DCS合理、可靠的系統(tǒng)接地,是DCS系統(tǒng)非常重要的內(nèi)容。為了保證DCS系統(tǒng)的監(jiān)測控制精度和安全、可靠運行,必須對系統(tǒng)接地方式、接地要求、信號屏蔽、接地線截面選擇、接地極布置等方面,進行認真統(tǒng)籌考慮。
DCS系統(tǒng)接地要求
DCS系統(tǒng)接地是為了保證當(dāng)進入DCS系統(tǒng)的信號、供電電源或DCS系統(tǒng)設(shè)備本身出現(xiàn)問題時,有效的接地系統(tǒng)能承受過載電流并可以迅速將過載電流導(dǎo)入大地。接地系統(tǒng)能夠為DCS提供屏蔽層,消除電子噪聲干擾,并為整個控制系統(tǒng)提供公共信號參考點(即參考零電位)。當(dāng)接地系統(tǒng)發(fā)生問題時(接地電阻過大,多點接地,接地線斷線或接地線與高電壓、大電流設(shè)備相接觸等),會造成人員的觸電傷害及設(shè)備的損壞,據(jù)了解,有些DCS系統(tǒng)經(jīng)?!八罊C” (或不明原因的“死機”),大多是因為接地系統(tǒng)不良或存在問題所引起的。因此,完善、可靠、正確的接地,是DCS系統(tǒng)能夠安全、可靠和良好運行的關(guān)鍵。D
DCS系統(tǒng)接地分類地分類
在一般情況下,DCS控制系統(tǒng)需要兩種接地:保護地和工作地(邏輯地、屏蔽地等)。對于裝有安全柵防爆措施的系統(tǒng)如化工行業(yè)所用的系統(tǒng),還要求有本安地。
* 保護地:(CG,Cabinet Grounding) 是為了防止設(shè)備外殼的靜電荷積累、避免造成人身傷害而采取的保護措施。DCS系統(tǒng)所有的操作員機柜、現(xiàn)場控制站機柜、打印機、端子柜等均應(yīng)接保護地。保護地應(yīng)接至廠區(qū)電氣專業(yè)接地網(wǎng),接地電阻小于4Ω。
* 邏輯地:也叫機器邏輯地、主機電源地,是計算機內(nèi)部的邏輯電平負端公共地,也是+5V等的電源輸出地。如CPU的正負5伏、正負12伏的負端。需要接入公共接地極。
* 屏蔽地:(AG,Analog Grounding) 也叫模擬地,它可以把現(xiàn)場信號傳輸時所受到的干擾屏蔽掉,以提高信號精度。DCS系統(tǒng)中信號電纜的屏蔽層應(yīng)做屏蔽接地。線纜屏蔽層必須一端接地,防止形成閉合回路干擾。鎧裝電纜的金屬鎧不應(yīng)作為屏蔽保護接地,必須是銅絲網(wǎng)或鍍鋁屏蔽層接地。接入公共接地極。
* 本安地:應(yīng)獨立設(shè)置接地系統(tǒng),接地電阻≤4Ω。本安地的接地系統(tǒng)應(yīng)保持獨立,與廠區(qū)電氣地網(wǎng)或其它儀表系統(tǒng)接地網(wǎng)的距離應(yīng)在5m以上。
DCS系統(tǒng)接地方式
* 利用電氣接地網(wǎng)作為DCS接地網(wǎng),即與電氣接地網(wǎng)共地;
* 設(shè)DCS系統(tǒng)專用獨立的接地網(wǎng);
* 設(shè)DCS專用接地網(wǎng),經(jīng)接地線、再接至電氣接地網(wǎng);由于第三種接地方式與第二種接地方式有較多相同處,過去,計算機或DCS系統(tǒng)曾經(jīng)較多的采用過專用的接地網(wǎng)。但這種接地方式存在的缺點是:占地面積太大,投資高,電纜及接地網(wǎng)鋼材耗量大,距廠房有相當(dāng)?shù)木嚯x(因不易在廠房內(nèi)找到合適的位置),管理、維護、測量及查找接地極和接地線不方便,且效果不甚良好。根據(jù)實際運行表明,設(shè)置專用的DCS接地網(wǎng)是既困難又不安全的。
DCS對公共接地極(網(wǎng))的要求
* 當(dāng)廠區(qū)電氣接地網(wǎng)對地分布電阻≤4Ω時,可將廠區(qū)電氣接地網(wǎng)當(dāng)著DCS系統(tǒng)的公共接地極(網(wǎng))。
* 當(dāng)廠區(qū)電氣接地網(wǎng)接地電阻較大或雜亂時,應(yīng)獨立設(shè)置接地系統(tǒng),即為DCS系統(tǒng)的公共接地極(網(wǎng))。
* 沒有本安地接入的公共接地極(網(wǎng))的對地分布電阻小于4歐姆;有本安地的小于1歐姆。接地總干線的線路阻抗小于0.1歐姆。
* 接地極周圍15米內(nèi)無避雷地的接入點,8米內(nèi)無 30KW 以上的高低壓用電設(shè)備外殼的接入點。當(dāng)現(xiàn)場無法滿足該條件時,防雷保護地通過避雷器/沖擊波抑制器與公共接地極的主干線相連。電焊地切勿與公共接地極及其接地網(wǎng)搭接在一起,二者應(yīng)距離10米以上。
DCS系統(tǒng)接地原則
DCS系統(tǒng)設(shè)置的接地裝置
* 操作臺、打印臺、服務(wù)器柜:設(shè)有保護地螺釘。
* 繼電器柜、UPS柜、配電柜:設(shè)有保護地螺釘。
* DCS的I/O機柜:設(shè)有屏蔽接地匯流排,保護地螺釘。系統(tǒng)地(+24V地)懸浮。
* 儀表柜、手操盤臺:設(shè)有屏蔽地接地匯流排,保護地螺釘。
* 安全柵柜:設(shè)有屏蔽地接地匯流排,本安地接地匯流排,保護地螺釘。
信號屏蔽及其接地
根據(jù)有關(guān)技術(shù)規(guī)定要求,計算機或 DCS系統(tǒng)信號電纜的屏蔽層不得浮空,必須接地,其接地方式應(yīng)符合下列規(guī)定:
* 當(dāng)信號源浮空時,屏蔽層應(yīng)在計算機側(cè)接地;
* 當(dāng)信號源接地時,屏蔽層應(yīng)在信號源側(cè)接地;
* 當(dāng)放大器浮空時,屏蔽層的一端與屏蔽罩相連,另一端宜接共模地(當(dāng)信號源接地時,接信號地。當(dāng)信號源浮空時接現(xiàn)場地)。
* 當(dāng)屏蔽電纜途經(jīng)接線盒分斷或合并時,應(yīng)在接線盒內(nèi)將其兩端電纜的屏蔽層連接。
DCS系統(tǒng)接地降低對土壤電阻率的方法
* 改變接地體周圍的土壤結(jié)構(gòu)。在接地體周圍的土壤2~3m范圍內(nèi),摻入不容于水的、有良好吸水性的物質(zhì),如木炭、焦碳煤渣或礦渣等,該法可使土壤電阻率降低到原來的1/5~1/10。
* 用食鹽、木炭降低土壤電阻率用食鹽、木炭分層夯實。木炭和細摻勻為一層,約10~15cm厚,再鋪2~3cm的食鹽,共5~8層。鋪好后打入接地體。此法可使電阻率降至原來的1/3~1/5。但食鹽日久會隨流水流失,一般超過兩年就要補充一次。
* 用長效化學(xué)降阻劑。用長效化學(xué)降阻劑方法可使土壤電阻率降至原來的40%。
DCS系統(tǒng)接地材料及要求
接地體與接地網(wǎng)干線的材料要求:接地體和接地網(wǎng)干線所用鋼材規(guī)格可按下表選用,若接地電阻滿足不了要求時,也可選用銅材。如果接地體和接地網(wǎng)干線安裝在腐蝕性較強的場所,應(yīng)根據(jù)腐蝕的性質(zhì)采取熱鍍鋅、熱鍍錫等防腐措施或適當(dāng)加大截面。
接地連線要求:DCS系統(tǒng)的保護地和屏蔽地連線應(yīng)使用銅芯絕緣電線或電纜連接到廠區(qū)電氣專用接地網(wǎng)或接地體上。當(dāng)接地連線距離較長、DCS系統(tǒng)對接地電阻要求較高或接地干線分接的支線數(shù)量較多時,宜選用表中截面較大的電線電纜。
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