仪表接地和接线技术

仪表接地和接线技术镇海炼化仪控部劳碶波案例焊机干扰信号引起一焦化3#机转速波动一焦化注汽改造施工电焊引起压缩机转速波动，通过现场勘察和分析，主要是仪表槽盒桥架和工艺注汽管线在同一管架上，电焊的强电信号通过管架，串到仪表槽盒，进而影响槽盒内高频低压的转速信号。措施二将进505控制器电缆把拆开，按要求将各个电缆屏蔽层分开，将转速信号屏蔽层接地和输出至电液转换器屏蔽线接地，工艺在开机至6000RPM时，现场模拟电焊试验，波动明显减少，但仍有上下150转左右波动措施一首先对505控制器的电缆槽盒进行接地；同时对505控制器进行接地，处理完成后，经试验，效果不太理想措施三将输出至电液转换器屏蔽接线浮空，现场再次模拟电焊试验，转速没有再出现波动。原因旧型号505控制器输出至电液转换器屏蔽接线端（5）与控制器5V工作电压的负端相连。转速信号屏蔽接线端（23和26）与转速信号负端（22和25）内部分别相连，而并非控制器的接地端子相连，这样，该信号屏蔽线的干扰信号就会影响转速信号。转速信号的屏蔽线实际并未接地，施工单位在安装时将505控制器所有屏蔽线接在一起打把，导致各个屏蔽线相互连通。信号屏蔽问题石油化工仪表接地设计规范(SH/T3081-2003)2.2.4中规定，仪表工作接地的原则为单点接地，信号回路中应避免产生接地回路，如果一条线路上的信号源和接收仪表都不可避免接地，则应采用隔离器将两点接地隔离开。欧盟的EMC（接地和电磁兼容性）中的条例和标准：如果信号线的配置带有高频感应，应采用双侧电缆屏蔽接地，如果信号线较长：除了沿电缆方向进行双侧地连接以外，还要有间隔10到15m的附加的接地点解决一焦化3#机转速波动中措施三是把输出至电液转换器屏蔽接线浮空。采用浮地方式解决干扰逻辑地和模拟地与其他接地处理混乱，导致在地线上产生不等电位分布，影响计算机工作逻辑地电位的干扰极易引起影响计算机地逻辑运算和数据存储，造成速据混乱、程序跑飞和死机。模拟地电位的分布将导致测量精度地下降，引起对信号测控的失真和误动作。目前一些计算机系统采用浮地方式，把模拟地和逻辑地屏蔽浮置起来，与外界隔离，不接大地，是计算机抗干扰设计的一大进步，设备电缆屏蔽的地连接在机柜中的屏蔽的模拟测量电路接地点通常位于机柜出口的一侧以防止高强度的干扰,电缆两端的屏蔽都要接地在封闭楼宇内，机柜外部的模拟测量电路如果只需应对容性干扰，可采用单一电缆屏蔽地连接如果信号线的配置带有高频感应，应采用双侧电缆屏蔽接地如果信号线较长：除了沿电缆方向进行双侧地连接以外，还要有间隔10到15m的附加的接地点欧盟的EMC电缆屏蔽接地的指导方针下面的表格说明了如何根据设备的具体情况把电缆屏蔽和地进行连接电缆屏蔽地连接效果和优点限制在电缆的两端都进行接地非常有效对外部干扰(高频和低频)非常有效，对电缆中的谐振频率也有很好的屏蔽效果在电缆和地之间没有电位差使输入不同类型信号的电缆能够正常布线能够很好地抑制高频干扰对于较长电缆(长于50m)伴随着强干扰场的高频信号中，会感应出地端故障电流。不同地连接的效果只在电缆的一端进行地连接（一般的屏蔽效果）可以保护绝缘线(仪表变压器，...)不受低频电场的影响可以避免蜂鸣现象(=低频干扰)对由高频电场引起的外部干扰无效由于天线效应，屏蔽可能会引起共振。这就意味着干扰比没有屏蔽的时候还要强!在未接地一端，屏蔽物和接地点之间有电位差；如果发生接触会带来危险！没有接地的屏蔽（不推荐）对屏蔽容性耦合有效对外部干扰无效(包括所有频率)对磁场无效屏蔽物和接地点之间存在电位差；如果发生接触会带来危险！对于较长的被屏蔽的线路，推荐使用沿电缆方向的间隔为10到15m的若干附加接地点：在实际应用中,对信号电缆采用何种方式的接地处理,需要根究具体的现场情况来分析和选用对低频信号在无强电磁场影响下一般采用屏蔽层单端接地的方式,优点是在屏蔽层上无环流电流,但对高频电场干扰无效,有天线效应和电位差对高频信号易采用双端接地的方式,如各类总线型网络,同轴网络等,优点是对高频干扰和低频干扰非常有效,最好两接地点是等电位连接,可消除环流电流仪表输出是恒流型的4-20MA模拟量信号,一般情况下屏蔽线中的环流对其无影响本特利3300到3500信号屏蔽接地的改进3300系统：就地电缆的屏蔽层与公共（COM）端相连接3500系统：就地电缆屏蔽层与监测系统上屏蔽层端子相连采用浮地的控制系统干扰源和干扰方式自然和技术干扰源自然干扰源：雷击，大气和宇宙，静电放电技术干扰源:被突变电流干扰的可控硅控制器，开启或者关闭高功率设备，高频发生器，发射器，烤箱，局部振荡器，窄频和宽频干扰源窄频干扰源带有离散频率的信号：无线电广播设备以及业余无线电发射设备，发射和接收设备，雷达站，工业高频发生器，微波设备，动力电流，焊接机械，声音或固定电台信号接收器，超声波设备，功率转换电路宽频干扰源具有传导和辐射干扰变量的宽带干扰源：电机，断路器(电力开关)，半导体控制电路，开关设备(继电器，接触器)，静电放电，大气放电，电晕放电，核子放电导体干扰源和电源干扰源传导感应涉及到金属导体(金属线或者导电结构)，变压器，线圈以及电容器。因为导体在工作的时候也可视为有效的天线设备，所以这些干扰信号也可以转换为辐射干扰信号，反之亦然,荧光管水银弧光灯换向器断路器触点、继电器电源开关直流电源电晕放电真空吸尘这些干扰源中，很多都是和干线电源相连。它们各自的干扰变量会发送到电源网络，并从那里传递出去。所以说，电源网络自身也会成为连续和间歇干扰信号的来源。辐射干扰变量的干扰源所有产生高频信号并且其部件在工作中有可能用作天线的设备看作潜在的干扰源来源：射频外科设备自动调温器接触器(电弧)电机电弧电路直流电源荧光管电弧半导体多路器干扰的感应原理干扰源耦合敏感设备干扰干扰干扰变量到敏感设备的耦合过程可以通过多种方式来实现�电流的方式：通过正常的电路进行耦合�电容的方式：通过电场进行耦合�电感的方式：通过磁场进行耦合�电磁波或者辐射感应：通过电磁场进行耦合原理：通过在电路中制造一个感性耦合，来实现输入导体和返回导体之间的变换，这样一来，就可以抑制干扰信号。在连续性导体环路中的感应电压，其相位变化了180度，从而使得彼此间相互抵消。随着环数的增加，变换的效果变得更为明显。如果能达到30/m的环数，效果就会很不错抑止干扰方法双绞线作用：低电平信号线，当周围有磁场干扰源存在时，有很好的抑制磁场干扰作用。4类信号(干扰的)电缆和2类信号(轻度敏感的)电缆必须以直角进行交叉接地功能消耗干扰电流�阻止耦合�在特定的电位下保持屏蔽接地分类仪表及控制系统保护接地工作接地本质安全系统接地防静电接地防雷接地保护接地保护接地(也称为安全接地)，是为人身安全和电气设备安全而设置的接地。仪表及控制系统的外露导电部分，正常时不带电，在故障、损坏或非正常情况时可能带危险电压，对这样的设备，均应实施保护接地。石油化工仪表接地设计规范(SH/T3081-2003)：低于36V供电的现场仪表，可不做保护接地,但有可能与高于36V电压设备接触的除外仪表及控制系统工作接地信号回路接地仪表信号回路接地，通常以直流电源负极为参考点，并接地。信号分配均以此为参考，如5V或24V电源负端，特别两仪表之间以电压作为信号传输的情况，必须有个公共地。如果信号是隔离的，可以不接地。还有以4－20MA电流恒流形式传输的信号，大多不接地，我们现在使用的这类仪表比较多。在对称工作电路中，参考地的输出线和返回线是分开的。电路和参考地之间用第三根线进行连接，这样就使对称电路成为三线系统。正常信号通过输出线输送到设备，并通过返回线返回。通过对称连接，可以使很多干扰得以降低，这也是为什么对称连接经常被采用的原因。典型的对称电路：测量系统中设备之间的连接,数据线路(RS422/RS485)的连接。在不对称工作电路中，电路和大地参考平面相连。需要的信号通过单一的线路传送到设备，并从大地参考平面返回，所有通过同轴电缆的连接都是不对称连接屏蔽接地如果在进行空间安排时，因为某些原因，无法将敏感设备和干扰源的距离设置得足够远，就需要进行屏蔽。屏蔽物是安放在干扰源和敏感部件之间的一个金属部件。它影响到干扰源和设备之间的电磁场分布，进而最大限度地降低耦合。几种可用的屏蔽类型：电缆屏蔽、通过机座屏蔽、房间屏蔽、使用隔离板进行屏蔽。屏蔽效果取决于屏蔽物的共有阻抗。共有阻抗必须尽可能地小，这样才能获得良好的屏蔽效果。共有阻抗越小，泄漏电流就会越大。本安系统接地齐纳式安全栅在电路中采用快速熔断丝,限流电阻或限流二极管。对输入的能量进行限制,从而限制输到危险场所的能量,为此必须要有非常可靠的接地系统,把从安全区域传到危险区域的大能量通过接地系统泄放到大地。设计中安全栅柜本安地规定接地电阻要小于1欧姆。采用隔离式安全栅的本质安全系统，不需要专门接地。防静电接地静电电荷和放电过程的产生：计算机、中央控制和操作设备经常安放在带有绝缘地板的房间内。干燥的天气和相对较低的湿度，会导致操作人员身上产生较多的静电电荷，如果你穿橡胶底的鞋走在由另一种材料(人工合成的绝缘材料)做成的绝缘地毯上，就会在鞋底产生过量的电荷，人体可以被看作是导体，在鞋底积累的电荷的作用下，人体内就会积累起感应电荷，也就是阳极和阴极电荷被分开。这些电荷会越积越多。如果此时人体触碰了金属物体或者设备，就会产生带有强电流脉冲的放电火花，放电的强度和静电电荷数量的平方成正比。这些电荷会通过设备放电，从而引起设备的损坏。安装DCS,PLC,SIS等设备的控制室、机柜室、过程控制计算机的机房，应考虑防静电接地。室内的导静电地面、活动地板、工作台等应进行防静电接地。己经做了保护接地和工作接地的仪表和设备，不必再另做防静电接地。防雷接地雷击保护系统为了保护车间设备和人员免受雷击的伤害。一个拥有仪表控制系统的楼宇中，雷击保护系统可分外部和内部雷击保护，在外部雷击保护中，安装的避雷末端把雷击电流通过合适的大地连接系统释放到大地中去。内部雷击保护是采用过电压保护，针对雷击以及在金属部件和电气中的电磁场所产生的影响而采取的措施。其中主要涉及到为了实现等电位连接和过电压保护而采取的措施。当仪表及控制系统的信号线路从室外进入室内后，需要设置防雷接地连接的场合，应实施防雷接地连接。仪表及控制系统防雷接地应与电气专业防雷接地系统共用，但不得与独立避雷装置共用接地装置,也就是外部雷击保护系统共用接地装置。仪表及控制系统防雷接地应与电气专业防雷接地系统共用，其工频接地电阻不应大于10Ω。但不得与独立避雷装置共用接地装置。所有进出系统的需要保护的线路，都必须通过火花隙或者保护设备(避雷器)直接连到大地连接系统。这样一来，一旦发生了雷击，遭受雷击的系统，其电位会暂时升高，但是在系统内却不会产生危险的电位差。接地连接方式保护接地方式仪表及控制系统的保护接地应接入电气专业的低压配电系统接地网。控制室用电应采用TN-S系统。整个系统中，保护线PE与中线N是分开的,防止N线带电。仪表电缆槽、电缆保护金属管应做保护接地，可直接焊接或用接地线连接在附近已接地的金属构件或金属管道上，并应保证接地的连续和可靠，但不得接至输送可燃物质的金属管道。仪表电缆槽、电缆保护金属管的连接处，应进行可靠的导电连接。仪表及控制系统的保护接地系统应实施等电位连接。仪表信号用的恺装电缆应使用销装屏蔽电缆，其恺装保护金属层，应至少在两端接至保护接地。仪表及控制系统保护接地的各接地干线应汇接到保护接地汇总板，再由保护接地汇总板经接地干线接到总接地板上。当保护接地汇总板和总接地板合用时，保护接地的各接地干线直接接到总接地板上。仪表及控制系统交流供电中线的起始端应经保护接地干线接到总接地板上。不准保护接地和保护接零同时使用,当绝缘损坏碰壳时，接地电流不足以使大容量的保护装置动作，而使设备外壳长期带电。是有专用保护零线(PE线)，即保护零线与工作零线(N线)完全分开的系统；爆炸危险性较大或安全要求较高