石油化工智慧防雷解決方案！

2022-04-17 · 閱讀372

一、項(xiàng)目概況

1.1項(xiàng)目概述

了解一個(gè)行業(yè)特點(diǎn)，才能根據(jù)特殊要求制定解決方案，石化行業(yè)生產(chǎn)工藝復(fù)雜，過程控制多樣化，導(dǎo)致防雷保護(hù)相對(duì)其他行來說相對(duì)復(fù)雜。石化行業(yè)特點(diǎn)是易燃燒、易爆炸、易蒸發(fā)、易產(chǎn)生靜電、易受熱膨脹、易流動(dòng)擴(kuò)散、易突沸。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，戰(zhàn)爭(zhēng)的形式發(fā)生了重大改變。世界各國(guó)都在積極推進(jìn)軍隊(duì)的機(jī)械化和信息化建設(shè)，軍隊(duì)油庫油料供應(yīng)系統(tǒng)的建設(shè)成為軍隊(duì)建設(shè)的重要組成部分，對(duì)應(yīng)的軍隊(duì)油庫以及加油站等化工行業(yè)的防雷也漸漸成為其不可或缺的一部分。

1.2雷電防護(hù)范圍

1.2.1保護(hù)信號(hào)傳輸  (ZVS-ICS24系列信號(hào)防雷保護(hù)器)

石化行業(yè)其過程控制現(xiàn)在主要存在以下三程控制系統(tǒng)：    

1) PLC控制系統(tǒng)           

2) DCS控制系統(tǒng)           

3) FCS控制系統(tǒng)

對(duì)于三種控制系統(tǒng)其防雷保護(hù), 無論是PLC控制系統(tǒng)還是DCS、FCS控制系統(tǒng)，其I/O模塊及現(xiàn)場(chǎng)儀表的保護(hù)均只與過程控制儀表的類型、電壓、所處環(huán)境有關(guān)，與控制系統(tǒng)本身無關(guān)。對(duì)于三種控制系統(tǒng)其I/O模塊主要有四種：AI、AO、DI、DO四種信號(hào)。   

  

1.2.2保護(hù)供電傳輸 (SPD專用后備保護(hù)器配合電源防雷保護(hù)器)

石化行業(yè)其供電部分一般分兩部分，一部分為電氣設(shè)備供電線路，其一般采用雙回路供電，兩段供電回路間采用母聯(lián)開關(guān)，正常情況下， 各自對(duì)自身負(fù)載供電，故障或檢修時(shí)，可切換母聯(lián)開關(guān)，采用一路對(duì)所有設(shè)備供電，因此其防雷保護(hù)需對(duì)兩個(gè)回路均安裝防雷保護(hù)器。另一部分為儀表供電線路，電氣供電線路將電源送到儀表控制室，原后由儀表車間的人員進(jìn)行分配、布線，給各個(gè)控制柜及現(xiàn)場(chǎng)儀表供電。

1.2.3廠區(qū)區(qū)域雷電防護(hù)(ZVD雷電臨近預(yù)警系統(tǒng))

不同區(qū)域的石油化工單位每年的雷雨季節(jié)稍有差別，生產(chǎn)安排往往因雷電侵害遭受到了不同程度的影響，提前預(yù)知及響應(yīng)機(jī)制顯得尤為重要。以蜂窩狀的多點(diǎn)預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行布局，使廠區(qū)不但提早知道雷電侵襲，還能通過后臺(tái)分析得知雷電來襲具體方向，真正做到實(shí)時(shí)監(jiān)控、有針對(duì)性的預(yù)防雷擊侵害。

1.2.4罐區(qū)、鐵塔及廠區(qū)外設(shè)備雷擊分析(ZVT-QD雷電峰值記錄儀)

雷電數(shù)據(jù)記錄反饋系統(tǒng)中的物理層設(shè)備與后臺(tái)軟件平臺(tái)共同實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)油罐底部接地極、廠區(qū)外部設(shè)備、鐵塔接地極等雷電流的監(jiān)測(cè)、傳輸并記錄儲(chǔ)油罐遭受雷擊的時(shí)間、雷電流峰值、雷電流走向等重要雷電參數(shù)，為儲(chǔ)油罐區(qū)、廠區(qū)外部設(shè)備、鐵塔的雷電防護(hù)提供第一手現(xiàn)場(chǎng)資料，同時(shí)為整體雷電防護(hù)方案的制定和防護(hù)效果的檢驗(yàn)提供有效的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。

1.3 綜合雷電防護(hù)系統(tǒng)

系統(tǒng)特征一: 產(chǎn)品安全性

解決DCS系統(tǒng)防雷產(chǎn)品損壞造成信號(hào)短路，聯(lián)動(dòng)裝置出現(xiàn)停車問題解決電源SPD起火防護(hù)、防雷保護(hù)持續(xù)有效問題

系統(tǒng)特征二: 數(shù)據(jù)追溯性

解決雷電事故發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、次數(shù)、雷電流大小數(shù)據(jù)記錄

系統(tǒng)特征三: 產(chǎn)品管控性

對(duì)防雷系統(tǒng)雷電預(yù)警、雷電接閃、浪涌防護(hù)、接地電阻的狀態(tài)進(jìn)行查詢

1.3.1系統(tǒng)組成

整個(gè)系統(tǒng)從體現(xiàn)安全第一、運(yùn)行可靠、以人為本、功能實(shí)用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、施工維修方便、可擴(kuò)展等各方面考慮，充分滿足項(xiàng)目建設(shè)的總體目標(biāo)要求，并結(jié)合總體規(guī)劃目標(biāo)，按照統(tǒng)一規(guī)劃、安全可靠、節(jié)能高效、分步實(shí)施的原則，使石油化工行業(yè)雷電防護(hù)系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展性、可升級(jí)性，合理節(jié)省投資成本。成為具有國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平的安全化、智能化、數(shù)字化的基礎(chǔ)平臺(tái)，以達(dá)到資源共享、方便安全生產(chǎn)管理的目的。

1.3.2設(shè)計(jì)依據(jù)

（一）系統(tǒng)實(shí)施所涉及的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、工程標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等必須符合中華人民共和國(guó)有關(guān)條例及規(guī)范，包括但不限于：

《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-2010；

《安全防范工程技術(shù)規(guī)范》GB50348-2004；

《出入口控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50396-2007；

《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》GB 50343-2012；

《建筑物防雷裝置檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》GB/T 21431-2015；

《石油庫設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50074-2014；

《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50058-2014；

二、綜合雷電防護(hù)方案實(shí)施

2.1 雷電臨近預(yù)警系統(tǒng)

雷電預(yù)警系統(tǒng)是目前公認(rèn)的能預(yù)防雷擊傷亡與災(zāi)害最有效的措施之一。不同區(qū)域的石油化工單位每年的雷雨季節(jié)稍有差別，生產(chǎn)安排往往因雷電侵害遭受到了不同程度的影響，提前預(yù)知及響應(yīng)機(jī)制顯得尤為重要。以蜂窩狀的多點(diǎn)預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行布局，使廠區(qū)不但提早知道雷電侵襲，還能通過后臺(tái)分析得知雷電來襲具體方向，真正做到實(shí)時(shí)監(jiān)控、有針對(duì)性的預(yù)防雷擊侵害。

“雷電預(yù)警”的基本定義是：在雷擊發(fā)生之前的10～30分鐘左右發(fā)出警報(bào)，提醒或告知管理人員，及時(shí)采取適當(dāng)?shù)拇胧┍芾住?

雷電預(yù)警系統(tǒng)的作用：

（1）提醒野外作業(yè)人員及時(shí)停止或暫停室外作業(yè)，進(jìn)屋避雷，防止雷擊傷害；

（2）對(duì)某些可能造成重大危害的作業(yè)，雷擊前及時(shí)采取適當(dāng)措施，防止重大雷擊事故發(fā)生。比如：易燃易爆場(chǎng)所的室外作業(yè)，此時(shí)必須停止或是暫停。

（3）就是采取一種線路隔離雷電的防護(hù)措施，對(duì)一些重要設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。

中為防雷雷電預(yù)警系統(tǒng)是一款集大氣電場(chǎng)監(jiān)測(cè)、雷電臨近預(yù)警等諸多功能于一體的硬、軟件高度集成的系統(tǒng)。產(chǎn)品一方面，設(shè)備兼具獨(dú)立的風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、濕度、磁通量、納聲，六大外部傳感器接口，通過監(jiān)測(cè)到的大氣環(huán)境中可能影響雷云運(yùn)動(dòng)方向和速度的綜合數(shù)據(jù)，疊加到預(yù)警數(shù)據(jù)上，使所監(jiān)測(cè)的雷云信息更加實(shí)時(shí)準(zhǔn)確。另一方面，設(shè)備同時(shí)兼具外部聲光報(bào)警器及斷路器電操機(jī)構(gòu)接口。通過外部聲光報(bào)警器，擴(kuò)大報(bào)警范圍，及時(shí)做好雷電防護(hù)；同時(shí)與斷路器電操機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)，將重要設(shè)備的供電系統(tǒng)電源切斷或切換至直流供電，當(dāng)預(yù)警解除后聯(lián)動(dòng)切換至交流供電，第一時(shí)間做好保護(hù)設(shè)備的準(zhǔn)備。

 

2.1.1 預(yù)警系統(tǒng)安裝位置及硬件組成

本方案擬在廠區(qū)或加油站辦公屋頂安裝雷電預(yù)警系統(tǒng)，雷電預(yù)警系統(tǒng)由：雷電預(yù)警設(shè)備、電腦及雷電預(yù)警系統(tǒng)軟件等組成。

雷電預(yù)警系統(tǒng)控制主機(jī)

雷電預(yù)警系統(tǒng)控制主機(jī)與預(yù)警器探頭采取一體式安裝，附加太陽能電池板、太陽能電池供電，無需外部接線供電；

預(yù)警設(shè)備

初定將預(yù)警設(shè)備安裝于辦公樓頂或周邊空曠的平地上，應(yīng)在安裝點(diǎn)預(yù)先做好底座安裝基礎(chǔ)，要求為：底座安裝環(huán)境1平方米水泥臺(tái)，高30cm。

通信模塊

預(yù)警系統(tǒng)控制主機(jī)內(nèi)置通信模塊，通信模塊必須使用G網(wǎng)的手機(jī)SIM卡。手機(jī)卡必須帶有至少50M上網(wǎng)流量，并確保安裝點(diǎn)范圍內(nèi)有良好的移動(dòng)手機(jī)信號(hào)。手機(jī)卡的提供方由雙方協(xié)商而定 (為了避免產(chǎn)生漫游費(fèi)用宜使用本地卡)

終端電腦

擬在辦公樓控制室設(shè)置電腦，要求該電腦必須能夠連接因特網(wǎng)。

雷電預(yù)警系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)

1.工作電壓：12VDC

2.配備電池：鉛酸電池12V/65Ah

3.待機(jī)功耗：0.5W（無數(shù)據(jù)通信）

4.工作功耗：2W（有數(shù)據(jù)通信）

5.數(shù)據(jù)通信接口：GPRS

6.探頭直徑：218mm

7.支撐桿直徑：60mm

8.支撐桿高度：1.5m（可定制）

9.電場(chǎng)探測(cè)強(qiáng)度范圍：-50kV～+50kV /m

10.預(yù)警范圍：0～15km

11.工作溫度：-20℃～60℃

12.工作濕度：20%～90%（控制主機(jī)）

13.防塵防水等級(jí)：IP65（探頭），IP65（控制主機(jī)）

2.1.2雷電預(yù)警控制軟件

雷電預(yù)警控制軟件系統(tǒng)主要包括時(shí)間管理、歷史預(yù)覽、報(bào)警數(shù)據(jù)查詢和地理信息監(jiān)控、預(yù)警點(diǎn)的群組等功能。當(dāng)聯(lián)機(jī)運(yùn)行后，即可在主窗口實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的電場(chǎng)強(qiáng)度，各個(gè)預(yù)警點(diǎn)的工作狀態(tài)并在軟件界面上對(duì)當(dāng)天的電場(chǎng)情況進(jìn)行預(yù)覽顯示。

（1）根據(jù)安裝雷電預(yù)警探測(cè)頭的地理信息位置，直觀的在地圖上標(biāo)出其位置信息和實(shí)時(shí)雷電預(yù)警信息。

 

（2）每月雷電預(yù)警查詢，根據(jù)探測(cè)頭或區(qū)域統(tǒng)計(jì)每月雷電預(yù)警信息。

（3）當(dāng)有預(yù)警發(fā)生時(shí)，矢量地圖自動(dòng)將預(yù)警的點(diǎn)放在正中央，顯示預(yù)警等級(jí)且閃動(dòng)。

2.2 雷電防護(hù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

石化行業(yè)其供電部分一般分兩部分，一部分為電氣設(shè)備供電線路，其一般采用雙回路供電，兩段供電回路間采用母聯(lián)開關(guān)，正常情況下， 各自對(duì)自身負(fù)載供電，故障或檢修時(shí)，可切換母聯(lián)開關(guān)，采用一路對(duì)所有設(shè)備供電，因此其防雷保護(hù)需對(duì)兩個(gè)回路均安裝防雷保護(hù)器。另一部分為儀表供電線路，電氣供電線路將電源送到儀表控制室，原后由儀表車間的人員進(jìn)行分配、布線，給各個(gè)控制柜及現(xiàn)場(chǎng)儀表供電。

系統(tǒng)在各配電箱均設(shè)有智能SPD，通過通訊主機(jī)將數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)控制，SPD設(shè)有三級(jí)防護(hù)，保證庫區(qū)內(nèi)部供電正常，保證設(shè)備可靠運(yùn)行。中為智能雷電防護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)可知、可測(cè)、可控, 通過采集數(shù)據(jù)與監(jiān)控系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)通過增強(qiáng)型RS485(TD490雙向通信)總線傳輸?shù)郊锌刂破鳎摷锌刂破髯鳛樽诱具M(jìn)行局部監(jiān)控；子站數(shù)據(jù)通過Internet網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)焦芾碇行牡谋O(jiān)控管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)“集中管理、分散控制”監(jiān)控方式。通過對(duì)電涌保護(hù)器SPD微安級(jí)漏流、雷擊沖擊電流強(qiáng)度的準(zhǔn)確檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)SPD劣化過程、使用壽命的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和失效報(bào)警，從而實(shí)現(xiàn)雷電保護(hù)的安全性，降低運(yùn)行維護(hù)的成本，提高維護(hù)的智能化、網(wǎng)絡(luò)化。

2.2.1 系統(tǒng)硬件組成

智能浪涌監(jiān)控系統(tǒng)主要由智能 SPD、SPD專用外置后備保護(hù)器、數(shù)據(jù)采集終端、監(jiān)控中心四部分組成。

（1）智能 SPD 位于各配電箱柜中（具體配置詳見配電系統(tǒng)圖），其通過兼容RS485總線協(xié)議與數(shù)據(jù)采集終端通信。

 

（2）SPD專用外置后備保護(hù)器，能夠檢測(cè)后備保護(hù)器開合閘狀態(tài)，可通過上位機(jī)軟件實(shí)時(shí)監(jiān)控，并進(jìn)行開閘報(bào)警。

 

（3）數(shù)據(jù)采集終端設(shè)置于臨近配電間，采用35毫米卡軌式安裝，采用12V電源供電。對(duì)智能SPD的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，單一通信回路，長(zhǎng)度不超過1000米，同一回路中，連接SPD數(shù)量不應(yīng)超過25套，數(shù)據(jù)采集終端通過以GPRS或TCP/IP方式與監(jiān)控中心通信。

 

（4）監(jiān)控中心應(yīng)包括：監(jiān)控主機(jī)、服務(wù)器、報(bào)警裝置等設(shè)備。

2.2.2 系統(tǒng)軟件功能

（1）遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能：對(duì)接入系統(tǒng)中所有智能SPD的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、集中監(jiān)測(cè)；包括每一個(gè)模塊的插入、拔出、運(yùn)行狀態(tài)、通信狀態(tài)、故障事件和壽命劣化程度，都可在監(jiān)測(cè)界面上識(shí)別。

（2）劣化可知：系統(tǒng)可以檢測(cè)浪涌保護(hù)器（SPD）微安級(jí)純阻性漏電流，判斷漏電流是否超限，通過內(nèi)部計(jì)算分析，達(dá)到對(duì)劣化、提前預(yù)知、報(bào)警的目的，當(dāng)漏電流超過限定值時(shí)，系統(tǒng)可通過聲、光等形式報(bào)警，并對(duì)故障進(jìn)行記錄。

（3）雷電流信息記錄：可實(shí)時(shí)記錄每臺(tái)SPD的雷擊數(shù)據(jù)，包括雷擊次數(shù)、時(shí)間、峰值、極性等數(shù)據(jù)。

（4）雷電浪涌情況查詢：系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)雷擊浪涌強(qiáng)度和發(fā)生時(shí)間，可以通過監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行查詢。

（5）故障報(bào)警：報(bào)警內(nèi)容包括熱脫扣、專用后備保護(hù)器脫扣、壽命到、模塊非法拔出等，監(jiān)控主機(jī)通過聲、光等方式發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并對(duì)故障進(jìn)行記錄。

（6）SPD參數(shù)調(diào)整：通過軟件系統(tǒng)可對(duì)智能SPD的通訊參數(shù)進(jìn)行調(diào)整設(shè)置。在系統(tǒng)中存儲(chǔ)所有SPD的參數(shù)定值，選定操作對(duì)象后，系統(tǒng)即提供相應(yīng)對(duì)象的參數(shù)定值的當(dāng)前設(shè)置。

（7）歷史記錄和信息查詢：系統(tǒng)將所有信息記錄存儲(chǔ)，生成報(bào)表，用戶通過監(jiān)控主機(jī)可以自動(dòng)查詢每臺(tái)在線 SPD 的信息，包括運(yùn)行狀況、故障信息、安裝位置、維護(hù)記錄等。

（8）統(tǒng)計(jì)報(bào)表及打印功能：系統(tǒng)可生成各個(gè)設(shè)備的故障據(jù)統(tǒng)計(jì)表、事件記錄表等；所有報(bào)表支持打印輸出，可導(dǎo)出Excel格式的文檔進(jìn)行保存，方便進(jìn)行管理存檔。

（9）圖形化數(shù)字化管理：界面清晰、操作便捷、功能完備，可模擬每臺(tái)SPD空間位置。

（10）操作安全防護(hù)：操作員分為四級(jí)，超級(jí)管理員、大區(qū)管理員、小區(qū)管理員和普通用戶。不同級(jí)別的管理員登陸系統(tǒng)后，可操作的內(nèi)容不同。大區(qū)管理員可為小區(qū)管理員分配賬號(hào)和可管理的SPD，不同管理員登陸后，只看到自己管理范圍內(nèi)的SPD設(shè)備。

2.3信號(hào)防雷器

 

作為石化行業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)大腦和眼睛的DCS系統(tǒng)中，突然出現(xiàn)因?yàn)槟硞€(gè)環(huán)節(jié)的防雷保護(hù)器件損壞而造成信號(hào)線路短路是極其危險(xiǎn)的，大面積連鎖設(shè)備停工、剎車、癱瘓，導(dǎo)致大量生產(chǎn)原料報(bào)廢,給國(guó)家經(jīng)濟(jì)帶來了不可估量的損失!

 DCS系統(tǒng)中的傳感器和變送器屬于重要設(shè)備信號(hào),每一條信息都指導(dǎo)著生產(chǎn)的進(jìn)度，當(dāng)雷電侵襲時(shí)，防雷保護(hù)器件雖然保護(hù)了傳感器和變送器的安全，但被過高的能量擊壞后自身出現(xiàn)了兩個(gè)致命的缺陷。

（1）防雷保護(hù)器件串聯(lián)在線路中，一旦損壞信號(hào)不能通過！              

       

（2）防雷保護(hù)器件自身損壞后造成內(nèi)部電路形成短路狀態(tài)，造成連鎖設(shè)備相繼停車！

信號(hào)防雷保護(hù)器的核心器件-TVS管，損壞時(shí)呈短路狀態(tài)，信號(hào)不能向下傳輸，極易造成DCS系統(tǒng)誤停車事故! 

中為防雷對(duì)防雷器的核心器件-TVS管采用特殊封裝工藝，使用稀有金屬銦合金焊料，超聲堆焊接，使熱量進(jìn)行匯聚，實(shí)現(xiàn)了安全脫扣切斷TVS電路。脫扣機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)遙信干接點(diǎn)輸出，信號(hào)不間斷傳輸，對(duì)DCS系統(tǒng)極為重要！

 

2.4雷電信息記錄

雷電峰值記錄儀服務(wù)于儲(chǔ)油罐、鐵塔接地處監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)雷電流不同感應(yīng)區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測(cè)。當(dāng)有雷電流產(chǎn)生，罐底、鐵塔接地處的雷電峰值記錄儀進(jìn)行信號(hào)采集，信號(hào)采集完畢將此信息發(fā)送至終端。

 

罐底的雷電峰值記錄儀主要針對(duì)地勢(shì)較低處的對(duì)地泄放雷電流和部分感應(yīng)雷電流，對(duì)泄放雷電流在不同灌區(qū)的分布進(jìn)行有針對(duì)性的信息收集。

 

ZVD中為防雷，http://www.ksqyjh.cn/knowledge/0417413.html