化工自动化控制系统防雷屏蔽分析探讨

化工自动化控制系统防雷屏蔽分析探讨

王娜1 ,赵秀娟2

（1淄博市临淄鲁达化工有限公司） （2山东瑞纳特化工有限公司）

摘要：化工自动化控制系统的优势在于能够提高化工生产过程的安全性、稳定性和效率，降低生产成本和能源消耗。它可以实现过程参数的精确控制和优化，减少操作人员的工作强度，降低人为失误带来的风险，提高生产的可持续性和可靠性。此外，化工自动化控制系统还能够实现远程监控和远程操作，方便实现生产的集中管理和远程控制。本文首先对化工自动化控制系统进行概述，其次深入分析了化工自动化控制系统防雷屏蔽对策，以供参考。

关键词：化工自动化；控制系统；防雷屏蔽；分析

随着化工工业的快速发展，化工自动化控制系统在生产过程中起到至关重要的作用。这些系统涉及到液体、气体、高温、高压等危险因素，一旦发生故障或被雷电干扰可能引发事故，对人员和环境的安全造成严重威胁。因此，确保化工自动化控制系统的稳定运行和防护屏蔽成为重要课题，得到广泛关注。

一、化工自动化控制系统概述

化工自动化控制系统是指在化工生产过程中应用自动化技术和控制策略，实现对化工过程的监测、控制和优化。该系统通过采集传感器的测量信号，经过数据处理和控制算法，使得化工生产过程能够实现自动化和智能化。

化工自动化控制系统由以下几个组成部分构成：测量和传感器：测量和传感器部分负责采集化工生产过程中的各种物理量和参数，如温度、压力、液位、流量等。这些传感器将物理量转换为电信号，并传送给控制系统进行处理。控制器：控制器是化工自动化控制系统的核心部分，负责接收传感器采集的信号，并根据预设的控制策略和算法，生成控制指令，调节执行机构的动作。常见的控制器有PID控制器、模型预测控制器等。执行机构：执行机构根据控制器生成的控制指令，对化工过程中的执行元件（如阀门、泵、加热器等）进行控制。执行机构的动作改变了化工过程中的操作变量，从而实现对化工过程的控制。监测和数据处理：监测和数据处理部分负责对传感器采集的数据进行分析和处理。通过实时监测和数据分析，可以及时发现异常情况和故障，为操作员提供有关化工过程状态的信息，支持决策和优化控制。人机界面：人机界面是将化工自动化控制系统与操作员进行交互的接口。通过人机界面，操作员可以查看化工过程的实时状态、报警信息，调整控制参数，进行远程监控和操作。[1]

二、化工自动化控制系统防雷屏蔽对策探讨

2.1设备接地

接地电阻是衡量接地系统性能的重要指标。较低的接地电阻可以提高接地系统的导电性，将雷电冲击电流有效引入地下，减少在设备和系统中产生的电压梯度。通常情况下，接地电阻应控制在规定的标准范围内，如小于5欧姆。设计合理的接地网结构对于接地效果至关重要。接地网应覆盖整个化工自动化控制系统区域，包括设备、配电箱、主控制室等。采用合适的接地网布置和连接方式，确保接地电阻均匀分布，减少接地电位差。选择适当的接地导线材料和规格，确保其电导性能和机械强度符合要求。接地导线应采用优质的铜材质，截面积足够大，以降低导线电阻。此外，还应避免接地导线与其他电源线或信号线共用走线槽，减少相互干扰。[2]

2.2防雷装置

雷电保护器是常用的防雷装置之一，它能够将雷击引入接地，保护设备免受雷击的直接冲击。雷电保护器根据工作原理和应用场景的不同，可以分为避雷针、避雷带、避雷网等形式。选择适合的雷电保护器，并按照规范要求进行安装和维护。避雷针是较为传统的防雷装置，通过尖峰导体将雷电引入地下。避雷针应安装在建筑物或设备上方，以最大限度地吸引并导向雷电。在化工自动化控制系统中，常将避雷针安装在设备上方或控制室的屋顶。屏蔽罩是一种用于防护设备的金属结构，通过屏蔽电磁波和外界干扰来保护设备免受雷电影响。屏蔽罩通常由金属材料制成，具有良好的导电性和屏蔽性能。在化工自动化控制系统中，可以在设备周围或关键部位设置屏蔽罩。聚焦放电装置是一种通过控制放电时间和空间分布来抑制雷电击中设备的技术。它通过向空气中释放电荷，改变空气的离子状态，从而转移雷电通路，减少雷电对设备的直接冲击。针对复杂的化工自动化控制系统，可以采用防雷综合保护系统。该系统集成了多种防雷装置和监测设备，对不同的雷电风险进行实时监测和分析，并采取相应的防护措施。

2.3屏蔽材料和屏蔽结构

金属材料具有良好的导电性能和屏蔽效果，常用的金属屏蔽材料包括铜、铝和钢等。金属屏蔽材料可以制成金属板、金属网等形式，通过将设备周围或关键部位用金属屏蔽材料覆盖，阻挡外界电磁波的干扰。金属复合材料结合了金属和非金属材料的优点，既具有良好的导电性能，又能减轻材料重量。常见的金属复合材料包括铝复合板、铜复合板等，可以用于制作屏蔽结构。

金属屏蔽箱是一种将设备置于金属箱体内，通过屏蔽箱的金属壳体来阻挡外界电磁干扰。金属屏蔽箱应具备良好的接地连接，确保屏蔽效果。将设备周围用金属围栏围起来，形成一个封闭的屏蔽空间。金属屏蔽围栏可以采用金属网或金属板等形式，有效地屏蔽外界电磁波干扰。金属屏蔽罩是在设备或设备组件上方设置的金属结构，通过金属屏蔽罩来抵挡外界电磁辐射。金属屏蔽罩的形状和尺寸应根据具体设备的需求进行设计。

2.4信号传输线路的保护

在化工自动化控制系统中，信号传输线路的保护是防止雷击对信号传输和数据通信造成干扰和损坏的关键。以下是关于信号传输线路保护的一些对策探讨：使用屏蔽电缆：屏蔽电缆采用带屏蔽层的设计，可以有效地抵御外界电磁辐射和干扰。屏蔽电缆的屏蔽层通常由导电材料制成，如铜网或铝箔，可将外界干扰信号引导到接地，减少对信号传输的影响。电源滤波器：在信号传输线路的电源端使用电源滤波器可以降低由于电源干扰产生的噪声和干扰。电源滤波器通过滤除高频噪声和干扰，提供稳定的供电，保护信号传输线路免受电源干扰的影响。使用光纤通信：光纤通信具有良好的抗干扰性能，可以在强电磁场环境下稳定传输信号。采用光纤通信的方式可以将信号传输线路与电磁干扰源隔离，避免雷电干扰和电磁辐射对信号传输的影响。[3]

2.5定期检测和维护

定期检测和维护是确保化工自动化控制系统防雷屏蔽对策有效性和持续性的重要措施。以下是关于定期检测和维护的一些探讨：信号传输线路检测：定期对信号传输线路进行检测，确保其正常运行和完好无损。可以采用测试仪器对信号线路的电阻、电容、电感等参数进行测试，以判断线路是否存在异常。同时，还需检查线路的连接状态、接地情况和绝缘状况，确保其符合相关标准和规范。

接地系统检测：定期对接地系统进行检测，确保其良好的接地效果。对接地体的接地电阻进行测量，以确认接地系统的质量。同时，还需检查接地体的腐蚀情况、接地导线的连接状态等，确保接地系统的可靠性和稳定性。防雷屏蔽结构检查：定期对防雷屏蔽结构进行检查，确保其完整性和有效性。检查屏蔽箱、屏蔽围栏、屏蔽罩等结构的外观和连接情况，防止因松动、腐蚀或损坏导致屏蔽效果下降。同时，还需检查金属屏蔽材料的导电性能和损伤情况，确保其正常工作。

三、结语

综上所述，化工自动化控制系统的防雷屏蔽对策包括设备接地、防雷装置、屏蔽材料和屏蔽结构、信号传输线路的保护以及定期检测和维护。这些对策可以减少雷电对设备的影响，保护设备的安全和可靠运行。在实际应用中，应根据具体情况进行综合考虑和合理选择，保护化工自动化控制系统免受雷击和干扰，确保生产安全和工艺稳定。

参考文献：

[1]刘锐利,薛晓渝.化工装置自动化仪表系统防雷的探讨[J].电子元器件与信息技术,2020,6(08):65-68.

[2]常想.化工装置集散控制系统的防雷措施[J].当代化工研究,2021(21):74-76.

[3]周明辉.化工企业防雷及防静电接地检测工作[J].中国石油和化工标准与质量,2020,40(10):52-53.