渦輪流量計防雷系統的探討

趙洪波

摘 要：隨著計量系統的智能化發展，在我們的小用戶供氣計量當中普遍使用了智能流量計計量，目前使用較多的是渦輪流量計，而這種分體式設計的渦輪流量計，它使用塑料外殼包裝自身屏蔽比較差，一旦遇到雷雨天氣其損壞率比較高，這既造成了一定的經濟損失，又影響了正常的生產計量工作，針對渦輪流量計在實際使用的情況，我們對這種渦輪流量計，進行了防雷防靜電系統的探討。

關鍵詞：渦輪流量計；防雷；防靜電；系統

渦輪流量計是一種速度式測量儀表，抗干擾能力強，便于數據遠傳。一套完整的渦輪流量計，由機械工作部分、機械計量表部分、壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、計量修正儀以及機體支架構成。但在安裝和使用過程中主要存在以下問題：

（1）目前我們使用的渦輪流量計主要安裝在，閥室小用戶計量，輸配氣站單路小流量計量，大部分渦輪流量計都是在露天安裝，防雨防曬都較簡陋，影響渦輪流量計的使用安全。

（2）渦輪流量計的修正儀無金屬屏蔽保護，完全暴露在復雜電磁場下工作，特別是在雷雨天氣對雷電波毫無防護。

（3）接地連接不規范，接地網達不到要求，雷電流泄防接地電阻不大于1歐姆（如避雷針，樓房頂部防雷圈），感應雷電靜電釋放電阻不大于4歐姆（如弱電保護接地，機殼保護接地）。

（4）配套設備帶來的危害，在我們的渦輪流量計當中普遍安裝了數據遠傳系統，在渦輪流量計的修正儀上增加了包括向修正儀供電、數據傳輸電纜，增加了修正儀的安全危害，實際上在渦輪流量計上加裝設備并不會對渦輪流量計造成較大的危害，但所加裝的設備安裝不規范會對渦輪流量計造成很大的危害，在我們的實際檢測中分析發現，數據傳輸電纜應配置6芯帶屏蔽電纜，屏蔽層應可靠的進行PE連接，由于安裝時所備的電纜為5芯電纜而缺少1芯線，連接電纜時就將屏蔽層代用所缺的1芯線，整條信號電纜造成完全無保護狀態，這樣在雷雨天氣時，會損害渦輪流量計，同時損壞數據遠傳上的安全隔離柵。

（5）數據遠傳自身的防護不規范造成雷電感應波沿市電導線竄入數據遠傳設備當中，甚至引入渦輪流量計當中損壞相關設備，數據遠傳機箱屏蔽功能較差，接地網接地電阻不達標。

針對上述問題，我們采取以下措施，對渦輪流量計進行保護：

（1）當流過電感的電流增加時，電感兩端將產生一個感應電動勢阻止電流的增加，當流過電感的電流減小時電感兩端將產生一個反電動勢阻止電流的減小，根據這一原理當電路當中有浪涌電流時，會在電路當中產生一定的高壓，這也是為什么頻繁開關機容易損壞電器設備的原因，我們通過增加必要的電器元件減少或阻止浪涌電流對渦輪流量計的影響。

（2）雷電的高頻電磁場會產生較高的感應電壓，對我們的電器設備產生較大的危害。所以我們的輸氣流程管道、分離器、包括污水罐都需要做接地網并做可靠的連接，其實就是給雷電電磁場一個泄放的通道。所以我們通過對修正儀，信號電纜，做可靠的屏蔽，對數據遠傳箱體做必要的改進并做可靠的接地從而有效的防止雷電電磁場對整套設備危害。

（3）設備的制作與安裝

a.渦輪流量計修正儀屏蔽箱的制作，其結構分別為：固定支架、修正儀屏蔽箱將修正儀安裝于箱體內對修正儀作整體屏蔽、等電位連接箱在箱體內連接各支路接地電纜，其目的是成為所有支路的匯流點，防止電流交差流動相互影響。

b.數據遠傳箱體制作，根據目前企業設備的實際情況，制作了一套用于市電供電的數據遠傳箱和一套用于太陽能供電的數據遠傳箱。

c.設備的現場安裝

接地網的安裝與連接：接地網是整個渦輪流量表防雷試驗比較關鍵的一個內容，能不能準確的論證試驗的有效性，必須保證接地網達到標準的接地電阻，通過對實地地電阻率的測試，初步選擇6個接地模塊埋設并配用降阻劑使用，邊安裝邊測試直到達到標準值后才引入等電位箱。在軍樂站和松花閥室安裝模塊并測試數據見表1。

修正儀屏蔽箱的安裝：結合渦輪流量計的實際使用環境，為了既有效的保證對雷電波的防護，又能起到防曬防雨防水的作用，我們選擇了厚度為2mm的304不銹鋼機箱做修正儀表箱，并且和等電位箱合用一個支架安裝，盡量減小導線的長度，不至于導線過長而影響接地電阻偏大。

數據遠傳箱的安裝：在以前的數據遠傳安裝當中，由于數據遠傳部分和太陽能供電部分是兩次分開安裝，他們之間有很多箱外連接線，不能較好的防雷電波，在試驗的過程當中，把它組合在一個機箱內安裝，這樣既美觀又減少相互的影響，也提高了維修維護的方便性，箱體也選用了304不銹鋼機箱，充分地做好各個跨接連接保證機箱可靠的接地。

信號電纜套管的鋪設：修正儀與數據遠傳端口內都是與電子電路連接，電子電路承受沖擊的能力都比較弱，為了保證不會因為雷電波直接竄入信號電纜，威脅設備的安全所有的信號電纜都選擇了304不銹鋼波紋管穿線，除波紋管兩端可靠地接地以外，波紋管本身也是一個接地體，這對屏蔽保護有一定的幫助作用。

（4）設備地實際數據測試（見表2）

（5）運行試驗數據

a.2014年6月27日在軍樂站安裝并運行，經過7月、8月9次雷雨天氣的的觀察實驗，渦輪表正常運行。

b.2014年7月21日在松花閥室安裝防雷系統并運行，經過7月、8月6次雷雨天氣的觀察和實驗，渦輪表正常運行。

結論：經過現場試驗數據對比，采用該套防雷防靜電系統，可以有效保證渦輪流量計的正常運行，性能可靠，為企業帶來經濟效益。可以在渦輪表流量計計量系統中推廣應用該套防雷防靜電系統。