炼油DCS系统接地存在的问题及对策.doc

1、炼油 DCS 系统接地存在的问题及对策摘要：塔西南石化厂 DCS 系统较多，在近几年 DCS 系统的运行过程中，炼油 DCS 系统出现过多次系统接地和噪声的问题，DCS 的可靠接地是保证系统安全、可靠运行的首要条件，干扰又叫噪声是窜入或叠加在系统电源、信号线上的与信号无关的电信号，干扰会造成测量的误差、严重的干扰会造成设备损坏，所以在控制系统中接地的作用是非常重要的。关键词：DCS 干扰 接地 1.前言 塔西南石化厂 DCS 系统较多，在近几年 DCS 系统的运行过程中，炼油 DCS 系统出现过多次系统接地和噪声的问题，DCS 的可靠接地是保证系统安全、可靠运行的首要条件，严重的干扰会造成设备

2、损坏，所以在控制系统中接地的作用是非常重要的。本文结合石化厂实际情况， 对炼油DCS 系统接地进行分析总结，以便对塔西南石化厂催化装置长期、安稳、优质运行有所帮助。 2.接地的作用 接地的作用总的来说只有两种，保护人和设备不受损害即保护接地；抑制干扰又叫工作接地。在 DCS 系统中，接地是抑制噪声和防止干扰的主要方法，在设计和施工中如能把接地和屏蔽正确结合起来使用，即能解决大部分噪声问题。 接地有 4 个基本目的： 除各电路电流流经一个公共地线阻抗时所产生的噪声电压； 避免受磁场和电位差的影响，即不使其形成地环路，如果接地方式处理得不好，就会形成噪声耦合； 使屏蔽和滤波有环路； 安全接地。 2

3、.1 保护接地 保护接地是将 DCS 中平时不带电的金属部分、机柜外壳、操作台外壳等与地之间形成良好的导电连接，以保护设备和人身安全。原因是 DCS的供电是强电供电（220V） ，通常情况下机壳等是不带电的，当故障发生（如主机电源故障或其它故障）造成电源的供电火线与外壳等导电金属部件短路时，这些金属部件或外壳就形成了带电体，如果没有很好的接地，那么这带电体和地之间就有很高的电位差，如果人不小心触到这些带电体，那么就会通过人身形成通路，产生危险。因此，必须将金属外壳和地之间作很好的连接，使机壳和地等电位。此外，保护接地还可以防止静电的积聚。 2.2 工作接地 工作接地是为了使 DCS 以及与之相

4、连的仪表均能可靠运行并保证测量和控制精度而设的接地。它分为机器逻辑地、信号回路接地、屏蔽接地、在石化和其它防爆系统中还有本安接地。 信号回路接地，如各变送器的负端接地，开关量信号的负端接地等。屏蔽接地（模拟信号的屏蔽层的接地） 。 除了上述几种接地外，在很多场合下容易引起混乱的还有一个供电系统地 、也叫交流电源工作地，它是电力系统中为了运行需要设的接地（如中性点接地） 。 TPS 对接地的要求 3.2.1 安全地 接地极应采用 100mm2 以上截面电缆连接到 TPS 系统 PDP 柜的接地母排。 接地母排以下的安全接地系统连接应采用 20mm2 以上截面电缆，且该电缆应带黄/绿相间的绝缘护套

5、。 接地级到接地系统中任何终端（操作台或机柜）的连接长度不超过 152m。 接地系统应为 TPS 设备所专用，不应与其它无关设备混用。 对于非本安系统，应保证其接地桩的接地电阻不大于 5。 对于本安系统，应保证安全接地（ACG）的接地电阻不大于0.1。 3.2.2 主参考地（MASTER REFERENCE GROUND） 3.2.2.1 主参考地的常规要求 接地系统应为 TPS 专用，为独立接地系统不应与其它无关设备混用。TPS 中称逻辑地。 对于非本安系统，应保证其接地电阻不大于 5。 对于本安系统，应保证主参考地（MRG）的接地电阻不大于 1。 主参考接地桩与安全接地桩及其它地下金属物体

6、间的距离应大于 3m，以保证有效的隔离。 3.2.2.2 主参考接地系统的连接 系统接地采用星形结构，视系统大小而定，可在主星形板下挂辅助星形板， 但星形板的级联不得超过两级。HPM 柜的接地应直接与星形板相连，而不应采用链形（DAISY CHAIN） 连接。 主参考接地极应采用 100 mm2 以上截面的电缆连接到控制室内的主星形板，且电缆的长度应控制在 15m 左右，该电缆应带绿色绝缘护套。 从主参考接地极到接地系统中任何一端 HPM 机柜的连接长度不得超过 152m。 炼油 DCS 接地处在的问题和对策 4.1 因接地不牢靠所引发的 DCS 系统信号干扰分析 炼油 TPS 曾出现过因 T

7、PS 系统的 UCN 电缆的接地线由于长时间松动造成的 UCN 电缆噪音异常增大，因为 UCN 上的静电等无法通过正常接地导出，导致静电聚集，影响到了接地质量，这也是需要非常注意的，另外，南疆的干燥天气也容易引起静电，如容易释放，因此，控制环境适当的湿度可以一定程度上消除静电。 4.2 因供电线路引入所引发的 DCS 系统信号干扰分析 工业生产系统运行过程当中所涉及到的大型电气设备及开关装置往往会长时间且持续性的处于较为频繁的运动过程当中，由启动/停止切换动作所产生的电火花将导致电动机装置周边出现运动剧烈的交变磁场，进而导致信号高频干扰问题尤为显著。 这种现象是炼油 TPS 系统接地干扰的来源

8、之一，由于初始设计问题N1 配电室 UPS 的接地线接入了仪表地，这就相当于供电线路引发了接地不稳定，在 DCS 的 UCN CABLE 监控上产生大量的噪声，且每日的累积数上升极快，严重影响到 DCS 系统的正常运行。去除该接地线后，系统接线质量大幅上升，接地电流变小。 4.3 因接地设备故障引发的 DCS 系统信号干扰分析 炼油 DCS 系统的 UCN 网络，因为是总线型，在 UCN 网络上的 TAP 头上的终端电阻故障，也是引起信号干扰的因素之一损坏会导致主参考地接地系统不符合硬件厂家的要求。 4.4 因缺少信号隔离措施引发的 DCS 系统信号干扰分析 TPS 系统现场信号接入较多，每一

9、路信号如隔离措施不严格都有可能会出现 DCS 系统信号干扰问题，如 HPM07 控制器，在装置新增仪表时部分现场回路未增加安全栅，造成现场信号的干扰进入 DCS 系统，导致系统出现问题。 5.关于 DCS 接地的建议 5.1 定期对 DCS 系统的噪音进行检查登记，对各个网络层的接地牢靠程度、接头氧化程度进行检查。 5.2 接地严格按照标准施工，特别防止与强电接触造成接地失效。 5.3 按照 DCS 系统的要求，对于需要对现场信号进行安全栅隔离的，严格隔离措施。 6.结束语 如果将 DCS 系统的安装及其应用看做一个整体的话，接地作业就可以说是这一整体的核心与基础所在。在实践工作当中，DCS 系统运行可靠性的充分发挥能够在很大程度上确保整个工业生产系统运行的安全性与监控有效性，其重要意义是可想而知的。总而言之，本文针对有关 DCS系统信号干扰与接地相关问题做出了简要分析与说明，希望能对装置的正常运行起到促进作用。 参考文献 1 程学稳 李豫南 集散控制系统的接地防护 大众用电 2 武彬 王代先 周康 微集散控制系统在加热炉燃烧控制中的应用 信息与控制