王博浩
国家管网集团西部管道有限责任公司乌鲁木齐输油气分公司 新疆 乌鲁木齐 830011
摘要：针对王家沟作业区乌-鄯原油首站泵机组振动探头数值突增引发高高报连锁停泵事件分析认为导致问题产生的根本原因是探头设计标准旧，未考虑对讲机各频段干扰问题，防干扰设计回路不完备。为此，开展了探头电磁干扰检测及改进，通过改进及加装现场仪表输出回路的屏蔽器，减少了乌鄯泵机组振动探头因设计理念或陈品缺陷导致的事件发生。
关键词：振动探头；连锁停泵；抗电磁干扰
1项目背景
王家沟作业区乌-鄯原油首站泵机组振动探头2006年投用至今。王家沟作业区数字型对讲机摩托罗达P338D型于2017年正式投用（加装中继调试后）。2018年6月至2019年6月，乌鄯泵机组因振动探头数值突增引发高高报连锁停泵事件3起，经查明，数字型P338D在403.250MHZ频率使用时，与振动探头距离2米内会产生电磁干扰,输出毫安值最大偏差振幅超过1600%，远传振动数值峰值达17mm/s。
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图1 数字型P338D产生的电磁干扰
2振动探头电磁干扰优化研究过程
2.1探头电磁干扰检测及改进
（1）故障统计
从2019年3月到2019年10月，7个月时间里，共出现振动高高报导致连锁停泵3次。
（2）直接原因
现场振动探头反馈电流受对讲机电磁干扰，导致振动报警。
（3）根本原因
探头设计标准旧，未考虑对讲机各频段干扰问题，防干扰设计回路不完备。
（4）改进方向
一是内部原理检测；二是外部屏蔽器加装。
2.2原理研究及改进手段
当电子产品中的高频导线（或铜排）中流过电流时，在导线周围产生的磁场；开关电源的高频变压器及一切电感元件在工作时必然产生的漏磁通；无线通讯设备发射产生的电磁波。上述磁通穿过芯片或敏感电路模块，半导体中的带电粒子（电子和空穴）在磁场中受到洛伦兹力，偏离原来的运动方向，使芯片和模块的工作电流波形受磁场变化的调制而发生畸变，导致这些芯片或电路模块的正常工作受到干扰。
技术人员经过与厂家沟通判断在使用GP338D对讲机期间（频率在U段403.25），产生的无线电磁涡流较GP328大，在非可靠仪表电路1.5米内进行发射时对振动回路信号产生严重干扰。而通过在传感器旁或线路上增加屏蔽电磁干扰组件，可有效降低干扰情况的发生。
加装抗干扰组件后，实际启泵期间多次测试数据范围降低为0.8-1.7，属于正常范围。
抗干扰模块材料是铁镁合金或铁镍合金，这种材料具有很高的导磁率，它可以是电感的线圈绕组之间在高频高阻的情况下产生的电容最小。抗干扰模块材料通常在高频情况下应用，因为在低频时他们主要程电感特性，使得线上的损耗很小。在高频情况下，他们主要呈电抗特性比并且随频率改变。实际应用中，抗干扰模块是作为射频电路的高频衰减器使用的。实际上，抗干扰模块较好的等效于电阻以及电感的并联，低频下电阻被电感短路，高频下电感阻抗变得相当高，以至于电流全部通过电阻。
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图2 仪表及通讯回路设备增加的抗干扰模块
抗干扰模块的增加，弥补了仪表及通讯回路因设备本体设计取消或应用效果不良而造成的数据中断、数据偏差过大等现象，有效提升了仪表安全回路的可靠性。
通过加装抗干扰组件及其原理，站场内对各类通讯仪表回讯的抗电磁干扰进行测试，排查各类仪表组件内电路设计不可靠或安装时效引起的回讯畸变情况，对出现数据受干扰、畸变的仪表本体进行加装抗干扰元件并比对测试，提升单体设备连锁及监测设备的可靠性。
通过测试干扰对讲机频段及发射功率，判断影响畸变的电磁干扰发射功率为1.2-3W，基于PEEC（等效电路）原理对站场内各类通讯线路（包含显示单元）的影响功率进行逐步测量，选择合适屏蔽场大小或较强表面电阻的干扰器进行优化。
2.3电磁干扰矩阵式检测
测试对象：振动传感器。
测试条件及设备：德国JUMO LOGOSCREEN 600无纸记录仪一台、摩托罗拉数字式对讲机GP338D一台。
振动传感器参数：量程：0-15mm/s；振动适用范围：10Hz to 1kHz；输出信号：4 to 20mA；防爆等级：II 2G Ex d IIC T6 Gb ，II 2D Ex tb IIIC T80°C Db；JUMO LOGOSCREEN 600基本参数：24通道；通道采样时间125ms（每秒8次，确保不错过每次变化）；历史数据查询，历史数据无法更改。
2.4优化过程
（1）.连接振动仪电源，连接屏蔽接地端，模拟现场实际运行环境工况
（2）设置无纸记录仪并记录试验参数，输入采样时间设为最小125ms
（3）使用GP338D通话，观察记录仪曲线变化
（4）以信道，对讲机与振动传感器的距离，时间，信号线布放方式为变量，形成测试矩阵
（5）实验结论：振动探头受电磁干扰影响严重，尖峰为403.250-403.275MHZ，对照设计原理图3，未见屏蔽器设置或安装。
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图3 振动探头设计原理图
3检测手段与现场实际改造后的效益分析
通过改进及加装现场仪表输出回路的屏蔽器，减少了乌鄯泵机组振动探头因设计理念或陈品缺陷导致的事件发生。
单台主泵停输导致排量下降的影响约为39.3万元/24小时，按2019年此类设备发生时排查周期36小时计算，单台停用影响约为59万元。
按2019年度事件发生频次计算得出，改进后每年约减少177万元的效益损失。
通过此次矩阵式检测试验方法及抗干扰器的增加，可判别并改进此类设备及安装结构导致的缺陷，为各类输油站场提供有效地检测手段及判断依据，对此故障类型问题提供方法工具，减少单体设备故障率及停输影响，减少效益损失约为118万元/站/年。