仪表防雷技术在石化装置中的应用研究

摘要：针对仪表防雷技术在石化装置中的应用与研究问题，介绍了雷电对仪表设备的破坏，石化装置仪表防雷的主要措施，主要有利用堵雷法预防仪表遭受雷击、利用泄放雷电流预防仪表遭受雷击和利用综合防雷法预防仪表遭受雷击，提出了仪表避雷器的选用与设置，主要有在仪表选型时应注意以下问题和仪表安装的注意事项。

关键词：仪表防雷；化工装置；应用；研究

引言

化工仪表按照检测测量功能的不同，可以分为温度检测仪表、流量检测仪表、液位检测仪表和压力检测仪表等。仪表广泛应用于化工生产中，是控制化工生产的重要工具，是现代化工装备的重要组成部分，在化工生产中承担着把关者和指导者的任务。由于其地位特殊、作用大，对国民经济有巨大倍增和拉动作用，有着良好的市场需求和巨大的发展潜力。

1 概述雷电对仪表设备的破坏

随着高科技的发展，感应雷和雷电波侵入造成的危害大大增加。一般建筑物上的避雷针只能预防直击雷，而强大的电磁场产生的感应雷和脉冲电压却能潜入室内危及电视、电话及电子仪表等用电设备。在石化企业的生产装置中，仪表发展趋势大多是采用集成电路，微处理设备，但集成电路抗雷击、静电能力十分脆弱。在雷暴天气，由于遭受雷电袭击，微电子设备易受到损害，如果一旦出现雷击，就会影响石化企业生产的正常运行。因此，在石化企业中，必须采取有效的防雷措施，才能够防治发生爆炸事故。因此，仪表的防雷技术对石化企业的安全生产就显得尤为重要。

雷电是一种自然现象，而对于石化企业来讲，近年来，石化企业的大型装置，都是利用仪表来控制生产，这些监控仪器系统，就可能遭受到雷击，是石化生产失去控制的事故发生，因此，在石化企业的生产中如何减弱与防范雷电危害，就成为石化企业必须得到足够重视的问题。

一般从防雷理论来探讨，出现雷击的形式可以分为直接雷与雷电场的感应雷及雷电流的感应雷三种。它们各自具有不同的特点，对于直击雷击的出现的原因，是由于天上的雷云的雷电荷的原因所致，如果大量的雷电荷通过仪表直接入地，仪表就会受到严重的损坏影响生产。为了防止仪表受直接雷击，达到防护生产的目的，主要采用的方法是给建筑物设置避雷装置（如避雷针、避雷带等），来预防雷电荷的袭击，或者对强电系统安装高低压避雷器的装置来预防大量的雷电荷；雷电场的感应雷的发生，是指空中雷云放电（雷云之间或雷云对地放电）后，地面金属上被感应的雷电压，如果没有雷云控制它，它将对地放电。如果金属物体对地电阻为5Ω（防雷地线电阻），一般这样雷电流都能防护：雷电流的感应雷是指天上的雷云放电，雷电流很大，放电周围的物体，尤其金属物体被感应出电压，因为雷电流是个很尖的脉冲，所以被感应的电压很大。

2 石化仪表装置防雷的主要措施

石化仪表装置是生产的眼睛，必须时刻具有良好的控制精度，因此，必需采取必要的防雷措施，保证仪表的正常运行。

2.1利用堵雷法预防仪表遭受雷击

堵雷法是用一种器件阻断雷电流通路，使器件的一侧有雷电压（没有雷流），另一侧，雷电压、电流都没有或很小。例如，防雷变压器就是这种器件，一般的电仪设备都被保护了。

2.2利用泄放雷电流预防仪表遭受雷击

泄放雷电流，是利用雷电流最终都要入地的特点，在雷电流还未进入设备之前，用防雷器件引雷入地。因为雷电流受到较大的入地分流，流入电气设备的雷电流就比较小了。泄放雷电流的器件有压敏电阻、放电管等。

2.3 利用综合防雷法预防仪表遭受雷击

综合防雷法是对雷电流采取先泄后堵、泄堵并用的方法。这种方法是一些微电子设备经常采用的方法，防雷效果好，残压很低。其防雷电路是，第一级采用压敏电阻或放电管，先将雷电流分流入地，第二级是采用防雷变压器，将剩余的雷电流基本堵在进入电气设备之前，以达到对设备的彻底防雷。

3 仪表避雷器的选用与设置

仪表质量原因或是超期服役的仪表出现抗雷击干扰能力降低；连接仪表的电缆存在接触不良的中间接头：仪表采取集中供电方式：电源电压波动；保险丝老化；输入输出安全栅进行隔离的时间等，故障点无疑会增多，使仪表抗雷击性能下降。为了满足生产的需要，在仪表设计时仪表防雷一般要考虑以下几个因素：

3.1在仪表选型时应注意以下问题

第一，要合理选择避雷器的额定工作电压，避雷器的额定工作电压与设备或线路承载的工作电压越接近越好。第二，要选择较大的泄放电流的避雷器，泄放电流越大，越能抵御较强的雷击，如：一般低压电源避雷器应有15kA的容通量，一般信号避雷器则最好有lOkA的容通量。第三，要选择避雷器的在线阻抗不要太大，减少避雷器接入对接入回路信号衰减的影响，一般在线阻抗应不大于10Ω，特殊要求在5Ω以下。第四，要选择残压较低的避雷器，这样因残压对仪器设备的损害几率较低，特别对精密仪器仪表或计算机设备更要注意。第五，要对于传输频率信号的线路，还要求避雷器频宽应足够宽，足以满足正常信号的传输。

在合理选用弱电避雷器后，在避雷器安装及使用中还应注意：①避雷器必须有良好的接地，必须保证接地泄放通道的可靠畅通。所以建议接地线不应与电力地线公用；接地线截面不小于4mm2；接地连接端子采用线耳连接；接地线与接地体之间采用锡焊连接等。②避雷器的信号与接地线连接要简洁，要减少冗余部分，特别接地线要减少绕环布线，以免自身泄放电流形成电磁场对线路造成不必要的影响。对避雷器要经常检查，确保状态良好，特别对于带有冲击保险模块的避雷器，需经常检查保险状态，损坏需及时更换。

3.2 仪表安装的注意事项

在仪表安装时候，仪表各紧固件要安装正确，表箱必须接地良好，同时要考虑所处的位置，安装罐顶和高空测量部位的仪表很容易被雷击，需根据实际情况安装避雷器；远离生产装置的仪表，周围又没有避雷装置也要安装避雷针。仪表信号电缆的架设，必须按规定汇入槽盒，在装置现场一次元件的信号连接时，电缆屏蔽隔离必须按规定接地，电缆外要用金属镀锌管敷设，当雷击到电缆穿管处，产生保护回路，对地放电。与地绝缘的所有金属部件，应采用金属线跨接。

4结语

目前石化企业实现了DCS集散控制，并选用了先进测量仪表优化控制技术，这也对仪表的防雷，防静电要求更高了，为了使石化企业装置中的仪表能长周期，全天候安全运行，必须认真收集好经验，推广新技术，加强防雷，防静电的理论学习，确保石化企业生产安全稳定运行。石化企业要经常性开展防雷电的教育和宣传，不断增强石化企业人的防雷意识，了解专业知识，和国家有关安全法律法规、技术标准，加强防雷设施的建设，提高仪表设备的抗雷击能力。

参考文献

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[2]王维宁.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[J].现代企业教育.2012-04-23

[3]叶春林.浅谈防雷技术[J].科技视界2013-12-15

作者简介：蔡伟， 1979年- 男，江苏启东，毕业于哈尔滨理工大学，化工仪表工程师，中级职称，研究方向：仪表自动化