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天然气集输站场自动化仪表探讨

字体: 放大字体  缩小字体 发布日期:2020-05-14  浏览次数:31

摘要:天然气能源已经成为推动我国社会发展的主要能源类型之一,为我国社会生产做出了不小的贡献。在天然气集输站场运行的过程中,智能化程度较高的仪表经常会因为受到雷击因素的影响造成损害,从而影响输气生产设备的正常使用。为了保证天然气能源使用过程的安全性,就必须解决雷击对仪表系统的影响和损害,并提出相应的防雷击措施,增强天然气仪表系统的安全性。

关键词:自动计量;流量管理器;雷击;仪表系统;天然气集输站场

天然气能源最早是被应用于个体用户的,随着对天然气能源的持续开发和大量引用,现在天然气能源已经进军我国工业生产领域,对我国社会生产起到了很大的促进作用。在工业自动化控制技术的发展前景下,天然气应用过程中面临的最大挑战就是智能化的天然气仪表系统经常会承受较大的使用压力,其中包括仪表系统绝缘强度较低,承受电压较大,无法抵御雷击等问题。部分天然气仪表系统的附近区域发生雷击之后,雷电经过电压的传输和脉冲电磁场的过滤环节之后,也会通过电流影响仪表系统的正常工作。雷击给天然气自动化仪表系统带来的影响有很多,雷击不仅会对天然气自动化仪表系统造成损坏,也会对工作人员的人身安全造成威胁。

1天然气流量自动计量现状

天然气流量自动计量是通过对天然气的各项数据进行测量和分析后最终算出的体积流量。所以天然气流量自动计量的特点使精准程度高,稳定性强。在实际使用过程中,天然气流量自动计算模式有多种类型,智能仪表盘的类型也有很多,例如多参数仪表,单参数仪表,温度传感器等。上述几种类型都是在实际应用中常见的几种仪表类型,属于集成度极高的流量计量仪表系统,为天然气流量自动计量工作带来了不少便利。

2雷击对智能仪表系统的危害形式

2.1直接雷击

直接雷击是智能仪表系统损坏的常见形式。当现场仪表系统被雷电直接击中之后,仪表系统内部的传感器设备会产生相应的损坏。当雷电没有直接计入仪表系统,而是集中到与仪表系统相连接的管道设备时,也属于直接雷击。雷电对现场仪表系统的损坏会直接作用于内部电子线路电子设备上。所以当雷电直接击中现场仪表设备之后,经常会造成仪表设备的直接瘫痪。而雷电流在击中仪表设备之后,会通过仪表支架流入大地,在仪表附近形成一个极其强大的感应磁场,这种磁场会进而影响附近其它的电子设备。直接雷击必然会造成信号传输回路的瘫痪,不仅会损坏仪表设备,还会对室内的电子设备造成损坏。

2.2感应雷击

2.2.1静电感应并不是所有仪表系统的损坏都是由雷电直接击中造成的,当雷电没有直接集中现场仪表系统的任何设备时,同样会对雷电系统造成一定程度的损伤。雷电是由雷云聚积形成的,在雷云聚集过程中所形成的磁场会引导地面物体,尤其是材质属于导体的物体聚集大量的电荷,当电荷聚集到一定程度之后,就会产生放电行为。电流会通过地底的信号传输线路进入现场仪表系统,从而影响现场仪表系统和电子设备的正常工作,偶尔会出现的严重后果是造成仪表系统和用电设备的损坏,其实这也说明了感应雷击对仪表系统和电子设备的损坏程度并不是很高,至少相较于直接雷击行为造成的后果还是属于轻后果范畴之内的。但是静电感应对现场仪表系统和用电设备正常工作还是会起到一定程度的影响,没有酿成较大后果的原因主要在于,放电电流若是想要对仪表系统和用电设备造成直接损坏,则需要一定标准数额的电量。而放电电流若是想要聚集足以损坏现场仪表和用电设备的电量,需要一定的时间,一般情况下在这段时间之内操作人员已经采取了相应的解决措施,将可能出现的最严重的后果扼杀在摇篮里。2.2.2电磁脉冲辐射电子脉冲辐射也是造成天然气现场仪表系统损伤的主要因素,是指通过雷击电流在空间内产生的电磁场不断的向外辐射电磁波,辐射范围较广,会直接影响辐射范围内的计算机、仪表系统等各种电子设备。尤其是材质属于金属导体的电子设备,受电磁波的影响最大。电磁脉冲辐射对电子设备的损害原理是当电磁波辐射在各类金属导体上之后,就会产生感应电动势或者感生电流。属于金属导体的电子设备承受不了感应电动势和感生电流的冲击,从而造成电子设备的故障和损坏。最严重的后果是由于导致某一金属导体的工作失灵,从而影响整个仪表系统的工作失效。

3天然气自动化仪表系统防雷的主要措施

3.1接闪

实际上,雷击损害属于自然灾害,同时也属于外来因素对仪表系统的侵入损害。所以,解决这种侵入损害的有效治理措施就是通过外接、导流等措施的综合应用,才能真正做到对仪表系统的防护。接闪是防雷的主要措施之一,这种措施是通过仪表系统所属的建筑物防雷装置来实现的。在保护仪表系统的同时,也保护了周围的油罐等高危设施。所以,在前期设计的过程中也会将现场仪表系统和周围的高危设施进行融合接洽设计,从而起到现场整体防护的效果。

3.2均压

对雷击损害自动化仪表系统过程进行分析之后,会发现当雷电击中仪表系统后,雷击电流所经过的路径的电位会瞬间升高。当雷击电流经过路径的电位升高之后,就会与正常构件的电位形成电流差。这种瞬时的电流差通常会超过二者之间的绝缘耐受强度,从而产生的电能会对仪表系统直接造成损坏。这就是雷击对自动化仪表系统造成损坏的整个过程。罪魁祸首就是当雷击中仪表系统之后产生的瞬时的高电流。针对这一特性可以发现,如果能够成功地将这种由雷击产生的瞬时高电流疏导至自动仪表系统外,或者同时分摊给几个仪表构件,来达到与正常路径的电流差不超过正常值的效果。这样就可以有效地保护仪表系统的正常运行。均压,就是根据这种解决原理而形成的解决方案,通常在雷电天气来临之前,会将现场仪表系统中所有的属于金属导体材质的构件全部连接在一起,包括室外自动化仪表系统的金属构件和室内控制设备的金属构件。形成一个通畅的整体电路,然后在室外增加一个与仪表控制室相连的防雷接地系统。当雷电天气来临之后,自动化仪表系统遭受雷击产生的大量电流会均摊给相互连接的金属设备,这是每一个金属设备所负荷的电流是相同的,且与正常的电流值之间的电流差是绝缘耐受强度之内的数值。这些电流会通过防雷接地系统慢慢的导出,直至不再影响自动化仪表系统。在这整个过程中,自动化仪表系统的正常工作是不会受到影响的,这种完善等位电位连接已经成为天然气集输站场自动化仪表系统防雷击的主要措施。

4结语

天然气能源给我国社会发展提供了新的路径,也影响了我国社会资源的生产方式。在天然气的使用过程中,一定要注意各种各样的能够对天然气仪表系统造成威胁的因素。雷击因素已经成为影响天然气正常工作的主要因素之一。除了上述的几种解决措施之外,在实际生产过程中还可通过加装避雷针、增加仪表间的接地装置等方式最大程度的避免雷击天气对天然气自动化仪表系统的损害,保证天然气仪表系统正常运行,保证工作人员的人身安全。

参考文献:

[1]于海龙.天然气集输站场自动化仪表系统防雷分析[J].石化技术,2019,26(07):288-289.

[2]文科,蒋彬.天然气装置区仪表自控系统防雷接地分析与探讨[J].科技与企业,2015(07):232.

[3]周建华.天然气集输站智能仪表防雷分析[J].石油化工自动化,2014,50(03):73-75.

作者:陈奔泉 谭洪伟 单位:中石油管道有限责任公司西气东输分公司广东管理处

 
 
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