宋余祥++齊曉光

[摘 要]儀表接地的目的主要有兩個(gè)，其一是保護(hù)設(shè)備和人身的安全，其二是防止外界干擾對(duì)設(shè)備正常運(yùn)行的影響。實(shí)際工作中，由于各種原因，存在著接地上面的錯(cuò)誤和隱患，造成各種故障。本文分析兩例典型案例，考察儀表接地問(wèn)題的故障及排除方法。

[關(guān)鍵詞]儀表接地；故障；排除

中圖分類(lèi)號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）19-0134-01

DCS、PLC控制系統(tǒng)存在著因?yàn)榻拥貑?wèn)題造成的系統(tǒng)故障，這與電磁環(huán)境日益復(fù)雜有關(guān)。接地的作用，旨在保護(hù)設(shè)備和人員的安全，避免設(shè)備因?yàn)橥獠扛蓴_而造成故障。如接地本身出現(xiàn)問(wèn)題，則必然會(huì)影響的奧DCS、PLC控制系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行，一般來(lái)說(shuō)，會(huì)出現(xiàn)各種干擾，儀表工作不正常等問(wèn)題。

一、儀表接地問(wèn)題實(shí)例研究

1.故障現(xiàn)象

某PTA裝置每天18：30至第二天6：00顯示BC101齒輪箱機(jī)殼振動(dòng)，VI-24值不正常顯示，其余時(shí)間正常。

2.故障排除

首先維修人員通過(guò)實(shí)地觀測(cè)，在18：30-6：00期間進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)振儀器顯示正常，PLC檢測(cè)正常，機(jī)組運(yùn)行從參數(shù)表現(xiàn)來(lái)看也同樣正常。則基本上可認(rèn)為VI-24值顯示問(wèn)題。通過(guò)儀器驗(yàn)證，則發(fā)現(xiàn)果然有別種信號(hào)疊加，頻率為50Hz，為干擾信號(hào)。又該干擾信號(hào)為每日固定發(fā)生。即可確定該信號(hào)為人為動(dòng)作造成。50Hz與交流電頻率相符，故障發(fā)生期間正好為照明電源使用時(shí)間，因此可確定干擾信號(hào)為照明電源。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)得知，對(duì)VI-24造成影響的為路燈，由于路燈與控制系統(tǒng)機(jī)柜通過(guò)接地引入線(xiàn)相連，因此路燈的對(duì)VI-24造成了干擾。

3.問(wèn)題討論

首先通過(guò)儀器檢測(cè)確定設(shè)備本身工作正常。其次考慮VI-24為頻率信號(hào)，有可能因?yàn)楦蓴_問(wèn)題造成示值問(wèn)題，那么就可通過(guò)尋找干擾源來(lái)確定故障原因。通過(guò)對(duì)故障時(shí)間進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)故障圓存在一定的規(guī)律性。又從干擾信號(hào)為50Hz這一特殊數(shù)值表明，干擾信號(hào)與交流電有著密切關(guān)系。但交流電也好、照明也好、系統(tǒng)接地也好，如果一直有問(wèn)題，那么應(yīng)該從一開(kāi)始就存在了。而故障為最近發(fā)生，因此最近的變動(dòng)導(dǎo)致了故障的發(fā)生。故障源一定與新近的電路變動(dòng)有關(guān)。通過(guò)實(shí)地勘察可以發(fā)現(xiàn)，電纜為新近敷設(shè)，且根據(jù)日志記錄，其投入使用的時(shí)間恰好與干擾出現(xiàn)的時(shí)間吻合。因此可確定干擾源。

確定干擾源之后，還要對(duì)干擾的具體產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。則發(fā)現(xiàn)只有一側(cè)電纜通電時(shí)，交流電頻率信號(hào)不足以強(qiáng)大到干擾VI-24值。只有在新舊電纜共同作用并引起干擾信號(hào)的加強(qiáng)時(shí)，干擾才會(huì)發(fā)生。由此可著手制定維修方案，排除故障。

由于電纜移動(dòng)費(fèi)用較大，很不經(jīng)濟(jì)，則通過(guò)停用故障路燈來(lái)達(dá)到排除干擾的問(wèn)題。事實(shí)也正是如此。不使用路燈后，VI-24值恢復(fù)正常。

二、接地隱患問(wèn)題

1.故障舉例

某PET裝置DCS使用某公司的TPS系統(tǒng)，UCN網(wǎng)絡(luò)存在網(wǎng)絡(luò)噪音報(bào)警。其中UCN網(wǎng)絡(luò)的兩條線(xiàn)路，一條可進(jìn)行正常通信，網(wǎng)絡(luò)噪聲主要在于另一條線(xiàn)路中。一旦唯一的一條通信線(xiàn)路中斷，整個(gè)控制系統(tǒng)將無(wú)法正常工作。

2.原因分析

在對(duì)UCN個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行檢查，重新連接，保證緊密牢固之后，又增加空調(diào)改善設(shè)備運(yùn)行環(huán)境。網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常，但不久后又出現(xiàn)相同問(wèn)題?？梢?jiàn)也節(jié)點(diǎn)和環(huán)境無(wú)關(guān)，還存在另外的問(wèn)題。其主要在于接地故障和接地隱患。

3.接地錯(cuò)誤和隱患

該TPS系統(tǒng)在裝置時(shí)存在著未按照要求接地的情況。按照規(guī)范要求，安全地接地和主參考地接地應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格分開(kāi)，分別接地。但實(shí)際情況卻是系統(tǒng)保護(hù)地和工作地的銅母板被電纜連接在一起，從而形成環(huán)狀回路。而網(wǎng)絡(luò)噪音產(chǎn)生就是因?yàn)殡姶诺刃盘?hào)的干擾，它們是由安全地引入的。如工作地和安全地分別接地，接地樁分別獨(dú)立，且兩個(gè)接地樁之間具有三米以上的距離的話(huà)，那么就不會(huì)產(chǎn)生這種情況。

此外本例的接地情況中還存在兩個(gè)隱患。第一個(gè)隱患就是安全地和保護(hù)地連接在一起，沒(méi)有使用單獨(dú)的引線(xiàn)將安全地與接地樁相連，致使各種干擾信號(hào)被引入系統(tǒng)。此外由于PET裝置的樓層布局問(wèn)題，整體空間存在著交叉問(wèn)題，致令線(xiàn)路間的電位處于不平衡狀態(tài)。第二個(gè)隱患即工作地接地線(xiàn)過(guò)長(zhǎng)，超過(guò)最高限度40米，且接地位置附近就是油罐區(qū)，雷電容易通過(guò)罐體的防雷系統(tǒng)被引入DCS，變成干擾信號(hào)后造成網(wǎng)絡(luò)噪音。

4.排除方法

找到具體原因之后，即通過(guò)設(shè)置獨(dú)立的工作地和安全地，保證相隔距離，且限制接地線(xiàn)的長(zhǎng)度，并且增加接地體。系統(tǒng)要求的工作接地體和保護(hù)接地體的距離要大于三米，接地線(xiàn)的最大長(zhǎng)度在一百五十米，因此設(shè)置接地體位置遠(yuǎn)離油罐區(qū)，而裝置在草坪底下，距離室內(nèi)設(shè)備控制在一百米以?xún)?nèi)。同時(shí)制作接地電阻。工作地的接地電阻在1歐姆以下，而保護(hù)地的接地電阻則要在4歐姆以下。工作地和保護(hù)地的匯流板都要用兩根電纜接出。至此網(wǎng)絡(luò)噪音問(wèn)題解決，系統(tǒng)基本恢復(fù)正常。偶爾檢測(cè)到的網(wǎng)絡(luò)噪音也處在合理的范圍之內(nèi)。

三、儀表接地要求及故障排除方法

不同種類(lèi)的DCS、PLC控制系統(tǒng)的接地要求如下表所示：（見(jiàn)表1）

一般來(lái)說(shuō)，儀表接地的情況有很多種。由于工程規(guī)模所限，無(wú)法對(duì)所有的接地需求都予以回應(yīng)，因此必須充分利用接地的機(jī)理，將接地系統(tǒng)加以簡(jiǎn)化。簡(jiǎn)化接地系統(tǒng)的主要原理，就是把儀表的系統(tǒng)接地分成兩部分，分別是保護(hù)接地和工作接地。前者用于保護(hù)人身安全和設(shè)備安全，后者則用于防止儀器受到外界干擾能夠穩(wěn)定工作。

根據(jù)上述實(shí)例分析，儀表接地的主要原則應(yīng)當(dāng)是這樣：保護(hù)地與電力系統(tǒng)如使用一個(gè)接地體，則各自的接地匯流排、分/總干線(xiàn)應(yīng)保持彼此的絕緣，只在接地體引出處相連，以防止干擾的引入。如保護(hù)地單獨(dú)接地，則可以利用儀表系統(tǒng)和電力系統(tǒng)兩者的接地體在引出處的相連來(lái)達(dá)到電位平衡。工作地和電力系統(tǒng)接地應(yīng)當(dāng)分開(kāi)各自擁有獨(dú)立接地體，這樣可最大限度減小干擾。

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[作者簡(jiǎn)介]宋余祥（1987-），男，漢族，本科，助理工程師，化工儀表管理，研究方向：化工儀表自動(dòng)化