工廠儀表系統(tǒng)的接地

王增國(guó)　王永旺　陳東　劉瑞平

摘 要：隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展提高，也在很大程度上推動(dòng)了工廠儀表領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)程，所以，本文主要立足于工廠儀表系統(tǒng)的接地，展開(kāi)了深入的研究與分析，以此期望為我國(guó)今后在對(duì)于工廠儀表系統(tǒng)的接地問(wèn)題上，提供一些參考性的建議。

關(guān)鍵詞：工廠儀表；系統(tǒng)接地；分析總結(jié)

引言

工廠儀表系統(tǒng)，自身本來(lái)就具有較高的復(fù)雜性，也是作為一種針對(duì)于不同的信號(hào)在進(jìn)行采集、處理、檢測(cè)等方面系統(tǒng)，那么這也就意味著，一定要確保自身的安全以及穩(wěn)定性的。而儀表系統(tǒng)在整個(gè)儀表系統(tǒng)自身的安全以及穩(wěn)定性上面，是起到了絕對(duì)性的影響作用，工廠儀表系統(tǒng)往往也是當(dāng)作為一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)，而這種現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)，又決定了自身的基地?zé)o定式，是一定需要依照于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的情況來(lái)進(jìn)行安排考慮的。

1儀表系統(tǒng)的保護(hù)接地

在針對(duì)于儀表系統(tǒng)的保護(hù)接地方面，又可以將其稱之為安全接地，其主要發(fā)揮的作用，就是盡可能的避免出現(xiàn)因?yàn)橄嚓P(guān)儀表設(shè)備的外殼自身帶有一定的電流，從而嚴(yán)重的致使于相關(guān)工作人員的身體傷害。儀表設(shè)備外殼帶有電的主要原因可能是：（1）整個(gè)儀表系統(tǒng)自身，發(fā)生了電氣故障，可能是自身的絕緣性不強(qiáng)或者是電源線碰到外殼等。（2）在除于無(wú)靜電防范措施的過(guò)程當(dāng)中，是會(huì)容易形成靜電的累積的。圖1.保護(hù)接地的主要原理。

在處于無(wú)接地線的過(guò)程當(dāng)中，相關(guān)的設(shè)備外殼自身所存有的電壓，是要明顯的高過(guò)于安全電壓65V的，這也就會(huì)嚴(yán)重的導(dǎo)致出現(xiàn)人員觸電事故的發(fā)生。有接地線ae過(guò)程時(shí)的相關(guān)電源線設(shè)備的外殼電壓則是為：Vs=IR，在此公式當(dāng)中，I主要表示為發(fā)生故障的漏電電流。R則是代表為保護(hù)接地線電阻。在基于這里的發(fā)生故障的漏電電流上，是不會(huì)大于相關(guān)斷路器所額定的電流值，通常情況表來(lái)講，對(duì)于保護(hù)接地線電阻的電流值要求上是較小的。在大約為1 之下，那么對(duì)于Vs就能夠很好的被控制在安全電壓之下的。在基于電源浮空系統(tǒng)當(dāng)中，也就是圖1當(dāng)中的無(wú)電源接地線pe的過(guò)程時(shí)，那么此公式則為：Vs=I（R+Re）。在此公式當(dāng)中，Re主要表示為，儀表系統(tǒng)接地線電阻。

目前來(lái)看，一些發(fā)達(dá)國(guó)家的相關(guān)設(shè)備制造商，來(lái)進(jìn)行制造的過(guò)程當(dāng)中，都會(huì)要求Re是一定要低于1 的，但是對(duì)于Vs的要求上，仍是可以人為控制在安全的電壓之下的，儀表設(shè)備的外殼的靜電累積的主要原因則是有以下幾方面：1.靜電的感應(yīng)以及沉積。圖2.為靜電感應(yīng)原理。

依照于圖2可以看出，點(diǎn)場(chǎng)源A在對(duì)于整個(gè)儀表的設(shè)備外殼感應(yīng)電容上則為C，儀表設(shè)備的外殼對(duì)于地感應(yīng)電容則是C2，，電場(chǎng)源A對(duì)地電壓則是為U，那么儀表設(shè)備外殼對(duì)于整個(gè)地電壓的Vs則表示為：Vs=C2U/（C1+C1），盡管在此公式當(dāng)中的C1以及C2很小，通常情況來(lái)講，實(shí)測(cè)只是在10-8F數(shù)量級(jí)，但是，在其其中，仍然是有：0

儀表的外殼與自身帶有靜電的物體，在實(shí)際發(fā)生接觸的過(guò)程當(dāng)中，就會(huì)嚴(yán)重的使得靜電不斷的沉積，例如：空調(diào)的出風(fēng)口下的儀表外殼上面，就會(huì)因?yàn)榕c著一些自身帶有電離以及電荷的空調(diào)出風(fēng)之間進(jìn)行緊密的接觸，如果，當(dāng)整個(gè)儀表的外殼對(duì)于大地的絕緣電阻處于較高的過(guò)程當(dāng)中，也是能夠不斷的產(chǎn)生靜電的累積問(wèn)題的。

通常情況來(lái)講，靜電電勢(shì)是需要通過(guò)使用相關(guān)的靜電測(cè)量?jī)x，來(lái)對(duì)其的數(shù)值進(jìn)行測(cè)定的，一般都是會(huì)高達(dá)值幾千甚至于幾十千伏。但是，盡管由于儀表的外殼對(duì)于地電容的10-8F數(shù)量級(jí)以下的，自身的儲(chǔ)能也僅僅只是停留帶10-4J數(shù)量級(jí)上面，并不能夠直接對(duì)人類(lèi)造成嚴(yán)重的觸電傷害，但是一些國(guó)外較為發(fā)達(dá)國(guó)家，則是有相關(guān)的人員認(rèn)為，是需要將此種類(lèi)型的觸點(diǎn)事故加強(qiáng)重視的，認(rèn)為這樣的事故是會(huì)嚴(yán)重的導(dǎo)致相關(guān)人員短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)失控，可能觸碰到更高的電源電壓，造成了第二次傷害事故的發(fā)生。這里如果儀表外殼進(jìn)行有效的接地，那么就能夠?qū)⒆陨硭嬖诘撵o電荷，有效的泄如到地表當(dāng)中，也是能夠在最大限度上避免出現(xiàn)靜電累積的問(wèn)題。主要是由于對(duì)發(fā)生故障的地線電阻以及載流量上進(jìn)行充分的考慮，通常情況來(lái)講，相關(guān)的儀表設(shè)備的制造商家，對(duì)該設(shè)備當(dāng)中的保護(hù)接地線，是有著不同程度上的截面積以及連接阻抗等方面的實(shí)質(zhì)要求的。

在對(duì)于一些設(shè)備保護(hù)地線當(dāng)中，是應(yīng)該對(duì)其走線進(jìn)行分開(kāi)的，在入地之前匯總?cè)氲?，在?shí)際使用非浮空電源的相關(guān)用電設(shè)備過(guò)程時(shí)，是會(huì)采取使用接零保護(hù)的，而這樣就會(huì)導(dǎo)致，在實(shí)際進(jìn)行運(yùn)行工作的過(guò)程當(dāng)中，極其容易出現(xiàn)電源領(lǐng)線接地開(kāi)落或者是發(fā)生零線搭接上一些其他線的故障問(wèn)題，這樣是會(huì)在很大程度上提升，整個(gè)領(lǐng)先自身的電勢(shì)的，從而使得相關(guān)的接零設(shè)備自身的外殼上，存在了高電壓的情況，所以，不管是在使用的那種類(lèi)型的電源上來(lái)看，都一定要增強(qiáng)使用具有專(zhuān)門(mén)性的保護(hù)地線系統(tǒng)的重視度。

2儀表本質(zhì)安全接地

這里主要是因?yàn)楦鱾€(gè)工廠自身所處于的環(huán)境來(lái)看，都是具有較高的復(fù)雜以及危險(xiǎn)性的，所以，通常情況都是會(huì)要求各個(gè)工廠的現(xiàn)場(chǎng)儀表是一定要確保為Exia級(jí)本質(zhì)安全型式的，與此同時(shí)，還要求了各個(gè)工廠在對(duì)于安全、危險(xiǎn)區(qū)域當(dāng)中的相關(guān)儀表設(shè)備之間，是一定要確保為其加裝安全柵欄或者是隔離器等方式，從而在對(duì)于有效的實(shí)現(xiàn)。在進(jìn)行安全柵欄接地的實(shí)際工作當(dāng)中，也是需要在最大限度上，滿足于儀表本安接地所提出的各種實(shí)質(zhì)要求，只有真正的做到這點(diǎn)，才能夠很好的將工廠的現(xiàn)場(chǎng)儀表自身的安全級(jí)別定位在Exia級(jí)上。

要想真正的將本質(zhì)安全實(shí)現(xiàn)好，就一定要增強(qiáng)需要一個(gè)良好、有效的本安接地的重視度，Exia級(jí)本質(zhì)安全是一定要保證儀表回路即時(shí)在處于2個(gè)故障點(diǎn)發(fā)生的過(guò)程當(dāng)中，那么對(duì)于儀表回路當(dāng)中，依然是不會(huì)在危險(xiǎn)的區(qū)域當(dāng)中，產(chǎn)生點(diǎn)燃火花。那么在基于這個(gè)回路當(dāng)中，假設(shè)出現(xiàn)了儀表回路在現(xiàn)場(chǎng)當(dāng)中，碰到了大地故障的過(guò)程時(shí)，如果接下來(lái)在發(fā)生回路正線在安全區(qū)碰高壓電壓的第二個(gè)故障過(guò)程當(dāng)中，如果這時(shí)的相關(guān)安全柵欄為能夠切實(shí)的進(jìn)行接地，那么就會(huì)設(shè)有一個(gè)良好的SE線，此時(shí)，如果安全柵欄當(dāng)中的保險(xiǎn)絲F在被熔斷的前期，是由整個(gè)工廠現(xiàn)場(chǎng)的故障接地位置逐漸的形成回路。

在針對(duì)于安全柵欄自身的無(wú)極性的AC型過(guò)程當(dāng)中，與之前充分滿足實(shí)現(xiàn)本安原理之間，是存在著某種程度上的共同性，主要是被應(yīng)用在檢測(cè)相關(guān)離散信號(hào)儀表回路當(dāng)中的隔離器當(dāng)中，雖然，在這里還沒(méi)有確實(shí)的進(jìn)行本安接地，但是由于自身又是作為一個(gè)良好的用電設(shè)備，也是需要將其考慮在保護(hù)接地當(dāng)中的。

3儀表系統(tǒng)工作接地

在針對(duì)于這點(diǎn)上來(lái)看，儀表系統(tǒng)工作接地，又可以將其稱之為信號(hào)地或者是直流地，其主要發(fā)揮的作用，就是給相關(guān)的儀表信號(hào)的處理系統(tǒng)，為其及時(shí)的提供一個(gè)較為準(zhǔn)確有效的信號(hào)，這樣就能夠在很大程度上避免，因?yàn)槎喾N不同的部件之間，在進(jìn)行傳遞的過(guò)程當(dāng)中造成了失真的現(xiàn)象發(fā)生。圖3.儀表以及控制接地系統(tǒng)接地聯(lián)結(jié)示意圖。

相關(guān)發(fā)射部件的I，與之相對(duì)應(yīng)的儀表系統(tǒng)地上則是有著V1的共模干擾電勢(shì)，根據(jù)接收的部件2顯示來(lái)看，與之相對(duì)應(yīng)的儀表系統(tǒng)地上，則是有著V2的共模干擾電勢(shì)。那么當(dāng)部件1在對(duì)部件2進(jìn)行電平信號(hào)發(fā)送的過(guò)程當(dāng)中嗎，那么這里的接收部件2，自身所能夠接收到的信號(hào)電平則是為Vr=Vs-（V2-V1），當(dāng)發(fā)送部件1以及接收部件2，都能夠接受到本地信號(hào)SG的過(guò)程時(shí)，那么這里的V1是會(huì)等于V2，針對(duì)于當(dāng)處于這種情況之下，信號(hào)在進(jìn)行傳遞的過(guò)程當(dāng)中，則是不存在失真的問(wèn)題。站在整個(gè)信號(hào)電路的角度上來(lái)看，干擾電勢(shì)自身的存才本身就具有較高的客觀性，一個(gè)較為良好、有效的信號(hào)接地，是能夠在很大程度上抑制相關(guān)的干擾問(wèn)題的，通常情況來(lái)講，儀表系統(tǒng)在實(shí)際進(jìn)行工作的過(guò)程當(dāng)中，主要是將接地當(dāng)中的模擬以及數(shù)字信號(hào)，兩者之間進(jìn)行有效的區(qū)分，尤其是針對(duì)于一個(gè)具有高頻的數(shù)字信號(hào)上面，更多是會(huì)采取使用，多處就近與著相關(guān)接地線之間進(jìn)行有效連接的基本原則來(lái)對(duì)其進(jìn)行充分的考慮以及分析的。

在針對(duì)于信號(hào)地線的選擇使用上，多數(shù)都會(huì)利用自身表面阻抗性較小的導(dǎo)線，例如：鍍金或者是銀材質(zhì)的扁導(dǎo)線。針對(duì)于模擬信號(hào)地以及一些自身具有較低頻的數(shù)字信號(hào)來(lái)看，通常都是會(huì)采取使用到的是單處入地。但整個(gè)儀表信號(hào)地當(dāng)中，一般都是會(huì)涉及到，一些儀表自身系統(tǒng)當(dāng)中電路板級(jí)的相關(guān)電路結(jié)構(gòu)上面，所以，這也就導(dǎo)致了一些制作儀表設(shè)備的相關(guān)商家，不用將信號(hào)地考慮在其中。

此外，還需要加強(qiáng)注意的一點(diǎn)就是，儀表系統(tǒng)的電源接地環(huán)節(jié)上的重視，為了能夠在最大限度上確保，工廠儀表系統(tǒng)自身是一直處于一種穩(wěn)定、安全、有效的狀態(tài)下來(lái)進(jìn)行工作的，那么對(duì)于工廠的儀表系統(tǒng)電源上，就一定要盡可能的避免使用浮空式的電源，主要是因?yàn)椋谡麄€(gè)工廠儀表電源當(dāng)中的一些中性線上，通常都是由每個(gè)電源接地線單獨(dú)與整個(gè)工廠儀表系統(tǒng)之間進(jìn)行連接的，這樣做也是為了能夠切實(shí)的滿足實(shí)現(xiàn)接地所對(duì)其提出的要求。

4結(jié)語(yǔ)

只有真正的增強(qiáng)對(duì)于我國(guó)各個(gè)工廠儀表系統(tǒng)的接地重視度，才能夠更好的提升我國(guó)各個(gè)工程儀表系統(tǒng)自身的穩(wěn)定、安全以及高效性。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊斌，李銳，王曉峰，高立斌.天然氣處理廠儀表自控系統(tǒng)防雷接地分析與探討[J].石油化工應(yīng)用，2012（04）：100-102.

[2]程鵬，范玉濤，文遠(yuǎn)靜，高昌保，文四名，袁良.一種新型工廠儀表快速接地在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)中的應(yīng)用[J].石油化工自動(dòng)化，2016（02）：75-76.

[3]崔巍，孫式偉，朱迎春.工廠儀表本安防爆技術(shù)及接地其在化工現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用[J].可編程控制器與工廠自動(dòng)化，2006（03）：139-141+121.

[4]王文漢，王曉飛，李東，王艷林.工廠儀器儀表接地電阻測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2008（31）：146-147+143.

[5]張朝暉，徐瑋瑛.工廠電儀表控制系統(tǒng)機(jī)柜接地連接方式[J].化工自動(dòng)化及儀表，2013（08）：1057-1058.