摘要：仪表及其控制系统的接地设计安全高效，不仅可确保电气系统运行的可靠性，避免发生人员伤亡等安全事故；还可以信号抗干扰接地可提升系统运行性能。本文探讨了化工仪表及控制系统接地处理方法，通过分析接地系统构成，联系实际情况分析接地处理技术要点，提升接地处理技术施工质量。给出针对性控制措施，旨在为同类研究提供借鉴，提升化工仪表及控制系统接地质量。
关键词：仪表；接地技术；控制系统
引言：石油化工行业中，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。
1.仪表系统接地的作用
1.1降低接地的阻抗
仪表正常运行过程中，如果出现电路频率偏高的情况，受到电感与电阻影响，直接造成接地阻抗的出现，通常情况下接地阻抗与接地线长度呈现出正相关的关系，也就是接地线长度越长、接地阻抗越大。针对这种情况，布设接地线时可以引入分段连接的方式，有效缩短接地线的长度，同时将每一段接地线长度缩到最短。此外，铜线电感作用不强，可以提升仪表抗干扰能力，如果成本允许可以选择铜质地线，保证仪表正常运行。解决地环路干扰首先合理运用共模扼流器或光电耦合器，全面考虑实际情况选择切断或抑制处理地环路，将对化工仪表运行稳定性的影响降到最低；其次，考虑仪表运行情况，平衡电路运行，合理布设范围内接地点的位置与数量，提高分布的合理性。仔细分析全面情况后，保证每一个接地点设置的合理性，将地环路干扰的可能降到最低。
1.2做好布线精度控制
仪表设备接地处理时必须要进行接线，接线正确与否直接影响到仪表设备的正常运行。自动化仪表运行时这点表现的更为显著，布设人员掌握仪表设备性能参数与安装位置，全面仔细研究后，提升布线的科学性与合理性。此外，仪表放线时，不能忘记标记工作，反复检查布线位置，避免出现实际布设不符合设计方案的情况，提升接地质量。当确保位置不存在偏差后，进行接线固定与绝缘处理，杜绝明确位置后擅自移动的情况，直接影响到整个接地方案的稳定性与可靠性。
提升化工自动化仪表接地处理质量，有助于推动化工企业正常运行。在选择相关的设备和材料时，应该保证材料的出厂情况，并严格按照相关的质量标准对产品进行检测，确保设备和材料的相关参数符合国家生产标准。还要重视对新的技术的应用，通过完善设备的检修流程，对重要设备、偏远地区故障率较高的设备进行专门监控，一旦发现故障，快速处理。对于即将达到年限的仪表设备应该进行重点的监测，以免发生事故。
2.仪表系统接地的原理及要求
2.1接地系统组成分析
化工仪表及控制系统构成主要包括：接地导线、电机等部件，根据实际情况进行选择，发挥接地系统的作用。一般情况下，利用φ（1~2.5）mm2接地连线连接安全栅间的汇流，通过φ（16~50）mm2接地总干线连接电极与接地铜板，φ（10~25）mm2接地干线连接汇流条与铜板。
2.2接地系统设计原则
化工仪表及控制系统接地设计时，要充分考虑各方面因素，避免后期投入使用后出现电位差，直接对信号产生干扰，这就要求设计人员控制工作接地与保护接地点的数量，避免干扰到仪表系统的正常运行。接地装置布设时要考虑各方面因素，合理设置仪表系统，如流量计、传感器等，并对两处接地装置做好隔离处理，依据等电位方式处理各接触器件，具体如图1所示。
接地保护系统安全性发挥与否受到接地电阻的影响，实际中接地保护效果与接地电阻之间呈现出负相关，也就是阻值越小接地效果越好。同时要对各方面因素进行综合考虑，一般接地板与端子间阻值不大于1Ω。此外，接地连线方式依据实际需求进行选择，常见的有焊接、螺栓连接等。
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图1 等电位连接结构示意图
2.3仪表自控系统隔离设计
人员搭建化工仪表接地系统时，要选择合适措施促进系统抗腐蚀能力的提升。实际中选择防腐蚀涂料方式进行系统隔离，考虑实际情况完成优化与处理，并对电路板及时进行清理，并在电路板上喷涂防腐蚀材料，在系统表明形成一层保护膜以达成隔离作用，避免电路板出现腐蚀情况。
3.接地系统案例及解决措施
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，一化工装置调试过程中，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。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。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。
4.结束语
综上所述，由于系统运行环境十分复杂，化工仪表及控制系统选择合适的接地技术，可以帮助系统规避电磁干扰，确保化工仪表系统稳定运行。仪表及其控制系统安全高效的接地设计，要求设计人员对各类环境进行分析，大幅度提升化工仪表的抗干扰性能，促进企业运行效率的提升。希望通过本文论述，为类似研究提供借鉴，推动石化企业可持续发展。
参考文献
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论文作者:孙建
论文发表刊物:《电力设备》2019年第22期
论文发表时间:2020/4/13
标签：仪表论文; 系统论文; 控制系统论文; 信号论文; 化工论文; 干扰论文; 接地线论文; 《电力设备》2019年第22期论文;