电阻信号转换为温度信号，经过RS-485通讯方式后将温度信号传送给PLC。
　　设计时，根据各个泵站具体情况采用不同的采集方式。
　　2泵站测温过程中的异常现象
　　在某泵站自动化系统中，采用热电阻元件PT100进行温度检测。在2009年春灌过程中，该泵站在日常工作中发现监测温度的无规律误报警。正常的温度信号是随着时间的累积而缓慢变化的，但在该泵站运行中发现，温度监测曲线不定期地产生无规律尖脉冲，导致报警程序启动，严重干扰了泵站工作人员的正常判断和该泵站的正常运行。
　　3泵站中温度测量干扰分析
　　干扰总体上分为2类：外部干扰和内部干扰。干扰基本上是由于辐射、温度、振动、传输、感应、电源、接地等方面引起的[2]。
　　来自空间的辐射干扰对泵站系统影响主要通过2条路径：一是直接对计算机内部辐射，由电路感应产生干扰；二是对与计算机通讯的外围设备及通讯网络的辐射，由外围设备和通信线路的感应引入干扰。
　　来自信号传输的干扰主要有2种途径：一是通过传感器供电电源或公用信号仪表的供电电源即配电器串入的电网干扰；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，造成信号错误[3]。
　　接地系统的干扰主要是接地系统混乱：测控系统的屏蔽接地线及机壳接地线、信号接地线、功率地线、交流电源地线等引起的噪声耦合干扰[4]。
　　4排除干扰的实施步骤及实施结果
　　经过泵站运行人员及相关技术人员讨论研究，确定了以下排查方案：
　　（1）检修现场测温的PT100是否正常工作。经专业检测后，所有PT100均可以正常测温。由此排除了由于检测元件损坏引起温度突变。
　　（2）在泵站中心控制室以及仪器控制室进行电磁检测。经检测后，各项电磁指标均达到要求，不会对室内设备产生影响。
　　（3）由于泵站采用公共接地系统，所以采用手摇式地阻测试仪对公共接地电阻进行测量。记录数据后经分析发现，公共接地电阻达到了4 Ω以下的标准，由此可判断不是由于接地系统而造成温度飘移。
　　（4）由于泵站投入运行多年，对线路缺少全面维护。因此，可能是由于传输温度信号的线路老化，对泵站中强烈的电磁干扰无法做到很好屏蔽。经检修线路更换老化线缆后发现，干扰并未排除。因此，排除了由于线路问题导致温度突变的可能。
　　（5）为了确定是否由于PLC测温模块损坏引起温度突变，将各温度信号接入多台XMR3000温度记录仪，进行24 h不间断连续检测，但仍然出现温度异常。因此，排除了测温模块损坏造成的温度突变。
　　（6）由于水泵电机是几千千瓦的大功率电机，且在日常泵站运行过程中要根据水量调度启停水泵，而水泵的启停也可能引起电磁干扰，从而引起与之相邻的电机温度变化。因此，在1台泵正常工作的同时，分别分时开启与之相邻的的水泵检测温度变化。结果发现，虽然水泵启停也可以对温度变化产生影响，但是都在合理范围之内，不会引起温度的激变，可以在控制软件上将其屏蔽消除。由此，排除了此种情况对温度的影响。
　　（7）由于采用的是PT100采集信号的直接传输，此信号易受到外界影响。因此，采用抗干扰能力非常强的DC 4～20 mA信号进行信号传输。在测温现场或者信号传输至PLC室的线路中，加装Pt100热电阻温度变送器（带隔离功能），将PT100电阻信号转换为标准DC4～20 mA信号，并相应改变PLC输入信号通道类型。经观测发现，温度监测显示曲线正常，温度警示灯也不再误报警，泵站恢复了正常运行。
　　5结论
　　经多次讨论及反复试验，成功地解决了某泵站测温系统的干扰问题，在其他泵站出现类似问题时具有良好的可借鉴性，也为自动化系统故障排查总结出了方式、方法。
　　6参考文献
　　[1] 刘锴，周海.深入浅出西门子S7-300 PLC[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004.
　　[2] 乐嘉谦.仪表工手册[M].2版.北京：化学工业出版社，2004.
　　[3] 诸邦田.电子线路抗干扰技术手册[M].北京：北京科学技术出版社，1988.
　　[4] 郝庆苑，葛缘一.330MW发电机定子铁心温度干扰信号的分析与处理[J].热力发电，2001（2）：49-51.