石油化工儀表系統(tǒng)的防雷措施

楊瀟波(河南洛陽三隆安裝檢修有限公司，河南 洛陽 471000)

0 引言

雷電是自然界常見的天氣現(xiàn)象，有時候會給人類的生產(chǎn)活動帶來損害，特別是進(jìn)入電氣化時代以來，隨著人類在各個領(lǐng)域探索程度的加深，雷電對人類生產(chǎn)影響的領(lǐng)域也多了起來。隨著我國工業(yè)的迅猛發(fā)展，石油化工行業(yè)也在近些年有了明顯進(jìn)步。在石油化工儀表系統(tǒng)方面，隨著科技的進(jìn)步，石油化工行業(yè)的儀表也越來越精密。而為了減少雷電對儀表運(yùn)行的影響，就要思考制定出有效的防雷措施，從而把損失降到最低。

1 石油化工儀表系統(tǒng)的防雷現(xiàn)狀

1.1 石油化工儀表系統(tǒng)防雷情況

對于石油化工企業(yè)來說，雷電是一種非常重要的自然災(zāi)害發(fā)生的原因，在對石油化工設(shè)備進(jìn)行設(shè)計的過程中，必須要充分考慮到其對周圍環(huán)境的影響程度，從而采取相應(yīng)的防雷措施。在實(shí)際的防雷實(shí)踐中，主要有以下幾種情況：第一，由于一些大型的石化儀表系統(tǒng)，具有一定的復(fù)雜性以及高敏感性，因此，就需要相關(guān)工作人員能夠及時發(fā)現(xiàn)這些問題，并積極提出解決的方案；第二，因?yàn)楹芏嗷x表系統(tǒng)都比較復(fù)雜，所以就要求管理人員具備較強(qiáng)的耐心，并且要保證其可靠性；第三，如果是安裝了較為先進(jìn)的避雷裝置，那么就可以有效降低或者避免被直擊的可能性，也有利于提高整個系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。第四，當(dāng)出現(xiàn)了雷電災(zāi)害時，往往會造成嚴(yán)重的人員傷亡事故，這也會給人們帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會恐慌。第五，當(dāng)遇到惡劣天氣時，還會導(dǎo)致大量的熱量流失，進(jìn)而使得溫度不斷升高，最終將會引發(fā)火災(zāi)[1]。

1.2 石油化工儀表的防雷狀況

現(xiàn)階段，我國的化工企業(yè)對于石油的使用主要是通過直接雷擊的方式來進(jìn)行的生產(chǎn)活動，但是隨著科技的發(fā)展以及工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步和完善，很多化工產(chǎn)品的質(zhì)量和性能都有了很大的提升與改善，因此在這種情況下，對防雷的要求也越來越高。在實(shí)際工作中，由于雷電的作用非常明顯，且破壞性比較大，所以會對整個系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重的影響甚至是破壞。而在防雷過程中，如果出現(xiàn)了問題，那么就會導(dǎo)致大量的人員傷亡與經(jīng)濟(jì)損失。現(xiàn)如今，許多石化儀表廠的工作人員都是經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)之后才上崗的，人員組成隊伍不僅具備過硬的理論知識，同時還具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，擁有較強(qiáng)的安全意識。而且因?yàn)榇蠖鄶?shù)的化工儀表需要長期的維護(hù)維修，這就使其不易受到外界環(huán)境的干擾而引發(fā)各種事故，保護(hù)了人們的生命財產(chǎn)。

1.3 石油化工儀表系統(tǒng)防雷存在的問題

(1)由于雷電感應(yīng)原因?qū)е碌拈W擊現(xiàn)象是非常嚴(yán)重的問題之一，所以對防雷的設(shè)備也是很有必要的；(2)在進(jìn)行防雷的過程中，如果沒有對其防護(hù)裝置進(jìn)行有效保護(hù)和安裝，那么就會造成很多安全事故，比如說，在對其的設(shè)計中，就會設(shè)置一個比較高的閥門，但是卻不能夠很好地起到相應(yīng)的作用；(3)因?yàn)槭突て髽I(yè)生產(chǎn)工藝的特殊性，使得在對儀表系統(tǒng)的維護(hù)和管理的工作上都需要加強(qiáng)，尤其是一些大型的管道以及電纜的鋪設(shè)方面，這些都可能會產(chǎn)生一定的電磁干擾；(4)當(dāng)發(fā)生了雷電情況時，往往會有很大的電流通過，而且還會受到許多影響因素的制約而無法實(shí)現(xiàn)正常的運(yùn)行狀態(tài)，這也就是常說的“浪涌”，這樣一來，設(shè)施被完全損壞，就不能保證整個系統(tǒng)的安全性和可靠性。

1.4 控制系統(tǒng)分析

石油化工行業(yè)是按照程序化的生產(chǎn)模式以及與之配套的控制系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)活動的。DCS系統(tǒng)是目前石油化工產(chǎn)業(yè)比較通用的控制系統(tǒng)，這套控制系統(tǒng)需要大量的儀表設(shè)備，其對石油化工企業(yè)的生產(chǎn)活動起著總指揮的作用，整個石油化工企業(yè)的生產(chǎn)和運(yùn)行取決于此系統(tǒng)的運(yùn)行正常與否。但是這個系統(tǒng)本身存在著一些缺陷，在這個控制系統(tǒng)運(yùn)行的過程中一些電源和儀表受外部環(huán)境的影響較大，尤其是在雷電天氣發(fā)生時，一些現(xiàn)場儀表以及智能儀表很容易受到雷電的影響，從而造成部分工作無法正常進(jìn)行，網(wǎng)絡(luò)部分和變送器的工作也會受到一些干擾和損害。

由于這些設(shè)備一般是相互連通的，因此當(dāng)一個地方發(fā)生問題時就會影響到其他部分的運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而導(dǎo)致整個系統(tǒng)的癱瘓，這樣的情況會造成嚴(yán)重的后果，有時候整個生產(chǎn)工作都要被迫停止，這樣就會給生產(chǎn)企業(yè)帶來一定的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)我國有關(guān)部門統(tǒng)計分析，每年因?yàn)榭刂葡到y(tǒng)受雷電天氣影響而帶來的損失是比較嚴(yán)重的。鑒于這種情況，采取有效的防雷措施對保證石油化工生產(chǎn)，減少相應(yīng)的損失來說極為重要。

目前這一系統(tǒng)有一些不足之處，需要進(jìn)一步的更新和改進(jìn)，使其具有更強(qiáng)的防雷電影響能力，從而使企業(yè)的正常生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益得到保障。

2 雷擊對石油化工儀表系統(tǒng)的危害

儀表系統(tǒng)是石油化工生產(chǎn)的重要組成部分，但這些儀表系統(tǒng)在日常運(yùn)行中會受到雷擊，從而會出現(xiàn)損害的狀況。

2.1 直接遭受雷擊

石油化工儀表設(shè)備直接遭受雷擊是雷電帶來的損害之一。因?yàn)橛行┕艿谰€路是在儀表系統(tǒng)之中相互連接的，當(dāng)這些線路被雷電擊中后，儀表系統(tǒng)的各個儀表相應(yīng)的傳感器件就會產(chǎn)生故障，或者導(dǎo)致更加嚴(yán)重的后果，就會導(dǎo)致這一部分的線路發(fā)生短路的狀況，這時候火災(zāi)發(fā)生的風(fēng)險就會大為提高。除了這些風(fēng)險，還有一些安全隱患，例如雷電出現(xiàn)時，一些電流會進(jìn)入到地面，進(jìn)而出現(xiàn)磁感應(yīng)場，這種磁感應(yīng)場會影響儀表的信號裝置，使其不能正常的發(fā)送信號。

2.2 雷電產(chǎn)生的靜電感應(yīng)和電磁脈沖輻射對儀表設(shè)備的損害

當(dāng)出現(xiàn)雷電天氣時，地面上的物體會聚集電荷，特別是呈尖錐狀的物體，這種物體會更容易聚集電荷。當(dāng)物體聚集電荷到一定程度時就會進(jìn)行放電，當(dāng)儀表設(shè)備周圍有這些物體時，這些物體發(fā)出去的電流就會影響到儀表設(shè)備，并會對設(shè)備造成損害。

雷電流也會隨著雷電天氣的到來而產(chǎn)生，雷電流出現(xiàn)的地區(qū)會產(chǎn)生磁場，還會出現(xiàn)電磁波現(xiàn)象，如果這種情況發(fā)生在儀表設(shè)備周圍，就可能出現(xiàn)儀表設(shè)備與雷電造成的電磁波產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象。這種現(xiàn)象還會出現(xiàn)回路，如果出現(xiàn)回路，那么不穩(wěn)定的電流就會產(chǎn)生，這樣的電流就會對儀表系統(tǒng)造成損害，進(jìn)而還會造成儀表失靈，不僅影響了石油化工的生產(chǎn)工作，還可能出現(xiàn)一些安全事故。

2.3 形成反擊電流干擾儀表設(shè)備

目前我國采用的防雷設(shè)備一般以引雷為主，其工作原理就是通過鋪設(shè)一些導(dǎo)線，當(dāng)雷電來臨時將電流導(dǎo)引到地面，但由于地面作為一個導(dǎo)體其電阻比較大，這就使雷電帶來的強(qiáng)電流在導(dǎo)引進(jìn)地面時會出現(xiàn)一些延遲，電流會因?yàn)榈孛骐娮璞容^大的原因不能迅速散去。這時候一部分地面的電位就會上升到百萬伏，這些電流就會進(jìn)入儀表，產(chǎn)生反擊電流，使儀表的正常工作受到嚴(yán)重影響，同時對儀表的破壞及干擾是不可逆轉(zhuǎn)的。

3 儀表系統(tǒng)防雷措施

石油化工行業(yè)有著非常明確的儀表系統(tǒng)防雷目標(biāo)，但是面對現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中不同狀況需要采取不同的防雷措施，因此思考采取合適的防護(hù)措施以及適宜的防護(hù)方案就成為石油化工儀表設(shè)備防雷措施的研究方向，從而達(dá)到以較低的成本形成高效的儀表防雷系統(tǒng)，保障石油化工的正常生產(chǎn)。

3.1 接閃

對雷電防護(hù)，我們采用的設(shè)備其本身既是引雷的設(shè)備，同時也是避雷的設(shè)備，因此要將防雷設(shè)施布置在石油化工儀表設(shè)備的周圍，同時要根據(jù)設(shè)備所處的環(huán)境，將接閃器安裝在最佳的位置，并按步驟進(jìn)行安裝。

3.2 引下線進(jìn)行分流均壓

從上述雷電對儀表設(shè)備產(chǎn)生的影響可以獲知，當(dāng)雷電的電流經(jīng)過時會在瞬間產(chǎn)生非常高的電壓。而且當(dāng)儀表設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時，當(dāng)電流流過，這個地方也會產(chǎn)生很高的電位，當(dāng)儀表設(shè)備的電流面對雷電產(chǎn)生的電流時就會出現(xiàn)電位差，即使設(shè)備本身帶有絕緣層，但是電位差如果超過了絕緣層的耐受界限就會產(chǎn)生擊穿電壓，這種情況下的電流強(qiáng)度會很大，如果流經(jīng)儀表的話就會對儀表造成影響。面對這種情況，鋪設(shè)引下線就成為了一個不錯的選擇，將電流進(jìn)行分壓分流，這樣就會使高壓電流給儀表設(shè)備的影響降到最低。

3.3 接地系統(tǒng)的保護(hù)

制定石油化工儀表系統(tǒng)的防雷策略主要是圍繞里面的儀表設(shè)備進(jìn)行布置，目的是將雷電對儀表設(shè)備的影響降到最低，使其在雷電天氣下也能夠正常的運(yùn)作。因此在采取保護(hù)措施的過程中要將儀表設(shè)備變成一個絕緣體，也就是將其所在地或建筑物與之成為一個絕緣的關(guān)系，將其閉合回路進(jìn)行切斷，這樣一來儀表周圍的場所在雷電天氣時產(chǎn)生的電磁波就不會輕易對儀表設(shè)備造成影響，則儀表設(shè)備的工作也就得到了保障。同時要注意一點(diǎn)的是，這個措施是對儀表的外殼進(jìn)行防護(hù)，因此要將雷電保護(hù)的接地與儀表設(shè)備的接地分開進(jìn)行，這樣也能夠使接地的距離縮短，同時產(chǎn)生的寄生電感也會變小。還可以將這兩個的接地保護(hù)給連接起來，然后將防雷的接地系統(tǒng)進(jìn)行接入，這也是一個比較高效的解決方式。

3.4 合理布線的措施

電流在電線中流通時會出現(xiàn)磁場，如果電纜線或者是電線在一起混放或者是距離較近情況下，這些電流產(chǎn)生的磁場就會相互影響。在這種情況下，合理進(jìn)行線路鋪設(shè)就成為必須要考慮的方面。在對石油化工儀表系統(tǒng)進(jìn)行布局時，要把強(qiáng)電流和弱電流進(jìn)行分開，將它們安置在不同的管道里面，還要做到這些電線或者是電纜不出現(xiàn)架空的狀況，要盡量裝入管道內(nèi)并將其埋入地下，這樣也不會被雷直接擊中，從而降低了儀表設(shè)備出現(xiàn)故障的幾率。

3.5 強(qiáng)化石油化工儀表系統(tǒng)防雷技術(shù)未來的發(fā)展

對石油化工儀表系統(tǒng)還有一個保護(hù)的辦法就是更新防雷技術(shù)，石油化工產(chǎn)業(yè)要加大對儀表設(shè)備防雷技術(shù)的支持力度，組織相關(guān)人員進(jìn)行研究探討，并將技術(shù)積極應(yīng)用于實(shí)踐，使其能夠在實(shí)踐中得到完善，從而使這些技術(shù)能夠更快速地應(yīng)用到生產(chǎn)活動的防雷措施之中，從而使石油化工的生產(chǎn)活動得到有效保障。并且結(jié)合防雷過程中遇到的難題進(jìn)行圖紙的優(yōu)化，力求在石油化工產(chǎn)業(yè)儀表系統(tǒng)的防雷策略更加優(yōu)化，最大限度地規(guī)避和杜絕因?yàn)槭韬龌蛘呤┕ぴ蛟斐傻淖匀粸?zāi)害，影響石油化工產(chǎn)業(yè)正常的經(jīng)濟(jì)效益和發(fā)展。

3.6 防雷措施避險

避雷針的作用就是在雷電過電壓的情況下，將電氣設(shè)備的絕緣性有效降低，從而避免其造成損害的現(xiàn)象發(fā)生。避雷針的主要功能是將被保護(hù)的高電位導(dǎo)入大地，并對其進(jìn)行屏蔽，防止被破壞。

在實(shí)際應(yīng)用中，通常會使用金屬材質(zhì)的避雷器，例如：SMA、TNT等，這些材料可以對地面上的電荷產(chǎn)生分流，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對地面上的感應(yīng)電流的消除。同時，還能夠通過接地的方式來達(dá)到減小電阻的效果。此外，還需要注意的是，在具體操作過程中，要保證避雷針與被保護(hù)物體之間的距離不超過5 m，并確保其與其他的接觸面積不存在較大的差異性，以保障整個系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。對石油化工儀表系統(tǒng)防直擊的措施，最重要是安裝相應(yīng)的防護(hù)網(wǎng)，其中包括：防閃電線、引下線以及接地形式等，并且還要設(shè)置專門的安全出口，以滿足相關(guān)的要求和標(biāo)準(zhǔn)[2]。

3.7 加強(qiáng)防雷措施安全

對石油化工儀表系統(tǒng)的防雷措施，其主要是指對電力設(shè)備進(jìn)行雷電防護(hù)，在實(shí)際工作中，可以采用以下幾種方式來實(shí)現(xiàn)防雷：

(1)對直擊雷的保護(hù)方法，在設(shè)計的過程中，需要根據(jù)不同的情況采取相應(yīng)的措施來有效降低直擊的發(fā)生概率，從而保證工作人員的人身安全；(2)針對感應(yīng)的避雷器，在選擇的時候，要注意其安裝位置的合理性，如果是直接暴露于室外，則會導(dǎo)致避閃器的絕緣效果受到影響，所以要避免出現(xiàn)這種現(xiàn)象；(3)對于接地的處理辦法，為了能夠更好地確保接地電阻值的穩(wěn)定系數(shù)，必須要做好接地的處理措施。通常來講，當(dāng)電網(wǎng)的電壓處于正常狀態(tài)時就會使用，但是由于輸電線路的絕緣能力比較差，因此就不應(yīng)該用。而當(dāng)電網(wǎng)的電壓處在一般水平的時候就不會應(yīng)用，當(dāng)電網(wǎng)的電流達(dá)到一定的數(shù)值，需要考慮輸電的距離問題時才會運(yùn)用到這一技術(shù)。

4 結(jié)語

雷電屬于自然現(xiàn)象，因此石油化工產(chǎn)業(yè)在儀表防雷方面要有足夠的重視，能夠清楚認(rèn)識到其對石油化工生產(chǎn)活動帶來的危害，從而根據(jù)當(dāng)前的防護(hù)措施制定更加完善的防雷策略，將雷電對石油化工生產(chǎn)帶來的損害降到最低。