石油化工仪表系统的防雷隐患分析及防雷技术的应用研究

2019-01-16彭修健

中国设备工程 2019年4期

彭修健

（中海油惠州石化有限公司，广东惠州 516086）

1 石油化工仪表系统所存在的防雷隐患

1.1 控制系统抗干扰能力差

石油化工仪表控制系统当前最常使用的三大类型，分别为PLC控制DCS控制与FCS控制。实现这三种控制原理均需要将控制仪表使用弱电流完成信息传输，同时弱电流的传输控制却很难达到预期的目标效果，能够及时实现控制功能但也存在安全隐患。目前我们使用的石油化工仪表设备绝缘能力较差，很容易造成控制系统内出现弱电流，并且耐受力明显不强，一旦受到雷电击中，将会造成防护系统瘫痪。电流直接进入到仪表内部对仪表造成永久性伤害，严重者还会造成现场操作人员伤亡或者重大安全故障。DSC控制系统在大型石油化工仪表系统内应用广泛，处于核心指挥地位，但同时该系统的内部构成比较复杂，尤其是抗干扰电流能力是很弱，一旦发生雷电灾害，如果雷电击中控制系统将会直接进入到系统内，最终引发仪表损坏故障。仪表关系到石油化工企业正常生产运营。

1.2 缺乏二次防雷设计

石油化工仪表系统缺乏二次防雷设计，一次雷电击中后可能会造成部分仪表瘫痪，此时缺乏二次防雷系统安全保护。石油化工仪表暴露在危险环境中，一旦再次被雷电击中将会造成更为严重的问题。控制系统运行中采用地电位反击与雷电感应实现防雷功能，这两种防雷措施虽然能够实现分流防御，但雷电灾害发生在石油化工企业中，对电气设备的影响比较大，一旦雷电干扰所产生的强大电流进入到化工仪表中，将会造成仪表被击穿的情况。因此在系统中不仅应该要有效避雷，更应该对雷电所产生的干扰电流及时排出，需要建立完善的接地导电系统。

1.3 整体防雷保护措施缺失

整体防雷保护措施在石油化工仪表系统中缺乏，目前所使用的防雷保护措施通常是针对局部仪表来进行的，各保护措施之间缺乏有效联系。整体保护措施的缺乏与石油化工仪表系统安全防护设计理念有直接关系，设计阶段过于强调防雷保护措施的局部强化，从而忽略了整体联系对防雷能力的增强。这样各个仪表系统中防雷安全措施是独立运行的，遇到灾害后有效防御控制能力也因此减弱。在开展设计中需要形成整体框架，并通过布线连接将防雷措施联系起来，相互串联联系最终的防雷控制效果也将能因此增强。了解石油化工仪表系统所遭遇的雷电灾害类型，开展安全防护才能够拥有明确的设计目标，下面将针对石油化工仪表系统的防雷技术应用进行详细论述。

2 石油化工仪表系统的有效防雷技术应用

2.1 直击雷防护

面对直击雷的防护，可以通过在控制室顶部安装避雷针来形成防护系统，避雷针能够将雷电引入并通过导线将其排入到了大地中。避雷针的安装使用适合应用在石油化工控制室独立建筑的情况。可以通过引下线预防的系统结合的方法来实现雷电防护，并减少控制室内电缆管道基础设施之间的直接接触，这样可以在防护系统内减少电励磁感应产生的几率，雷电击中后所产生的部分干扰电流也不会影响到石油化工仪表设备正常使用。

2.2 等位点链接

石油化工仪表系统内的现场基础设施，外部金属外壳直接连接，构成一个整体的等电位系统。再将系统统一与防雷接地系统构建出联系，这样便能够形成有效的等位电连接。雷电击中道石油化工仪表系统内，所构成的静态电流路径以及等位电连接系统可以瞬间释放击穿电流，避免其他系统内继续存在，造成安全隐患。应用该种技术方法需要注意的是要将防雷系统内的基础，金属外壳连接在一起，包括生产设备、仪表外壳等，这样才能够构成防雷整体系统。

2.3 屏蔽措施

石油化工仪表系统内的现场基础设施，外部金属外壳直接连接，构成一个整体的等电位系统，再将系统统一与防雷接地系统构建出联系，这样便能够形成有效的等位电连接。雷电击中石油化工仪表系统内，所构成的静态电流路径以及等位电连接系统可以瞬间释放击穿电流，避免其他系统内继续存在，造成安全隐患。应用该种技术方法需要注意的是要将防雷系统内的基础，金属外壳连接在一起，包括生产设备、仪表外壳等，这样才能够构成防雷整体系统。首选控制室屏蔽措施，指的是电气连接控制室墙壁结构中的钢筋交点，然后再和金属门框焊接，从而形成屏蔽笼，通过在控制室内设置保护接地环的方式，将接地环和屏蔽笼连接起来形成屏蔽保护。其次，现场仪表屏蔽措施的实质就是等电位连接，也就是将现场各个设备的金属外壳和其他金属设备，管道相互连接形成等电位，然后再和防雷接地系统连接。此外，信号线和电源线屏蔽，指的是将所有的信号线和电源线都使用金属屏蔽层的电缆，并将电缆穿入金属管内，同时将金属管进行多点接地，保证安全性。

2.4 科学综合布线

石油化工仪表系统在综合布线中要体现出科学性，不同型号的传输线路之间，应该进行合理化综合分配，并且间隔一定的安全距离，避免在电流传输中产生相互干扰。雷电灾害击中某一线路系统后，应该最大程度降低对其他线路带来的持续影响，可以采用规范化的布线方式，来减少直接累影响。布线过程中需要考虑石油化工仪表系统生产任务是否能够实现，在不影响常规生产运营的条件下，最大程度提升防雷能力。

2.5 浪涌保护器安装设计

浪涌保护器安装设计，可以在依次避雷防护措施之后来进行，形成有效的二次防雷保护系统。即使是在完全屏蔽的控制空间内，仍然可能会产生电路线缆之间的励磁干扰影响，此时在系统中需要设置安全有效的浪涌保护器，来对仪表系统通过电流进行科学分流。一次屏蔽系统中如果产生漏洞，或者屏蔽效果不足的情况，通过浪涌保护器安装设置能够提升综合防雷效果，达到二次防护的标准。浪涌保护器安装设计中，同样需要采用一次防护的安全等级，这样两种不同绝缘屏蔽措施相互结合应用，则能够达到有效的安全防护标准。

2.6 科学接地保护设计

接地保护系统设计可以在雷电击中石油化工仪表系统后，将其快速的排入到大气中，这样便不会出现强大干扰电流击穿仪表系统的情况。接地保护设计需要根据雷电浪涌的冲击来设计电流导通单位量，雷电击中在石油化工仪表系统中所产生的瞬间干扰电流十分强大。面对这种综合电网整合技术，接地系统设计后也需要定期检修，并通过降低接地电网电阻，来增大电流流通量。这样便可以减少干扰电流排出时间，实现对石油化工仪表系统都重视安全控制。