雷电对于乙二醇流量计的危害及如何建立有效防护措施的探讨
点击次数：1461 发布时间：2020-08-15 06:37:29
随着计量系统的智能化发展，在我们的小用户供气计量当中普遍使用了智能流量计计量，目前使用较多的是乙二醇流量计，而这种分体式设计的乙二醇流量计，它使用塑料外壳包装自身屏蔽比较差，一旦遇到雷雨天气其损坏率比较高，这既造成了一定的经济损失，又影响了正常的生产计量工作，针对乙二醇流量计在实际使用的情况，我们对这种乙二醇流量计，进行了防雷防静电系统的探讨。
雷电是自然界中一种常见的放电现象?雷击是一种自然现象,它能释放出巨大的能量?具有极强大的破坏能力?几个世纪来,人类通过对雷击破坏性的研究?探索,对雷电的危害采取了一定的预防措施,有效地降低了雷害。在科学技术日益发展的今天,虽然人类不可能完全控制暴烈的雷电,但是经过长期的摸索与实践,已积累起很多有关防雷的知识和经验,形成一系列对防雷行之有效的方法和技术?
(1)接闪 接闪就是让在一定范围内出现的闪电能量按照人们设计的通道泄放到大地中去?
(2)接地 接地就是让已经纳入防雷系统的闪电能量泄放入大地,良好的接地才能有效地降低引下线上的电压,避免发生反击?防雷接地是防雷设施安装验收规范中最基本的安全要求?
(3)均压连接 接闪装置在捕获雷电时,引下线立即升至高电位,会对防雷系统周围的尚处于地电位的导体产生旁侧闪络,并使其电位升高,进而对人员和设备构成危害?完善的等电位连接还可以防止闪电电流入地造成的地电位升高所产生的反击?
(4)分流 分流就是在一切从室外来的导线与接地线之间并联一种适当的避雷器?由于雷电流在分流之后,仍会有少部分沿导线进入设备,这对于不耐高压的微电子设备来说仍是很危险的,所以对于这类设备在导线进入机壳前应进行多级分流?采用分流这一防雷措施时,应特别注意避雷器性能参数的选择,因为附加设施的安装或多或少地会影响系统的性能? (5)屏蔽 屏蔽就是用金属网?箔?壳?管等导体把需要保护的对象包围起来,阻隔闪电的脉冲电磁场从空间入侵的通道?屏蔽是防止雷电电磁脉冲辐射对电子设备影响的最有效方法?
乙二醇流量计是一种速度式测量仪表，抗干扰能力强，便于数据远传。一套完整的乙二醇流量计，由机械工作部分、机械计量表部分、压力传感器、温度传感器、流量传感器、计量修正仪以及机体支架构成。但在安装和使用过程中主要存在以下问题：
（1）目前我们使用的乙二醇流量计主要安装在，阀室小用户计量，输配气站单路小流量计量，大部分乙二醇流量计都是在露天安装，防雨防晒都较简陋，影响乙二醇流量计的使用安全。
（2）乙二醇流量计的修正仪无金属屏蔽保护，完全暴露在复杂电磁场下工作，特别是在雷雨天气对雷电波毫无防护。
（3）接地连接不规范，接地网达不到要求，雷电流泄防接地电阻不大于1欧姆（如避雷针，楼房顶部防雷圈），感应雷电静电释放电阻不大于4欧姆（如弱电保护接地，机壳保护接地）。
（4）配套设备带来的危害，在我们的乙二醇流量计当中普遍安装了数据远传系统，在乙二醇流量计的修正仪上增加了包括向修正仪供电、数据传输电缆，增加了修正仪的安全危害，实际上在乙二醇流量计上加装设备并不会对乙二醇流量计造成较大的危害，但所加装的设备安装不规范会对乙二醇流量计造成很大的危害，在我们的实际检测中分析发现，数据传输电缆应配置6芯带屏蔽电缆，屏蔽层应可靠的进行PE连接，由于安装时所备的电缆为5芯电缆而缺少1芯线，连接电缆时就将屏蔽层代用所缺的1芯线，整条信号电缆造成完全无保护状态，这样在雷雨天气时，会损害乙二醇流量计，同时损坏数据远传上的安全隔离栅。
（5）数据远传自身的防护不规范造成雷电感应波沿市电导线窜入数据远传设备当中，甚至引入乙二醇流量计当中损坏相关设备，数据远传机箱屏蔽功能较差，接地网接地电阻不达标。
针对上述问题，我们采取以下措施，对乙二醇流量计进行保护：
（1）当流过电感的电流增加时，电感两端将产生一个感应电动势阻止电流的增加，当流过电感的电流减小时电感两端将产生一个反电动势阻止电流的减小，根据这一原理当电路当中有浪涌电流时，会在电路当中产生一定的高压，这也是为什么频繁开关机容易损坏电器设备的原因，我们通过增加必要的电器元件减少或阻止浪涌电流对乙二醇流量计的影响。
（2）雷电的高频电磁场会产生较高的感应电压，对我们的电器设备产生较大的危害。所以我们的输气流程管道、分离器、包括污水罐都需要做接地网并做可靠的连接，其实就是给雷电电磁场一个泄放的通道。所以我们通过对修正仪，信号电缆，做可靠的屏蔽，对数据远传箱体做必要的改进并做可靠的接地从而有效的防止雷电电磁场对整套设备危害。
（3）设备的制作与安装
a.乙二醇流量计修正仪屏蔽箱的制作，其结构分别为：固定支架、修正仪屏蔽箱将修正仪安装于箱体内对修正仪作整体屏蔽、等电位连接箱在箱体内连接各支路接地电缆，其目的是成为所有支路的汇流点，防止电流交差流动相互影响。
b.数据远传箱体制作，根据目前企业设备的实际情况，制作了一套用于市电供电的数据远传箱和一套用于太阳能供电的数据远传箱。
c.设备的现场安装
接地网的安装与连接：接地网是整个乙二醇流量计防雷试验比较关键的一个内容，能不能准确的论证试验的有效性，必须保证接地网达到标准的接地电阻，通过对实地地电阻率的测试，初步选择6个接地模块埋设并配用降阻剂使用，边安装边测试直到达到标准值后才引入等电位箱。在军乐站和松花阀室安装模块并测试数据见表1。
修正仪屏蔽箱的安装：结合乙二醇流量计的实际使用环境，为了既有效的保证对雷电波的防护，又能起到防晒防雨防水的作用，我们选择了厚度为2mm的304不锈钢机箱做修正仪表箱，并且和等电位箱合用一个支架安装，尽量减小导线的长度，不至于导线过长而影响接地电阻偏大。
数据远传箱的安装：在以前的数据远传安装当中，由于数据远传部分和太阳能供电部分是两次分开安装，他们之间有很多箱外连接线，不能较好的防雷电波，在试验的过程当中，把它组合在一个机箱内安装，这样既美观又减少相互的影响，也提高了维修维护的方便性，箱体也选用了304不锈钢机箱，充分地做好各个跨接连接保证机箱可靠的接地。
信号电缆套管的铺设：修正仪与数据远传端口内都是与电子电路连接，电子电路承受冲击的能力都比较弱，为了保证不会因为雷电波直接窜入信号电缆，威胁设备的安全所有的信号电缆都选择了304不锈钢波纹管穿线，除波纹管两端可靠地接地以外，波纹管本身也是一个接地体，这对屏蔽保护有一定的帮助作用。
（4）设备地实际数据测试（见表2）
（5）运行试验数据
a.2014年6月27日在军乐站安装并运行，经过7月、8月9次雷雨天气的的观察实验，涡轮表正常运行。
b.2014年7月21日在松花阀室安装防雷系统并运行，经过7月、8月6次雷雨天气的观察和实验，涡轮表正常运行。
结论：经过现场试验数据对比，采用该套防雷防静电系统，可以有效保证乙二醇流量计的正常运行，性能可靠，为企业带来经济效益。可以在涡轮表流量计计量系统中推广应用该套防雷防静电系统。
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(1)接闪 接闪就是让在一定范围内出现的闪电能量按照人们设计的通道泄放到大地中去?
(2)接地 接地就是让已经纳入防雷系统的闪电能量泄放入大地,良好的接地才能有效地降低引下线上的电压,避免发生反击?防雷接地是防雷设施安装验收规范中最基本的安全要求?
(3)均压连接 接闪装置在捕获雷电时,引下线立即升至高电位,会对防雷系统周围的尚处于地电位的导体产生旁侧闪络,并使其电位升高,进而对人员和设备构成危害?完善的等电位连接还可以防止闪电电流入地造成的地电位升高所产生的反击?
(4)分流 分流就是在一切从室外来的导线与接地线之间并联一种适当的避雷器?由于雷电流在分流之后,仍会有少部分沿导线进入设备,这对于不耐高压的微电子设备来说仍是很危险的,所以对于这类设备在导线进入机壳前应进行多级分流?采用分流这一防雷措施时,应特别注意避雷器性能参数的选择,因为附加设施的安装或多或少地会影响系统的性能? (5)屏蔽 屏蔽就是用金属网?箔?壳?管等导体把需要保护的对象包围起来,阻隔闪电的脉冲电磁场从空间入侵的通道?屏蔽是防止雷电电磁脉冲辐射对电子设备影响的最有效方法?
乙二醇流量计是一种速度式测量仪表，抗干扰能力强，便于数据远传。一套完整的乙二醇流量计，由机械工作部分、机械计量表部分、压力传感器、温度传感器、流量传感器、计量修正仪以及机体支架构成。但在安装和使用过程中主要存在以下问题：
（1）目前我们使用的乙二醇流量计主要安装在，阀室小用户计量，输配气站单路小流量计量，大部分乙二醇流量计都是在露天安装，防雨防晒都较简陋，影响乙二醇流量计的使用安全。
（2）乙二醇流量计的修正仪无金属屏蔽保护，完全暴露在复杂电磁场下工作，特别是在雷雨天气对雷电波毫无防护。
（3）接地连接不规范，接地网达不到要求，雷电流泄防接地电阻不大于1欧姆（如避雷针，楼房顶部防雷圈），感应雷电静电释放电阻不大于4欧姆（如弱电保护接地，机壳保护接地）。
（4）配套设备带来的危害，在我们的乙二醇流量计当中普遍安装了数据远传系统，在乙二醇流量计的修正仪上增加了包括向修正仪供电、数据传输电缆，增加了修正仪的安全危害，实际上在乙二醇流量计上加装设备并不会对乙二醇流量计造成较大的危害，但所加装的设备安装不规范会对乙二醇流量计造成很大的危害，在我们的实际检测中分析发现，数据传输电缆应配置6芯带屏蔽电缆，屏蔽层应可靠的进行PE连接，由于安装时所备的电缆为5芯电缆而缺少1芯线，连接电缆时就将屏蔽层代用所缺的1芯线，整条信号电缆造成完全无保护状态，这样在雷雨天气时，会损害乙二醇流量计，同时损坏数据远传上的安全隔离栅。
（5）数据远传自身的防护不规范造成雷电感应波沿市电导线窜入数据远传设备当中，甚至引入乙二醇流量计当中损坏相关设备，数据远传机箱屏蔽功能较差，接地网接地电阻不达标。
针对上述问题，我们采取以下措施，对乙二醇流量计进行保护：
（1）当流过电感的电流增加时，电感两端将产生一个感应电动势阻止电流的增加，当流过电感的电流减小时电感两端将产生一个反电动势阻止电流的减小，根据这一原理当电路当中有浪涌电流时，会在电路当中产生一定的高压，这也是为什么频繁开关机容易损坏电器设备的原因，我们通过增加必要的电器元件减少或阻止浪涌电流对乙二醇流量计的影响。
（2）雷电的高频电磁场会产生较高的感应电压，对我们的电器设备产生较大的危害。所以我们的输气流程管道、分离器、包括污水罐都需要做接地网并做可靠的连接，其实就是给雷电电磁场一个泄放的通道。所以我们通过对修正仪，信号电缆，做可靠的屏蔽，对数据远传箱体做必要的改进并做可靠的接地从而有效的防止雷电电磁场对整套设备危害。
（3）设备的制作与安装
a.乙二醇流量计修正仪屏蔽箱的制作，其结构分别为：固定支架、修正仪屏蔽箱将修正仪安装于箱体内对修正仪作整体屏蔽、等电位连接箱在箱体内连接各支路接地电缆，其目的是成为所有支路的汇流点，防止电流交差流动相互影响。
b.数据远传箱体制作，根据目前企业设备的实际情况，制作了一套用于市电供电的数据远传箱和一套用于太阳能供电的数据远传箱。
c.设备的现场安装
接地网的安装与连接：接地网是整个乙二醇流量计防雷试验比较关键的一个内容，能不能准确的论证试验的有效性，必须保证接地网达到标准的接地电阻，通过对实地地电阻率的测试，初步选择6个接地模块埋设并配用降阻剂使用，边安装边测试直到达到标准值后才引入等电位箱。在军乐站和松花阀室安装模块并测试数据见表1。
修正仪屏蔽箱的安装：结合乙二醇流量计的实际使用环境，为了既有效的保证对雷电波的防护，又能起到防晒防雨防水的作用，我们选择了厚度为2mm的304不锈钢机箱做修正仪表箱，并且和等电位箱合用一个支架安装，尽量减小导线的长度，不至于导线过长而影响接地电阻偏大。
数据远传箱的安装：在以前的数据远传安装当中，由于数据远传部分和太阳能供电部分是两次分开安装，他们之间有很多箱外连接线，不能较好的防雷电波，在试验的过程当中，把它组合在一个机箱内安装，这样既美观又减少相互的影响，也提高了维修维护的方便性，箱体也选用了304不锈钢机箱，充分地做好各个跨接连接保证机箱可靠的接地。
信号电缆套管的铺设：修正仪与数据远传端口内都是与电子电路连接，电子电路承受冲击的能力都比较弱，为了保证不会因为雷电波直接窜入信号电缆，威胁设备的安全所有的信号电缆都选择了304不锈钢波纹管穿线，除波纹管两端可靠地接地以外，波纹管本身也是一个接地体，这对屏蔽保护有一定的帮助作用。
（4）设备地实际数据测试（见表2）
（5）运行试验数据
a.2014年6月27日在军乐站安装并运行，经过7月、8月9次雷雨天气的的观察实验，涡轮表正常运行。
b.2014年7月21日在松花阀室安装防雷系统并运行，经过7月、8月6次雷雨天气的观察和实验，涡轮表正常运行。
结论：经过现场试验数据对比，采用该套防雷防静电系统，可以有效保证乙二醇流量计的正常运行，性能可靠，为企业带来经济效益。可以在涡轮表流量计计量系统中推广应用该套防雷防静电系统。