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AGM 温度变送器抗干扰测试及改进
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AGM 温度变送器抗干扰测试及改进

时间:2019-12-25 09:08:55

    摘 要:就秦山第三核电厂重水堆机组测控用 AGM 温度变送器,从电源侧扰动、工频磁场抗扰度和静电放电抗扰度等 3 方面进行 测试,得出仪表在抗电源扰动和静电干扰方面存在不足。基于静电屏蔽理论,改进外壳,提升仪表抗静电性能。0ky压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

     引言0ky压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器
     AGM HPM 4003-20 RTD 型(以下简称 AGM)温度变送器 为秦三厂典型仪表,输出(4~20)mA 电流信号,主要用于现场重 要设备/系统的控制,如 1# 停堆系统可编程比较控制器用慢化剂 温度信号、反应堆调节系统堆内铂探测器中子测量校准用反应 堆出/入口集管温差信号、主泵上轴承高温跳车保护信号等。在 机组调试及运行期间,AGM温度变送器曾发生过输出信号异常 波动、触发安全系统通道高报的问题,经现场排查,初步判断仪 表抗干扰能力可能存在不足。 针对上述问题,选取主要使用的 4 种测量范围的 AGM 温 度变送器备件样品各一台(表 1),进行实验室抗干扰测试,取得量化数据。0ky压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

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    1 测试方案0ky压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器
    1.1 测试电路搭建 根据 AGM 变送器工作原理(图 1)搭建测试电路,用精密电 阻箱模拟输入电阻信号,4 台样品按表 2 调校。0ky压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

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    1.2 抗干扰性能测试 0ky压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器
    测试原则为先做无损或微损试验,后做破坏性试验。结合现场实际工况,首先通过对电源侧施加扰动,评估样品的抗扰动性能,其次选择工频磁场以及静电放电两种抗干扰试验来验证样 品的电磁兼容性能。0ky压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

    1.2.1 电源侧扰动测试 0ky压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器
    试验方法:将电阻箱电阻设置为 100 Ω,将电源电压设置为40 V,待样品输出达到稳定状态时,测量取样电阻(150 Ω)的电 压,随后将电源电压切换至 12 V(模拟电源扰动),测量取样电 阻的电压。0ky压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

    1.2.2 工频磁场抗扰度测试 0ky压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器
    (1)试验方法。①工频磁场模拟器的电流发生器与磁场线圈之间的距离不大于 3 m,将一木桌作为试验台置于磁场线圈中,调节支撑高度使被测仪表置于磁场线圈中心位置。样品按要求进 行配置和连接,将电阻箱电阻设置为 100 Ω,处于正常工作状态。设定工频磁场模拟器磁场强度为 3 A/m,连续测试时间为 300 s。改变磁场方向,使样品分别处于三维坐标系 x,y,z 三向工频磁场 下完成测试,实验过程中监测变送器的输出信号是否存在扰动。 ②试验完成后,在上盖与壳体之间的缝隙处涂覆屏蔽胶或屏蔽薄膜,再重复上述试验,并监测样品输出信号是否存在扰动。③试验完成后,在壳体绝缘漆打掉,使外壳接地,再重复上述试验,并监 测样品输出信号是否存在扰动。试验过程中,样品应无损坏。 0ky压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器
    (2)试验标准。GBT 17626.8—2006 工频磁场抗扰度试验。 0ky压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器
    (3)试验仪器。工频磁场模拟器。0ky压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

    1.2.3 静电放电抗扰度测试(外壳对地) 0ky压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器
    (1)试验方法。①实验室的地面应铺设一块厚度至少为0.25 mm 的铝或铜金属板作为接地参考平面,也可使用其他金属材料,但厚度至少0.65 mm。接地参考平面的非常小尺寸为 1 m2。接地参考平面的四周至少应超出仪表或耦合板0.5 m,并应与保护接地系统相连。试验台为一个放在接地参 考平面上 0.8 m 高的木桌,放在桌面上的水平耦合板面积为1.6 m×0.8 m,垂直耦合板面积为 0.5 m×0.5 m。样品应按要求进行配置和连接,处于正常工作状态,并应用 0.5 mm厚的绝缘衬垫与水平耦合板绝缘。样品与实验室除接地参考 平面外的四壁和其他金属结构之间必须有至少 1 m 的间 距。静电放电发生器的放电回路应以低电阻方式连接接地参 考平面。静电放电试验包括直接放电和间接放电两种方式, 直接放电包括接触放电和空气放电,间接放电为耦合板放 电。静电施加于样品操作人员可能触及到的地方,有金属的部分选择接触放电,不能使用接触放电的部分选择空气放 电。接触放电试验电压应从 4 kV,6 kV,8 kV(空气放电应2 kV,4 kV,8 kV,15 kV)逐级增加,并监测样品输出信号, 至发现输出信号出现扰动为止,且试验电压不再继续增加。若达到上述非常大电压等级时,仍未发现扰动现象,则说明样 品抗干扰能力满足要求。试验应以单次放电的方式进行。在 预选点上,至少施加 10 次单次放电(每一极性)。连续单次放 电之间的时间间隔至少为 1 s。②试验完成后,在上盖与壳 体之间的缝隙处涂覆屏蔽胶或屏蔽薄膜,重复上述试验,并监测样品输出信号是否存在扰动。③试验完成后,在壳体绝 缘漆打掉,使外壳接地,重复上述试验,并监测样品输出信号 是否存在扰动。试验过程中,样品应无损坏。0ky压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

(2)试验标准。GBT 17626.2—2006 电磁兼容试验和测量技 术—静电放电抗扰度试验。0ky压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

(3)试验仪器。静电放电模拟器。0ky压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

    2 试验结果0ky压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器
    2.1 电源侧扰动测试0ky压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器
    按照 1.2.1 节的测试方案对各样品进行测试,测试结果见表 3。从表 3 可见,当电源电压由 40 V 切换为 30 V 时,样品输出 发生掉压现象,电压变化情况如图 2 所示,其中,时间单位是 s,幅值单位是 V。0ky压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

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    2.2 工频磁场抗扰度测试0ky压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器
    按照 1.2.2 节的测试方案对各样品进行测试,测试结果相 同。以 1# 样品测试结果为例(图 3,时间单位是 s,幅值单位是 V),可见磁场强度、磁场方向对样品输出结果没有影响。0ky压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

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    经测试,样品 上盖整体为非金属材料,外壳底座虽 为金属材料,但表 面涂敷了绝缘漆, 因此未构成完整的 屏蔽。对 1# 样品进 行处理,打磨掉接 缝处、调校孔处以及底座螺栓连接处 的绝缘漆,使样品 上盖、外壳及底座全部连通,处理后的效果见图 5。之后通过锡 箔纸将上盖与外壳连通,使样品初步形成完整的屏蔽,并将外壳 接地(图 6)。0ky压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

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5.jpg0ky压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

    第二次对样品外壳施加 4 kV 静电,输出结果见图 7,从中 可见经以上处理后,1# 样品的输出信号扰动幅度大幅降低,但依 然存在近 100%扰动。扰动从 1.605 s 开始,1.65 s 结束,持续时间约为0.045 s。0ky压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

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    经进一步分析,样品打磨、锡箔连通上盖与外壳均为手工操4作,不能保证屏蔽完整性,因此继续对 1# 样品进行处理:用锡箔纸包覆样品整体并接地,效果见图 8。再次对样品外壳施加 4 kV静电,输出结果见图 9,从中可见 1# 样品的输出信号扰动幅度继续降低,减小到 17.4%。扰动 从 6.761 s 开 始,6.789 s 结 束,持续时间约 为 0.028 s。0ky压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

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    将以上 1# 样品的 3 次测 试结果汇总见 表 4,从中可 见,完整的屏 蔽与良好的接地是提高抗 静电性能的重要手段,静电 干扰的扰动幅值和持续时 间跟屏蔽效果直接相关,屏 蔽效果越好,扰动幅度越 小、持续时间越短。0ky压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

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    1#~4# 样品为厂家标准 产品,外壳材料和结构相同,以上对 1# 样品所做静电测试结果具有代表性。0ky压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

    3 测试结论 0ky压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器
    (1)电源侧电压出现波动,对 AGM 温度变送器输出影响明显。0ky压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器
    (2)磁场强度、磁场方向对 AMG 温度变送器输出无显著影 响,温度变送器抗工频磁场性能良好。     0ky压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器
    (3)未作处理前,静电会显著 AGM 温度变送器输出,扰动 幅度近 300%;外壳整体接地后,静电对变送器输出影响降低,但扰动幅度仍近 100%;用锡箔纸全包覆后,静电对变送器输出 影扰动响降低至不足 20%。综上,AGM 温度变送器抗静电干扰能力不足。0ky压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

    4 性能改进 0ky压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器
    针对测试结论,结合电厂实际,就 AGM 温度变送器的抗干 扰性能提升做如下分析和改进。 0ky压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器
    (1)工作电源的稳定性。AGM 温度变送器使用的 40 V 工作电源为电厂典型电源,压力、液位、流量等仪表均使用该电源。设 计上,40 V 电源供电母线为安全级,电源硬件有冗余列,40 V电源稳定供电有保障,电厂不需对因电源波动而影响 AGM 温 度变送器输出的情况做处理。0ky压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器
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    (2)外壳的抗静电性。AGM 温度变送器安装在金属材料的 盘柜中,盘柜接地,在盘柜门关闭状态下,能够为变送器提供抗外来静电干扰的屏蔽;在盘柜门开启状态下,静电干扰的主 要来源是人体静电,操作变送器前及过程中,电厂人员需做好 静电消除措施,该要求落实到相应维修规程或操作票中。因专业性强、操作复杂且对变送器外壳有破坏性,电厂不需执行2.3 节所述对变送器外壳上盖、接缝、底座等部分进行屏蔽完 整性提升的操作。0ky压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

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