浅析水厂自动化控制系统及设备的防雷技术

来源:用户上传      作者:

　　【摘要】水厂的位置多数地势较高且相对偏僻，容易受到雷电的袭击，而且水厂生产过程的自动化程度也较高，如果受到雷电的袭击，必然会导致自动化控制系统和设备的损坏，因此，在水厂建设和运行过程中，应注意对自动化控制系统和设备的防雷措施的选择和应用，提高水厂的整体防雷效果。
　　【关键词】水厂系统；防雷意义；系统防雷；设备防雷
　　引言
　　大型水厂都已经引入计算机控制系统，一方面可以降低人工作业压力，一方面可以提高水厂生产自动化及运行管理的水平，从而提高水厂供水的可靠性和稳定性。然而引入计算机控制系统就意味着电气设备的增加，雷电对整个控制系统和设备的危害性也随之增加。因此，采用有效的防雷措施防止雷电袭击就成为水厂自动化控制系统建设和设计的重要内容之一，本文将就四川省泸州市某一水厂为例，浅析水厂自动化控制系统及设备的防雷技术措施。
　　一、水厂防雷措施的重要性
　　随着城市用水需求的日益发展，也促进了水厂的自动化水平提高，供水系统引入数量众多的计算机、RTU以及更多的电子设备。目前水厂的自动化控制系统已经可以帮助水厂实现更加智能化的管理。在控制终端更多的工业计算机、PLC等成为控制的基础，设备运行的现场数据采集以及控制指令的执行，都要依靠这些终端进行控制。一个水厂就是一个庞大的控制网络，智能化和自动化的完成生产，这样多的电气元件和设备都有可能受到雷电的袭击，其对瞬间过压的承载能力较低，一旦被雷电击中，就会导致由于过压、过流、脉冲等因素而损坏设备，因此必须采用措施防雷，保证水厂自动化控制系统和设备的安全。
　　二、水厂自动化控制系统的防雷措施
　　该水厂的自动化控制系统包括了加氯系统，加药系统、机组设备运行监控系统等，雷电感应或雷电波可以通过电线侵入到电源中，容易击穿设备的绝缘保护层，雷电脉冲也会对自控系统产生过电压干扰，造成信号端口的损坏。各种金属罐和金属管道等也会在接地不良的时候出现火花，而引发更加严重的故障。因此，对水厂自动化控制系统及设备应采取有效的防雷措施加以控制。
　　1、防雷措施的选择
　　首先，利用等电位接地方式防雷，如对加氯系统中的液体罐做接地处理，对整个车间作接地并设置等电位连接，再将等电位连接与防雷接系统可靠连接，对于平行交叉的各种金属管线应保持一定的距离，在净距离小于100mm的位置采用金属线跨接，跨接点的间距应小于30m；对于交叉净距离小于100mm的，在交叉的位置进行跨接。较长的金属管道在弯头、阀门、法兰盘等位置也应进行接地处理。在加氯间设置等电位连接装置，将加氯机、水射器、余氯分析仪、取样泵、等电位排、氯气回收装置等等设备都作好就近防雷接地。
　　2、线路和电源防雷
　　针对该水厂的各种报警仪器选择了屏蔽线缆，屏蔽层在两端进行接地。加氯设备，报警设备、计量装置等在进出信号线上安装信号SPD。设置最佳工作参数，使之与系统保持一致。就地PLC柜和中控室的信号传输线路均选择的是光缆，并且对加强芯和金属层进行了两端接地、对于采用铜线进行传输的信号线路，设置了屏蔽措施，屏蔽层也在两端进行了接地。
　　二、水厂自动化控制设备的防雷措施
　　1、自动化仪表的防雷
　　该水厂的自动化仪表多数为电气元件，包括压力、温度、液位等测量仪表，其中水质参数仪表包括氯分析、气体检测等等。雷电感应和雷电波产生的过电压和过电流，常常会导致变送器和其他自控设备被击穿，雷电脉冲还会引起各种仪表的感应端出现过压，而损坏信号端元件。因此在防雷措施选择上，首先选择了屏蔽措施，将各种自动化的仪表进行屏蔽，将低压配电箱到仪表之间的线路屏蔽起来，屏蔽层在两端进行等电位的接地处理。在需要保护的空间内设置屏蔽电缆，按照系统要求进行了一端接地。所以采用双层屏蔽和钢管布设，外层的屏蔽和钢管在两端和防雷区交界处做了等电位接地。其次是进行等电位连接和选择SPD电源。一方面对金属外壳和防雷装置进行等电位连接。一方面对各种自动化仪表采用SPD电源，SPD电源设备安装在前端的低压配电箱位置，并按照相关系统规范进行设置。最后是选择信号SPD，在控制器端就近安装信号SPD，对于安装在LPZ1区以及后续防雷区的控制器，由于信号跨过了防雷区，所以配置了信号SPD，并且安装在与控制器及PLC连接的信号线路上。为了达到防雷的预期效果，限制了控制器和传感器之间的距离，完善相关屏蔽措施，并且，避免在此类设备的信号线路上安装SPD装置。
　　2、工控机和PLC控制器的防雷
　　工控机往往与PLC直接相连，并通过中控室的网络柜完成数据处理，两种设备都是为自动控制服务，可编程控制器分为总PLC以及子PLC，自动控制的仪表信号往往由子PLC进行收集和控制，并汇总到总PLC上，最后传送到中控室，由工作人员操作。其防雷措施包括：接地处理，工业控制计算机和编程PLC柜就近接地；工业控制计算机和PLC柜前端配电箱安装SPD电源装置，在进出PLC的线路上安装屏蔽装置，且两端进行接地，其布置严格按照相关规范进行。进出PLC柜的信号线均采用的是光纤线缆，对于非屏蔽线缆，采用了有效的屏蔽措施，并在两端进行接地。同时安装了适应系统需求的信号SPD。工业控制计算机的信号线上采取屏蔽措施，屏蔽体一端和PLC柜或网络机柜连接，另一端和工业控制计算机连接。工业控制计算机和PLC柜或网络机柜同处于 LPZ1区内，因此线路的两端没有安装电涌保护器。
　　结束语
　　自来水厂的生产中需要借助多种自动化设备和网络设备等，其中自动化仪表、工控机、PLC等都是水厂控制的核心，加上高低压配电系统以及网络机房等，这些设备都会不同程度的受到雷电的袭击而出现故障。因此在水厂内应设置更加完善的防雷措施，利用对电位、接地、屏蔽、SPD等措施的合理运用来提高整体自控系统和设备的防雷效果，为自来水厂提供一个相对完善而安全的综合防雷系统，从而保障水厂的人员和设备的安全。
　　参考文献
　　[1]易中杰.现代防雷技术的相关措施探讨[J].科技风，2014（08）：113-114.
　　[2]冉丹婷.防雷技术实践问题探索[J].价值工程，2014（12）：250-251.
　　[3]杨时.防雷技术在水厂自动化控制系统中的应用[J].科技资讯，2012（07）：2-3.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/6/view-11997526.htm