摘要：化工行业中，仪表及其控制系统在实际生产过程中起到了重要作用，对仪表控制系统采集的运行信息予以深入分析对比，可判断系统运行性能及可靠性，以确保安全稳定生产。仪表及其控制系统的接地设计安全高效，一方面可确保电气系统运行的可靠性，进而避免发生人员伤亡等安全事故；另一方面，信号抗干扰接地可提升系统运行性能。仪表系统的安全接地的行业标准主要依靠国际组织的标准，如ISA及IEC等，而目前国内尚缺乏系统化的技术标准，ISA及IEC等国际组织标准为仪表接地系统的设计提供了较好的依据。
关键词：化工仪表；控制系统；接地技术
一、化工仪表的系统构成
化工仪表接地系统包括导线、铜板、电极导线等三部分，利用电极导线来连接各部分的功能，形成统一的系统。接地导线在连接的过程中，必须参照使用途径、连接部位、数量长度等方面的因素进行分析，选择截面积符合的接地导线。一般来说，化工仪表接地系统必须设置三块铜板，分别为工作地、保护地、总结地的铜板，这三块铁板在设置的过程中必须进行绝缘固定，对于铜板的厚度选择必须严格按照设计标准，铜板尺寸也应该根据石油化工仪表控制室的具体情况来确定。
二、化工仪表系统接地分类
1、保护接地
化工仪表保护接地系统能够对相关人员的安全与设备稳定运行提供充分保障。在一般状态时，仪表和控制系统都会直接裸露在空气中，具有导电的性能。如果一旦仪表和控制系统发生故障，或者无法正常运行，都会引发高位电压，为化工工程场地带来非常严重的安全隐患问题，所以必须针对仪表接地控制系统进行保护。由于化工工程现场的环境复杂多变，很容易发生仪表导线附带高于36V电压的情况，所以为了保证安全与稳定，必须给仪表外壳进行保护接地。
2、工作接地
一般来说，工作接地的目的就是给化工仪表提供稳定的工作环境和状态，确保数据仪表精度的准确性与可靠性。从工作接地包括信号回路接地、本质安全系统接地以及屏蔽接地等。信号回路接地在应用的过程中必须根据场地环境进行判断，当信号系统并没有完全隔离时，需要将直流电源的负极进行接地的处理，如果信号系统被完全隔离，可以不需要屏蔽接地的处理。为了免受电磁干扰，在大部分的化工仪表控制室内进行接地处理。本质安全系统接地因为不同的安全栅类型可以划分为隔离式与齐纳式两种情况，隔离式安全栅本质安全系统可以根据自身的需要选择是否接地。齐纳式安全栅在本质安全系统接地时必须保证控制室的接地相同。
3、防静电接地
化工仪表防静电接地处理必须按照两种状况来进行区别，即没有保护接地和工作接地，通过不同建筑物的特性划分不同的接地标准，针对每一类建筑物选择特定规格的保护器，这样才能有效提升化工控制系统的实际应用情况。
三、仪表接地设计
1、接地系统的组成
仪表接地系统通常包括接地导线、电极等，其中，安全栅间的汇流通常由接地连线连接（截面1-2.5mm2），电极与接地铜板间多通过接地总干线相连（截面16-50mm2），汇流条与铜板间通过接地干线相连（截面10-25mm2）。
2、接地系统的设计原则
在接地系统设计中，为避免不同接地点形成电位差而引发信号干扰，需避免设置多个工作接地及保护接地点，对仪表系统造成干扰。由于流量计、传感器等仪表系统的接地装置通常不止一处，需对两处接地装置做隔离处理，为此分别接入保护及工作接地汇总铜板，各接地装置如屏蔽接地、本安仪表接地等汇流条汇总至总铜板，对于各接触器件需按等电位连接进行处理，仪表接地系统与电气装置等电位连接如图1所示。
图1 仪表接地系统与电气装置等电位连接结构图
接地保护的安全及可靠性能可由接地电阻（包括接地电阻及接地连接电阻）阻值反映出来，通常接地电阻值较低时，接地保护效果越好，接地设计中需综合衡量接地电阻阻值及大小，前者即接地板与端子间的阻值，应小于1Ω。接地连线间的连接方式可依据实际需要而定，可采取焊接、螺栓连接或热镀锌等连接方式。
3、隔离仪表自控系统
在化工仪表控制系统的接地设计中，一方面，采取合理有效的防雷措施；另一方面，提升系统的抗腐蚀能力。在仪表自控系统的隔离方面，多采用防腐蚀涂料进行隔离，结合环境进行改良处理，并对电路板进行清理，喷涂防腐蚀材料，可于电路控制系统表面形成防护保护膜，起到隔离作用，避免电路板受腐蚀。
四、实际应用案例与评价
在仪表控制系统的接地处理中需进行科学合理的设计，以避免各类电磁干扰对系统性能造成破坏及影响。由于系统运行环境十分复杂，需在系统化分析的基础上，对潜在的各类干扰实施有效的防治型接地处理，以确保接地保护的安全可靠性及稳定性，结合有效的改善与调整提升抗干扰性能。
本文以某炼化仪控部中焊机干扰信号引发焦化机转速波动为例，探讨实际案例中接地技术的运用。本案例中，一焦化注汽施工中，施工电焊的信号干扰引发了压缩机转速的波动，对其进行深入分析，发现事故发生的原因主要为电焊的强电信号对仪表桥架内高频低压转速信号产生干扰，为此采取了多种方案。首先，对控制器及其电缆槽做接地处理，完毕后试运行，其效果不理想，因此，方案二加强了对各电缆屏蔽层的隔离处理，并将电液转换器及转速信号的屏蔽层分别进行接地处理，在控制系统开机后模拟电焊实验，波动降至150r/min左右。为进一步降低系统波动性，方案
三将电液转换器的屏蔽线做隔离处理，经模拟实验发现波动消失。最后，对仪表控制系统的接地处理取得了良好的效果。
因此在实际应用中，需依据现场具体情况合理选用信号电缆接地处理方式，无强电磁场作用下，对低频信号通常采用屏蔽层单端接地的处理方式，可避免屏蔽层上产生环流电流；而对高频信号可采用双端接地处理方式，特别适用于高频及低频干扰，消除环流电流。由于仪表控制系统中输出信号多为4-20mA的模拟信号，因此对屏蔽线中环流信号的影响可以忽略。
结束语
对于仪表及其控制系统采取合理有效的接地处理可避免电磁干扰对系统的影响，确保系统稳定运行。由于系统运行环境十分复杂，需在系统化分析的基础上，对潜在的各类干扰采取有效的防治型接地处理，以确保接地保护的安全可靠性及稳定性，结合有效的改善与调整提升抗干扰性能。仪表及其控制系统安全高效的接地设计，一方面可确保电气系统运行的可靠性，进而避免发生人员伤亡等安全事故，另一方面，信号抗干扰接地可提升系统运行性能。
参考文献
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论文作者:韩宛辰
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/28
标签：仪表论文; 系统论文; 控制系统论文; 信号论文; 化工论文; 铜板论文; 导线论文; 《基层建设》2019年第6期论文;