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        天然氣集輸站場(chǎng)自動(dòng)化儀表系統(tǒng)防雷分析

        2021-03-08 10:09:28李佳凱薛建鄭博仁孟軍
        科學(xué)與財(cái)富 2021年4期
        關(guān)鍵詞:防雷措施天然氣

        李佳凱 薛建 鄭博仁 孟軍

        摘 要:社會(huì)快速發(fā)展的背景下,對(duì)于天然氣能源需求量越來(lái)越大,這極大的促進(jìn)著天然氣企業(yè)發(fā)展。天然氣集輸站場(chǎng)運(yùn)行期間,極易遭受雷電災(zāi)害的影響導(dǎo)致自動(dòng)化儀表系統(tǒng)損壞,影響天然氣集輸站場(chǎng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn),因此積極做好自動(dòng)化儀表系統(tǒng)防雷工作顯得至關(guān)重要。本文首先分析了天然氣集輸站場(chǎng)自動(dòng)化儀表系統(tǒng)雷擊危害形式;其次探討了天然氣集輸站場(chǎng)自動(dòng)化儀表系統(tǒng)防雷對(duì)策。

        關(guān)鍵詞:天然氣;集輸站場(chǎng);自動(dòng)化儀表系統(tǒng);防雷措施

        引言

        在天然氣集輸站場(chǎng)中,自動(dòng)化儀表系統(tǒng)起到了重要作用,是保證天然氣集輸站場(chǎng)安全、高效運(yùn)行的關(guān)鍵。如自動(dòng)化儀表系統(tǒng)遭受雷擊,會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)故障及損壞,甚至?xí)斐扇藛T傷亡及財(cái)產(chǎn)損失,造成惡劣的社會(huì)影響,所以必須要重視自動(dòng)化儀表系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)工作。

        一、天然氣集輸站場(chǎng)自動(dòng)化儀表系統(tǒng)雷擊危害形式分析

        結(jié)合雷擊的形式及構(gòu)成原因的不同,天然氣集輸站場(chǎng)自動(dòng)化儀表系統(tǒng)雷擊主要包括兩種,一種是直接型雷擊,另一種是感應(yīng)型雷擊,具體如下:

        (一)直接型雷擊

        直接型累計(jì)主要以危害天然氣集輸站場(chǎng)自動(dòng)化儀表設(shè)備及其線路為主,不僅會(huì)嚴(yán)重破壞自動(dòng)化儀表涉筆傳感器核心,同時(shí)也會(huì)極大的影響到變送器所加載的線路電板。遭受雷擊的情況下,雷電流沿著儀表支架流向地表,在這期間會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的的磁場(chǎng)感應(yīng)用力,并通過(guò)電子信號(hào)傳輸?shù)娇刂破?,破壞控制室?nèi)的電子設(shè)備,影響其正常應(yīng)用。

        (二)感應(yīng)型雷擊

        1.靜電感應(yīng)

        靜電感應(yīng)雷擊區(qū)域范圍內(nèi)的物體,特別是一些大體積導(dǎo)體,會(huì)積聚大量電荷,飽和狀態(tài)下會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的放電現(xiàn)象。放電期間電流竄入自動(dòng)化儀表系統(tǒng)或者儀表設(shè)備中,就會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重受損,影響天然氣集輸站的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

        2.電磁脈沖輻射

        受到雷電流的影響,會(huì)形成電磁脈沖輻射,進(jìn)而在天然氣集輸站場(chǎng)周邊環(huán)境、空間中產(chǎn)生電磁場(chǎng),然后向周邊區(qū)域發(fā)射電磁波,在較短時(shí)間內(nèi)電磁會(huì)耦合到控制內(nèi)的多個(gè)設(shè)備上,例如:計(jì)算機(jī)設(shè)備、自動(dòng)化儀表設(shè)備等,然后產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及大電流,破壞天然氣集輸站場(chǎng)自動(dòng)化儀表系統(tǒng)及設(shè)備,甚至?xí){到人員安全,造成巨大的損失。

        二、天然氣集輸站場(chǎng)自動(dòng)化儀表系統(tǒng)防雷對(duì)策探討

        (一)接閃

        眾所周知,雷擊是自然災(zāi)害,對(duì)于天然氣集輸站場(chǎng)自動(dòng)化儀表系統(tǒng)所帶來(lái)的危害是不可預(yù)知的,為盡可能減少損失,降低雷擊對(duì)于自動(dòng)化儀表系統(tǒng)所帶來(lái)的影響,要綜合應(yīng)用外接、導(dǎo)流等方式來(lái)防護(hù)自動(dòng)化儀表系統(tǒng)。在這其中,接閃是常見(jiàn)的防雷措施,通過(guò)在天然氣集輸站場(chǎng)建筑物安裝防雷裝置,實(shí)現(xiàn)對(duì)油罐等高危設(shè)施以及自動(dòng)化儀表系統(tǒng)的有效保護(hù)。在防雷設(shè)計(jì)中,要積極做好對(duì)天然氣集輸站場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化儀表系統(tǒng)和周邊建筑物的融合防雷設(shè)計(jì)工作,以便于達(dá)到更加理想的防雷效果。

        (二)均壓

        雷電天氣下,在短時(shí)間內(nèi)會(huì)產(chǎn)生放電現(xiàn)象,不同位置、區(qū)域的雷電感應(yīng)是不同的。電流流過(guò)的路徑電位升高后,會(huì)和正常構(gòu)件的電位形成電流差,電流差遠(yuǎn)超絕緣耐受強(qiáng)度,因而也就會(huì)破壞自動(dòng)化儀表系統(tǒng)。自動(dòng)化儀表系統(tǒng)遭受雷擊后,會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的高電流,如果能夠?qū)⒏唠娏魇枭⒌阶詣?dòng)化儀表系統(tǒng)外或者輸送到不同的儀表構(gòu)件,這會(huì)降低電流差,降低對(duì)于儀表系統(tǒng)所帶來(lái)的危害。依靠這一原理,均壓防雷模式得以產(chǎn)生,在雷電天氣前將天然氣集輸站場(chǎng)自動(dòng)化儀表系統(tǒng)金屬導(dǎo)體構(gòu)件及室內(nèi)控制設(shè)備金屬構(gòu)件進(jìn)行連接進(jìn)而形成通暢的整體電路,然后將防雷接地系統(tǒng)連接于儀表控制室并將其設(shè)置于室外,在遭受雷擊的情況下,能夠?qū)⑤^大的電流均勻輸送到所連接的金屬設(shè)備,金屬設(shè)備負(fù)荷電流一致并且屬于絕緣耐受強(qiáng)度內(nèi),利用防雷接地系統(tǒng)導(dǎo)出電流,進(jìn)而避免影響自動(dòng)化儀表系統(tǒng),當(dāng)前均壓防雷模式在天然氣集輸站場(chǎng)自動(dòng)化儀表系統(tǒng)防雷中實(shí)現(xiàn)了廣泛應(yīng)用。

        (三)接地

        1.浮地

        浮地是指儀表工作區(qū)域之間和建筑物接地系統(tǒng)具備較強(qiáng)的絕緣性,當(dāng)建筑設(shè)施遭受電磁干擾的情況下,會(huì)利用接地系統(tǒng)釋放電流,避免影響自動(dòng)化儀表系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。但是自動(dòng)化儀表外殼需要保護(hù)接地,在面對(duì)強(qiáng)大雷擊的情況下,會(huì)導(dǎo)致儀表外殼和內(nèi)部電子電路之間產(chǎn)生強(qiáng)大的電壓,極易擊穿絕緣間隙,進(jìn)而破壞電子線路。

        2.多點(diǎn)接地

        多點(diǎn)接地指的是將自動(dòng)化儀表、PLC等設(shè)備和保護(hù)接地相區(qū)分,其優(yōu)勢(shì)在于能夠達(dá)到就近接地的目的。但是,如果雷電波非常強(qiáng)烈,極易導(dǎo)致進(jìn)入防雷系統(tǒng),入侵的高電壓會(huì)破壞電子線路。由于浮地和多點(diǎn)接地防雷效果不理想,因此需要將保護(hù)地和工作地連接然后再接入防雷接地系統(tǒng),以便于達(dá)到更加理想的防雷效果。

        (四)屏蔽

        天然氣集輸站場(chǎng)自動(dòng)化儀表系統(tǒng)防雷屏蔽,主要是由三部分所構(gòu)成的,包括:控制室屏蔽,現(xiàn)場(chǎng)儀表屏蔽,信號(hào)線和電源線屏蔽等。在這其中,控制室屏蔽發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,控制室是自動(dòng)化儀表系統(tǒng)核心,對(duì)于雷擊所產(chǎn)生的耐沖具備較高的敏感度,所以在墻壁內(nèi)鋼筋交點(diǎn)處進(jìn)行電氣連接,進(jìn)而形成帶開(kāi)口的屏蔽籠,然后將接地環(huán)與其連接在一起,達(dá)到屏蔽的目的。與此同時(shí),現(xiàn)場(chǎng)儀表屏蔽模式下,要想降低雷電對(duì)于自動(dòng)化儀表所造成的破壞,可以使用金屬儀表箱來(lái)防雷,將儀表箱保護(hù)殼和金屬設(shè)備等電位連接,然后將其并入防雷接地系統(tǒng)即可。此外,為降低雷電所產(chǎn)生的電磁脈沖,有必要將信號(hào)線和低壓電源線更換為金屬屏蔽層的電纜。為有效解決多點(diǎn)接地所產(chǎn)生的低頻干擾問(wèn)題,可以將其穿入到金屬導(dǎo)管內(nèi),實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)線、電源線的低頻干擾的有效屏蔽。

        三、結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,天然氣集輸站場(chǎng)作為天然氣集聚、輸送的重要場(chǎng)所,保證其安全穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)至關(guān)重要。自動(dòng)化儀表系統(tǒng)作為天然氣集輸站場(chǎng)的重要設(shè)施設(shè)備,要高度重視防雷工作,積極創(chuàng)新優(yōu)化自動(dòng)化儀表系統(tǒng)的防雷機(jī)制,提升天然氣集輸站場(chǎng)自動(dòng)化儀表系統(tǒng)防雷水平,降低雷電對(duì)于自動(dòng)化儀表系統(tǒng)所造成的危害,確保自動(dòng)化儀表系統(tǒng)正常運(yùn)行,保障人員安全。

        參考文獻(xiàn):

        [1]文科,蔣彬.天然氣裝置區(qū)儀表自控系統(tǒng)防雷接地分析與探討[J].科技與企業(yè),2015(07):232.

        [2]周建華.天然氣集輸站智能儀表防雷分析[J].石油化工自動(dòng)化,2018(03):73-75.

        [3]于海龍.天然氣集輸站場(chǎng)自動(dòng)化儀表系統(tǒng)防雷分析[J].石化技術(shù),2019(07):288-289.

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