抗干扰技术在起重机上的应用

摘要：抗干扰技术问题是机电一体化系统设计中首要考虑的重要问题。在干扰系统状态下，会造成设备系统的不稳定，影响其正常运行。文章通过对抗干扰技术基本内涵的阐述，归纳总结抗干扰技术在起重机应用上的注意事项及抗干扰技术的主要措施。

关键词：起重机；抗干扰技术；屏蔽动力电缆；计算机系统

中图分类号：TH21 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）26-0043-03

抗干扰技术关系到起重机的可靠运行，在起重机运行中起到抑制干扰源，切断或减弱电磁干扰的传播途径，提高装置和系统抗干扰能力，保证系统在电磁环境中免受或减少内外电磁干扰的作用，以此保证起重机的安全运行。

1 抗干扰技术基本内涵

干扰问题是机电一体化系统设计和使用过程中必须考虑的问题，在机械设备工作运行中，存在着电网波动、强电设备启停、高压设备和开关电磁辐射的干扰问题，因此需应用抗干扰技术，从源头保障设备安全运行，防止设备损坏情况的

发生。

1.1 干扰技术形成要素

在机械设备中形成干扰的三个基本要素为产生干扰信号设备的干扰源、干扰信号的传播途径、接受载体，消除形成干扰要素的任何一个，都能避免干扰，例如接受载体不能感应干扰信号或弱化干扰信号就会使设备不受干扰影响，以此提高抗干扰的能力。

1.2 干扰技术主要渠道

干扰进入系统的渠道主要是通过电磁波辐射进入，直流稳压电源供电进入，与主机相连的前向、后向通道及与其他主机的相互通道进入。在形成干扰渠道的空间干扰、供电干扰、过程通道干扰中，主要考虑过程通道干扰，而在过程通道中长线传输的干扰是主要因素。为保证长线运输的可靠性，需应用光电耦合隔离、双绞线传输、阻抗匹配等技术措施加以防范。

1.3 抗干扰设计事项

抗干扰设计需注意的事项为预处理电路的设计、采用滤波方法进行信号干扰仿真的设计、硬件电路自适应算法的设计。预处理电路设计主要采用两级放大方式，选用频谱均衡法设计的高抗干扰电源以降低外部电网对电路的影响，利用带有良好屏蔽功能的信号来降低外部辐射影响。硬件电路自适应法功能在实现过程中，需运用相应的硬件抗干扰措施，加强系统的抗干扰性。

2 抗干扰技术在起重机运行上的应用

抗干扰技术的应用保障起重机在运行中的稳定、安全。起重机具有较大启动转矩，在超载试验等因素的影响下，启动加速过程中对额定转矩具有很高的要求，抗干扰技术能调节额定转矩，使起重机在启动过程中减少设备性能损耗。起重机的机械制动器是抗干扰技术应用中较为重要的设备，它能保证机械设备平滑切换，不产生溜钩现象。抗干扰设备中的变频器信号与机械制动器的动作信号共同控制设备运行的时间顺序，使得起重机的电动机电源回馈及处于再生发电状态，并对冲击性负载进行平滑控制，保证起重机的正常运行。

2.1 抗干扰技术在起重机上运行的前提条件

抗干扰技术以串模干扰、共模干扰形式的存在为前提。起重机在运行过程中静电电荷会形成静电电场，引起电路的点位变化，并通过电容耦合产生干扰；起重机自动化设备容易产生大电流周围磁场，其对起重机设备回路耦合形成干扰；起重机的器件性能退化、绝缘电阻降低而由漏电流引起干扰；起重机自动化设备电路各部分的公共导线阻抗、地阻抗和电源内阻压降耦合形成干扰，以上产生干扰的情况均为抗干扰技术应用的前提。

2.2 抗干扰技术在起重机运行中所起的作用

抗干扰技术中的液压系统各溢流阀，吊臂变幅、伸缩安全装置，高度限位装置，支腿锁定装置，起重量指示器，起重特性表等设备元件的特性保障起重机的正常运行。液压系统各溢流阀可抑制回路中的异常高压，防止油泵损坏；吊臂变幅、伸缩安全装置能锁定工作油，使吊臂不下跌，确保安全；高度限位装置为吊钩触碰到限位重锤时切断吊钩起升、吊臂伸出等动作的操作；支腿锁定装置保证支腿不伸缩、不甩出；起重量指示器能准确地指示起重机吊臂允许的额定起重量；起重特性表设置在起重机的操作室中，并列举各种臂长和工作幅度下的顶起重量和高度，以便操作时查阅。

3 抗干扰的主要措施

抗干扰技术在起重机的系统控制前提下，采取的主要措施为扩大线路、稳定储备量、留有一定的负载容度。由于干扰引起的误动作多为偶发性，在硬件上设置自动监测电路模式，对数据传输、存储器、电路等进行校验，加强薄弱环节监控，缩小故障范围，增强整体的可靠性。为保证设备机身、机柜接地的质量安全，需选择正确的接地方式，并使交流接地点与直流接地点分离，分离模拟电路的接地和数字电路的接地，这样从安装和工艺方面采取措施以消除干扰。合理选择电源对系统的抗干扰也是至关重要的，控制装置中各类开关的频繁闭合或断开，各类电感线圈的瞬时通断，高频、中频电源等系统中开关器件的导通和截止等都会引起干扰，这些干扰幅值占有很宽的频率，要抑制如此宽频带范围的干扰，必须对交流电源和直流电源同时采取措施，采用压敏电阻和低通滤波器消除交流电网、电压缓慢变化对控制系统造成的影响，即采取交流稳压措施。对于直流电源通常要考虑尽量加大电源功率容限和电压调整范围，直流稳压措施不仅可以进一步抑制来自交流电网的干扰，而且还可以抑制由于负载变化所造成的电路直流工作电压的波动。

3.1 起重机系统内部抗干扰的主要措施

起重机系统内部干扰主要是由系统内部器件与电路间的相互作用产生的，在起重机系统内部中运用具有隔离性能的设备器件，当故障发生时，隔离设备能稳定系统，减少起重机内部各器件的损耗。

3.2 起重机系统外部抗干扰的主要措施

起重机系统外部主要受电源和信号线的干扰，来自电源的干扰会造成系统故障，此时应立即更换隔离性能更高的电源来消除故障；来自信号线的干扰会造成信号传输受阻，设备运行不正常，此时需中断信号，选择具有屏蔽功能的信号传输设备。

3.3 起重机硬件的抗干扰措施

起重机硬件的抗干扰措施需采用性能优良、隔离性好的电源，保证电网回馈点不中断。硬件电缆的抗干扰需装置变频馈电电缆，在起重机运行过程中，采用屏蔽动力电缆，降低动力线产生的电磁干扰。不同类型的信号分别由不同电缆传输，信号电缆应按传输信号种类分层敷设，严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号，避免信号线与动力电缆靠行敷设，以减少电磁干扰。

3.4 起重机软件的抗干扰措施

图1 控制软件抗干扰技术图

起重机控制系统在软件操作方面需进行抗干扰技术应用，设计计算机系统，保证其系统内的电液比例液压控制系统、压力传感器、油箱信号、液压提升器、位置传感器、油缸和锚具位置信号、承重索具或刚性支架、被提升结构件、高差传感器、同步高差信号等设备正常运转，防止起重机在运行中出现故障。控制软件抗干扰技术图如图1所示。

3.5 其他措施

抗干扰技术在起重机正常运行中起着至关重要的作用，为减弱起重机在电磁感应之下的干扰，需对起重机的电磁感应设施进行设置，削弱电源及磁感应的传播速度，加强机械设备的系统防范能力。由于我国电网内阻大、零点电位漂移大、地电位变化大，起重机在运行中对电磁抗干扰性能的要求也就更高。

4 结语

起重机抗干扰技术是个十分复杂的问题，在抗干扰设计中应综合考虑各方面的因素，提高抗干扰措施。在起重机运行过程中，除了对起重机外部环境的一些干扰源进行抑制外，更多的则是在内部设法抑制外来干扰的影响，以保证系统可靠地工作。

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作者简介：卢清华（1983-），男，广东深圳人，研究方向：特种设备检验。