輸油管道自動(dòng)化儀表接地形式研究

張士琦　陳速　董文豪

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，輸油氣管道的自動(dòng)化控制程度也越來越高，自動(dòng)化儀表作為最基礎(chǔ)的自動(dòng)化控制最重要的組成部分，自動(dòng)化儀表的成功應(yīng)用，為輸油管道自動(dòng)化控制系統(tǒng)的安全、可靠提供了技術(shù)保障。自動(dòng)化儀表接地方式的選擇及連接是保證自動(dòng)化儀表的重要手段。本文分析了自動(dòng)化儀表的特性，闡述了在不同條件下的接地防護(hù)，給出了接地的理念、接地的詳細(xì)方式，以及自動(dòng)化儀表設(shè)備的管理建議。

關(guān)鍵詞：輸油管道自動(dòng)化儀表接地形式研究

輸油管道自動(dòng)化儀表接地形式的研究對于石油工業(yè)發(fā)展具有十分重要的意義。我國石油領(lǐng)域?qū)斢凸艿雷詣?dòng)化儀表接地形式有了一定的研究和經(jīng)驗(yàn)，且其在實(shí)際的儀表中也取得了很大的成就。然而，隨著我國石油領(lǐng)域的不斷發(fā)展壯大，現(xiàn)有的對輸油管道自動(dòng)化儀表接地形式的研究，已經(jīng)不能滿足石油領(lǐng)域發(fā)展的需求。因此，加強(qiáng)對輸油管道自動(dòng)化儀表接地形式的重視和研究，對于促進(jìn)我國石油領(lǐng)域的發(fā)展和進(jìn)步十分重要和必要。

一、輸油管道自動(dòng)化儀表的特點(diǎn)

石油管線的控制主要有壓力、溫度、流量、液位及成分5大參數(shù)，這些參數(shù)的測量與控制是由自動(dòng)化儀表、控制系統(tǒng)及執(zhí)行器等組成的自動(dòng)化系統(tǒng)完成的，其作用相當(dāng)于人的眼、耳、神經(jīng)系統(tǒng)、大腦及手腳等感知器官。有它的存在我們才能時(shí)時(shí)準(zhǔn)確的掌握整個(gè)管道壓力的高低，輸送介質(zhì)的冷熱，儲(chǔ)油罐是滿是空，以及輸送介質(zhì)成分是否滿足工藝需求等；有了這些反饋信號(hào)的存在，我們才能對實(shí)際工況及下一步的操作做出準(zhǔn)確判斷，是調(diào)壓還是調(diào)溫，是開閥還是關(guān)閥，是停泵還是啟泵。正是由于自動(dòng)化儀表本身的重要性，才使得我們對自動(dòng)化儀表系統(tǒng)的安全性以及可靠性更加重視。滿足自動(dòng)化儀表在復(fù)雜工況下的各種接地要求，是保證其安全的必要手段。

二、自動(dòng)化儀表具體安裝方式

以其自身多個(gè)方面的優(yōu)勢，輸油管道自動(dòng)化儀表被廣泛的應(yīng)用在石油領(lǐng)域中。然而，在實(shí)際自動(dòng)化儀表的具體安裝過程中，卻十分復(fù)雜。輸油管道自動(dòng)化儀表有不同的接地形式，需要根據(jù)對其講行具體分析，從而選擇不同的方式。

1.保護(hù)接地。我們認(rèn)為36V供電的現(xiàn)場儀表，可不做保護(hù)接地，高于36V電壓的設(shè)備或可能與高于36V電壓設(shè)備接觸的設(shè)備都應(yīng)當(dāng)做保護(hù)接地。接地線應(yīng)當(dāng)為接地分干線，截面積可選擇4～16mm2，而接地系統(tǒng)的導(dǎo)線應(yīng)采用多股絞合銅芯絕緣電線或電纜，即經(jīng)常在施工中使用的黃綠接地線。

2.防雷接地。只有安裝了現(xiàn)場雷電浪涌保護(hù)器才需要進(jìn)行防雷接地。而不加裝現(xiàn)場雷電浪涌保護(hù)器的儀表則可以不做防雷接地。按照防雷端子的自身特點(diǎn)，現(xiàn)場儀表的雷電浪涌保護(hù)器應(yīng)與電氣專業(yè)的現(xiàn)場防雷電感應(yīng)的接地排相連。雷電浪涌保護(hù)器內(nèi)部除了電源與信號(hào)接線外、還有一端需要接到儀表內(nèi)部的接地端即Ground端。雷電浪涌保護(hù)器通過外殼接地即可，不需要單獨(dú)設(shè)置接地柱。在現(xiàn)場安裝中外殼接地的理念有兩種：一是外殼通過銅線直接與電氣專業(yè)露出地面的扁鋼進(jìn)行連接；二是外殼間接通過防暴密封接頭、撓性管、保護(hù)管的接地而達(dá)到接地的目的。這兩種連接方式完全能夠滿足防雷接地的要求。

3.防靜電接地。做了保護(hù)接地和工作接地的儀表和設(shè)備，不必再另做防靜電接地。電氣保護(hù)接地線可用作靜電接地線。在已經(jīng)有保護(hù)接地的情況下，就不必再做防靜電接地，但是對于36V以下設(shè)備未接保護(hù)接地的仍需要防靜電接地。在有防雷接地要求時(shí)只需要做防雷接地，如果室內(nèi)設(shè)備或者不需要防雷接地的設(shè)備，需根據(jù)要求對其進(jìn)行防靜電接地或保護(hù)接地。

三、站場內(nèi)有區(qū)域陰保電流的接地保護(hù)

站場內(nèi)若有區(qū)域陰保電流，就要考慮到現(xiàn)場設(shè)備及儀表在接地時(shí)，是否會(huì)對陰保電流造成泄漏、是否會(huì)增加陰極保護(hù)設(shè)備的能耗。目前，電氣專業(yè)所作的接地網(wǎng)主要以銅、扁鋼以及鋅包鋼構(gòu)成。從陰保專業(yè)的角度來看，以銅或扁鋼材料為接地體，其電流損失會(huì)非常大，那么可能造成陰保電流的泄漏，以至于其它管段得不到保護(hù)。就接地體為鋅包鋼而言，在金屬元素活性表中越向前的越活潑，也就是說在發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，首先腐蝕的應(yīng)當(dāng)是活性大的金屬，鋅在土壤中的電位為-1.1V而加載陰保電流時(shí)的電壓為-1.2V或-l.5V，那么當(dāng)儀表接地體為鋅包鋼時(shí)，通電電流與陰保電流基本上沒有電勢差，因此陰保電流的損失會(huì)非常小或者沒有。在以接地體為鋅包鋼的前提下可以說儀表可以以任何一種復(fù)合標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范的形式去接地，而不必考慮到對于陰保電流的影響。自動(dòng)化儀表的接地方式與站場內(nèi)無區(qū)域陰保電流的接地方式相一致。如果儀表電氣的接地網(wǎng)不是以鋅包鋼為材料的，那么儀表應(yīng)當(dāng)怎樣去接地呢。首先針對現(xiàn)場儀表的種類，來做具體接地的區(qū)分：

1.對于所有用法蘭連接的設(shè)備來講，從法蘭處做到絕緣，使用絕緣墊片和帶絕緣護(hù)套的螺栓，通過這樣的連接，可以使陰保電流直接在法蘭連接處截止。在這樣的安裝方式下儀表的保護(hù)接地、防雷接地等均可滿足要求。但是這樣的連接方法也存在一定不足，如在初期投入成本較高，并且在大壓力下，絕緣墊片可能不滿足要求。

2.對于壓力檢測設(shè)備，可以采用在引壓管上安裝絕緣接頭的引壓方式安裝，這樣也能夠?qū)x表與管線隔離開，達(dá)到絕緣的效果，防止陰極保護(hù)電流的泄漏。

3.對于插入式溫度檢測原件的連接，可以分為兩種方式：螺紋連接的可以在螺紋連接處加裝絕緣接頭，由于此時(shí)絕緣接頭安裝在套管上端并不承壓，因此絕緣接頭對壓力等級(jí)并無太多要求。

四、自動(dòng)化儀表設(shè)備管理工作

自動(dòng)化儀表設(shè)備的規(guī)劃、采購、安裝等階段的管理工作，是自動(dòng)化儀表設(shè)備發(fā)揮作用的保證。必須要做好自動(dòng)化儀表的規(guī)劃工作，“什么地方用，干什么用”都要有一個(gè)充分的了解，需要采購什么類型的設(shè)備，所選類型是否符合安全標(biāo)準(zhǔn)，是否符合經(jīng)濟(jì)合理的原則都要做到心中有數(shù)。

自動(dòng)化儀表在安裝完畢驗(yàn)收合格后，進(jìn)入設(shè)備的調(diào)試使用階段，是自動(dòng)化儀表設(shè)備管理中最重要的階段，要根據(jù)使用環(huán)境以及功能的不同，對自動(dòng)化儀表設(shè)備進(jìn)行管理維護(hù)。要嚴(yán)格按照設(shè)備的使用說明進(jìn)行操作，要使所測量的數(shù)據(jù)處于量程范圍之內(nèi)，保證設(shè)備的準(zhǔn)確性。

對設(shè)備每次的故障做好記錄，分析總結(jié)故障原因，找出應(yīng)對的措施，降低設(shè)備的故障率。

通過上述分析可知，無論是輸油管道自動(dòng)化儀表的哪一種接地形式，都是一項(xiàng)比較復(fù)雜的研究，其中的步驟很多，每一個(gè)步驟都不容有差錯(cuò)。然而，輸油管道自動(dòng)化儀表接地形式的研究雖然十分重要，但是也不能忽視了自動(dòng)化儀表設(shè)備的管理工作，筆者對于自動(dòng)化儀表設(shè)備的管理工作進(jìn)行了一定的探索，希望可以有利于自動(dòng)化儀設(shè)備管理工作的提高

結(jié)語：輸油管道自動(dòng)化儀表接地形式的理論研究和應(yīng)用，為輸油管道自動(dòng)化儀表的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供了可靠的保證。對輸油管道自動(dòng)化儀表接地形式的進(jìn)一步研究，不僅有利于接地形式的進(jìn)一步提高，更有利于我國石油工業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。

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