有关石油化工仪表系统的防雷措施

摘 要：随着我国石油化工产业在21世纪呈现出迅猛的发展态势,企业开始纷纷为石油化工的各项生产活动配设高精尖的仪表设备,以求利用自动化的仪表取代人工工作,提高控制工作的效率及精准率.本文就针对石油化工产业应用的仪表系统可能遭受的几种雷电影响,探讨了相关的防雷措施.

关 键 词：石油化工　仪表系统　雷电影响　防雷措施

近年来,自动化仪表在石油化工产业中的应用数量不断增加,同时其在石油化工生产中发挥作用的范围也不断扩大,在更高层次上影响着石油化工产业各项工作的开展,成为石油化工企业比不可少的一项工作设备.然而,自动化仪表在当前的应用呈现出遭受雷电效应影响显著的问题,仪表系统在雷电的袭击下往往会产生系统紊乱或系统崩溃等问题,进而影响到其所控制的机组的正常运行,对企业的各项生产造成严重的破坏.新时期,为了充分应对雷电效应的影响,提升仪表系统工作的效率,各石油化工企业纷纷开展了对于防雷工作的研究.

一、石油化工产业中仪表系统遭遇雷电影响的表现

仪表系统作为现代化的信息技术产品,为监控石油化工企业中各种装置设备的运行、辅助连续化的生产活动的顺利开展、提升技术及工艺应用水平等方面的工作发挥了主要的作用,成为保证石油化工企业实现安全、可靠、持续、稳定的生产的关键保障措施.但是,仪表系统遭遇雷电袭击之后,其各项作用的发挥都会受到不同程度的影响,从而阻碍到企业的正常生产.具体来讲,仪表系统遭遇的雷电影响主要分为以下几类：

1.直接雷电袭击

仪表系统所遭受到雷电的直接袭击,主要体现在其自身设备、系统以及各种连接管路被击中,从而导致传感器的模件、变送器电子线路板等被破坏,无法使系统继续运行.同时,雷电流还会以仪表的支架作为载体,瞬间流入进大地,而使大地周围产生过高的感应磁场,进而影响系统信号的传输线路,将电流耦合进控制室中的各种电子设备,比如DCS设备,产生对于设备的破坏.

2.雷电感应袭击

仪表设备遭遇雷电的感应袭击,主要体现为电磁的脉冲辐射以及静电感应这两方面,其中前者是指雷电流通过影响周围空间营造出强力的电磁场,再由电磁场向周围进行电磁波辐射,而使控制室中的仪表、仪器、计算机以及金属导体等发生耦合效应,进而产生感应电流或电动势,破坏系统设备甚至是整个系统工作.而后者则是指雷电云的出现,引发地面上各种事物尤其是导体的电荷大量积聚,进而产生静电放射,影响到现场的用电设备及仪表设备.

3.过电压及反击电流

仪表系统相关的金属管道或者是导线等在直击雷电及感应雷电的影响下,会导致这些部位出现瞬间的过高电压,而过电压则会通过影响各部分管道及线路,进而使仪表系统受到过高的电位袭击,从而干扰或破坏系统正常工作.同时,仪表系统的防雷装置进行接闪时,还会将瞬间的过电流引入接地装置,但是,由于地面存在过高的电阻,二者相遇就会使局部的电位迅速上升,从而影响到与此点缺乏安全距离的仪表系统接地体,进而造成放电问题,产生对于电器或仪表系统的电流袭击.

二、石油化工企业应对仪表系统雷击影响的防雷措施

1.等电位接地保护

等电位接地措施主要是应对过电流产生的瞬态过高电位问题对仪表实施的保护,它的应用原理就是将现场仪表系统中各种金属材质的物体、系统架构等,与控制室内的仪表系统中的这些部分进行连接,并将现场与室内两者系统的接地保护线路进行连接,使现场仪表系统与控制室内仪表系统之间形成连续的电气环境,以保证二者电位始终处于相同的状态,并且与地电位相等,进而消除系统过电流通过传递路径对金属物体产生击穿影响.

2.屏蔽保护

仪表系统的屏蔽保护是针对其系统中存在大量的的集成电路、半导体器件、信号电缆,而容易受到雷击磁脉冲影响,产生系统中设备失灵或者受损等问题,而设置的一种防雷措施,主要便是用来抵挡电磁脉冲.目前,此种防雷措施主要是以线路屏蔽、现场屏蔽、控制室屏蔽三种方式来开展.线路屏蔽是指信号线与电源线等线路都可以应用具有金属屏蔽层的线路作为电缆,同时为屏蔽层的线路实施多点的接地或是保证其首段与末端接地.而现场屏蔽则是通过为现场的仪表箱加设金属外罩或者是直接为金属材质仪表箱,并将箱体或箱罩直接与接地系统相接,以避免现场仪表受损.控制室的屏蔽则是通过将控制室设置为不含窗户的封闭建筑结构,并对建筑各钢筋结构交点进行连接,同时将其焊接在金属的门框上,进而使控制室变成一种开口的笼形屏蔽结构,而且,还要为控制室沿内墙壁设置一圈环形保护接地,借助二者同时作用,以避免控制室内仪表设备遭受雷击的影响.

3.接闪保护

接闪保护主要是为减弱反击影响而设置的防雷措施,它指的是为原本就装有防雷设备的以管线进行连接的料仓、换热器、机泵等户外设备加设防雷接地点,并适当地调整接地点之间的距离,进而为设备进行防雷防护.比如,对于壁厚在4毫米以上的密闭容器与管道,或者高层的金属架构等,进行直接的接地,并保证其接地点在两处以上,且相邻地点之间距离在30米之内,多于30米则要另外架设接地点,同时,将冲击接地的电阻控制在30鸥以内,从而为这些设备赋予接闪器的角色和引下线的功用,以保证接闪器、引下线和接地装置三者构成完整防雷装置.对于某些远离装置区设置在空旷地方的电缆桥架,可以加设避雷针,并将避雷针与桥架控制在适当距离内,避免二次雷击.而对于设置在空旷地带的高处的仪表要尽量为仪表配备仪表箱,并保证仪表箱具有完善的接地措施,适当地下调仪表的位置.

4.电涌保护

此种保护措施是针对仪表系统应用的外部环境所布设的防雷保护,它与仪表系统的内部防雷措施进行配合,以避免仪表遭受雷击损害.目前,电涌保护主要有信号的电涌保护以及电源的电涌保护两种.其中前者是又分为内系统以及室外仪表两部分的保护,但是它的造价较高,在室内部分可以用电涌保护器与保险丝同步保护,而室外则要着重对某些贵重的仪表加设保护器.而电源的电涌保护是指将仪表系统的供电方式转变为双路供电,其中一路利用独立市电而另一路则用UPS,保证一路出现故障时,另一路依旧能够支撑系统工作.

三、结语

仪表系统遭遇的雷电影响存在于诸多方面,石油化工企业必须针对各个方面的影响制定全面的防雷系统,才能够真正地达到对雷电袭击的有效应对.从目前来看,企业主要应当从等电位接地保护、屏蔽、接闪、电涌保护这样四个方面来完善防雷工作的开展.