仪表接地和接线技术.ppt

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1、仪表接地和接线技术,镇海炼化仪控部 劳碶波,案例 焊机干扰信号引起一焦化3#机转速波动,一焦化注汽改造施工电焊引起压缩机转速波动，通过现场勘察和分析，主要是仪表槽盒桥架和工艺注汽管线在同一管架上，电焊的强电信号通过管架，串到仪表槽盒，进而影响槽盒内高频低压的转速信号。,措施二 将进505控制器电缆把拆开，按要求将各个电缆屏蔽层分开，将转速信号屏蔽层接地和输出至电液转换器屏蔽线接地，工艺在开机至6000RPM时，现场模拟电焊试验，波动明显减少，但仍有上下150转左右波动,措施一 首先对505控制器的电缆槽盒进行接地；同时对505控制器进行接地，处理完成后，经试验，效果不太理想,措施三 将输出至电

2、液转换器屏蔽接线浮空，现场再次模拟电焊试验，转速没有再出现波动。,原因 旧型号505控制器输出至电液转换器屏蔽接线端（5）与控制器5V工作电压的负端相连。 转速信号屏蔽接线端（23和26）与转速信号负端（22和25）内部分别相连，而并非控制器的接地端子相连，这样，该信号屏蔽线的干扰信号就会影响转速信号。 转速信号的屏蔽线实际并未接地 ，施工单位在安装时将505控制器所有屏蔽线接在一起打把 ，导致各个屏蔽线相互连通。,信号屏蔽问题 石油化工仪表接地设计规范(SH/T 3081-2003) 2.2.4中规定，仪表工作接地的原则为单点接地，信号回路中应避免产生接地回路，如果一条线路上的信号源和接收仪

3、表都不可避免接地，则应采用隔离器将两点接地隔离开。 欧盟的EMC（接地和电磁兼容性）中的条例和标准：如果信号线的配置带有高频感应，应采用双侧电缆屏蔽接地，如果信号线较长：除了沿电缆方向进行双侧地连接以外，还要有间隔10 到15 m 的附加的接地点 解决一焦化3#机转速波动中措施三是把输出至电液转换器屏蔽接线浮空。,采用浮地方式解决干扰 逻辑地和模拟地与其他接地处理混乱，导致在地线上产生不等电位分布，影响计算机工作 逻辑地电位的干扰极易引起影响计算机地逻辑运算和数据存储，造成速据混乱、程序跑飞和死机。 模拟地电位的分布将导致测量精度地下降，引起对信号测控的失真和误动作。 目前一些计算机系统采用浮

4、地方式，把模拟地和逻辑地屏蔽浮置起来，与外界隔离，不接大地，是计算机抗干扰设计的一大进步，,欧盟的EMC电缆屏蔽接地的指导方针 下面的表格说明了如何根据设备的具体情况把电缆屏蔽和地进行连接,不同地连接的效果,对于较长的被屏蔽的线路，推荐使用沿电缆方向的间隔为10 到15 m 的若干附加接地点：,在实际应用中,对信号电缆采用何种方式的接地处理,需要根究具体的现场情况来分析和选用 对低频信号在无强电磁场影响下一般采用屏蔽层单端接地的方式, 优点是在屏蔽层上无环流电流,但对高频电场干扰无效,有天线效应和电位差 对高频信号易采用双端接地的方式,如各类总线型网络,同轴网络等,优点是对高频干扰和低频干扰非

5、常有效,最好两接地点是等电位连接,可消除环流电流 仪表输出是恒流型的4-20MA模拟量信号,一般情况下屏蔽线中的环流对其无影响,本特利3300到3500,信号屏蔽接地的改进,3300系统：就地电缆的屏蔽层与公共（COM）端相连接,3500系统：就地电缆屏蔽层与监测系统上屏蔽层端子相连,采用浮地的控制系统,干扰源和干扰方式,自然和技术干扰源 自然干扰源： 雷击，大气和宇宙， 静电放电 技术干扰源: 被突变电流干扰的可控硅控制器，开启或者关闭高功率设备， 高频发生器， 发射器， 烤箱， 局部振荡器，,窄频和宽频干扰源 窄频干扰源带有离散频率的信号： 无线电广播设备以及业余无线电发射设备，发射和接收

6、设备，雷达站，工业高频发生器，微波设备，动力电流，焊接机械，声音或固定电台信号接收器，超声波设备，功率转换电路 宽频干扰源具有传导和辐射干扰变量的宽带干扰源： 电机，断路器 ( 电力开关)，半导体控制电路，开关设备( 继电器，接触器)，静电放电， 大气放电，电晕放电，核子放电,导体干扰源和电源干扰源 传导感应涉及到金属导体( 金属线或者导电结构)，变压器，线圈以及电容器。因为导体在工作的时候也可视为有效的天线设备，所以这些干扰信号也可以转换为辐射干扰信号，反之亦然 , 荧光管 水银弧光灯 换向器 断路器触点、 继电器 电源开关 直流电源 电晕放电 真空吸尘 这些干扰源中，很多都是和干线电源相连

7、。它们各自的干扰变量会发送到电源网络，并从那里传递出去。所以说，电源网络自身也会成为连续和间歇干扰信号的来源。,辐射干扰变量的干扰源 所有产生高频信号并且其部件在工作中有可能用作天线的设备看作潜在的干扰源 来源：射频外科设备 自动调温器接触器( 电弧) 电机 电弧电路直流电源 荧光管 电弧 半导体多路器,干扰的感应原理,干扰源,耦合,敏感设备,干扰,干扰,干扰变量到敏感设备的耦合过程可以通过多种方式来实现 电流的方式：通过正常的电路进行耦合 电容的方式：通过电场进行耦合 电感的方式：通过磁场进行耦合 电磁波或者辐射感应：通过电磁场进行耦合,原理：通过在电路中制造一个感性耦合，来实现输入导体和返

8、回导体之间的变换，这样一来，就可以抑制干扰信号。在连续性导体环路中的感应电压，其相位变化了180度，从而使得彼此间相互抵消。随着环数的增加，变换的效果变得更为明显。如果能达到30/m 的环数，效果就会很不错,抑止干扰方法,双绞线作用：低电平信号线，当周围有磁场干扰源存在时，有很好的抑制磁场干扰作用。,4 类信号( 干扰的) 电缆和2 类信号( 轻度敏感的) 电缆必须以直角进行交叉,接地功能 消耗干扰电流 阻止耦合 在特定的电位下保持屏蔽,接 地 分 类 仪表及控制系统,保护接地,工作接地,本质安全系统接地,防静电接地,防雷接地,保 护 接 地 保护接地(也称为安全接地)，是为人身安全和电气设备

9、安全而设置的接地。仪表及控制系统的外露导电部分，正常时不带电，在故障、损坏或非正常情况时可能带危险电压，对这样的设备，均应实施保护接地。 石油化工仪表接地设计规范 (SH/T 3081- 2003)： 低于36V供电的现场仪表，可不做保护接地, 但有可能与高于36V电压设备接触的除外,仪表及控制系统工作接地 信号回路接地 仪表信号回路接地，通常以直流电源负极为参考点，并接地。信号分 配均以此为参考，如5V或24V电源负端，特别两仪表之间以电压作为信号传输的情况，必须有个公共地。 如果信号是隔离的，可以不接地。还有以420MA电流恒流形式传输的信号，大多不接地，我们现在使用的这类仪表比较多。,在

10、对称工作电路中，参考地的输出线和返回线是分开的。电路和参考地之间用第三根线进行连接，这样就使对称电路成为三线系统。正常信号通过输出线输送到设备，并通过返回线返回。通过对称连接，可以使很多干扰得以降低，这也是为什么对称连接经常被采用的原因。 典型的对称电路： 测量系统中设备之间的连接,数据线路(RS422 / RS485)的连接。 在不对称工作电路中，电路和大地参考平面相连。需要的信号通过单 一的线路传送到设备，并从大地参考平面返回，所有通过同轴电缆的连接都是不对称连接,屏 蔽 接 地 如果在进行空间安排时，因为某些原因，无法将敏感设备和干扰源的距离设置得足够远，就需要进行屏蔽。 屏蔽物是安放在

11、干扰源和敏感部件之间的一个金属部件。它影响到干扰源和设备之间的电磁场分布，进而最大限度地降低耦合。 几种可用的屏蔽类型：电缆屏蔽 、通过机座屏蔽、房间屏蔽 、使用隔离板进行屏蔽。 屏蔽效果取决于屏蔽物的共有阻抗。共有阻抗必须尽可能地小，这样才能获得良好的屏蔽效果。共有阻抗越小，泄漏电流就会越大。,本安系统接地 齐纳式安全栅在电路中采用快速熔断丝,限流电阻或限流二极管。 对输入的能量进行限制,从而限制输到危险场所的能量,为此必须要有非常可靠的接地系统,把从安全区域传到危险区域的大能量通过接地系统泄放到大地。 设计中安全栅柜本安地规定接地电阻要小于1欧姆。 采用隔离式安全栅的本质安全系统，不需要专

12、门接地。,防静电接地 静电电荷和放电过程的产生 ：计算机、中央控制和操作设备经常安放在带有绝缘地板的房间内。干燥的天气和相对较低的湿度，会导致操作人员身上产生较多的静电电荷，如果你穿橡胶底的鞋走在由另一种材料( 人工合成的绝缘材料) 做成的绝缘地毯上， 就会在鞋底产生过量的电荷，人体可以被看作是导体，在鞋底积累的电荷的作用下，人体内就会积累起感应电荷，也就是阳极和阴极电荷被分开。 这些电荷会越积越多。如果此时人体触碰了金属物体或者设备，就会产生带有强电流脉冲的放电火花，放电的强度和静电电荷数量的平方成正比。这些电荷会通过设备放电，从而引起设备的损坏。,安装DCS, PLC, SIS等设备的控制

13、室、机柜室、过程控制计算机的机房，应考虑防静电接地。 室内的导静电地面、活动地板、工作台等应进行防静电接地。 己经做了保护接地和工作接地的仪表和设备，不必再另做防静电接地。,防雷接地 雷击保护系统为了保护车间设备和人员免受雷击的伤害。 一个拥有仪表控制系统的楼宇中，雷击保护系统可分外部和内部雷击保护，在外部雷击保护中，安装的避雷末端把雷击电流通过合适的大地连接系统释放到大地中去。 内部雷击保护是采用过电压保护，针对雷击以及在金属部件和电气中的电磁场所产生的影响而采取的措施。其中主要涉及到为了实现等电位连接和过电压保护而采取的措施。当仪表及控制系统的信号线路从室外进入室内后，需要设置防雷接地连接

14、的场合，应实施防雷接地连接。,仪表及控制系统防雷接地应与电气专业防雷接地系统共用，但不得与独立避雷装置共用接地装置,也就是外部雷击保护系统共用接地装置。 仪表及控制系统防雷接地应与电气专业防雷接地系统共用，其工频接地电阻不应大于10。但不得与独立避雷装置共用接地装置。 所有进出系统的需要保护的线路，都必须通过火花隙或者保护设备( 避雷器) 直接连到大地连接系统。这样一来，一旦发生了雷击，遭受雷击的系统，其电位会暂时升高，但是在系统内却不会产生危险的电位差。,接 地 连 接 方 式,保 护 接 地 方 式,仪表及控制系统的保护接地应接入电气专业的低压配电系统接地网。 控制室用电应采用TN-S系统

15、。整个系统中，保护线PE与中线N是分开的,防止N线带电。 仪表电缆槽、电缆保护金属管应做保护接地，可直接焊接或用接地线连接在附近已接地的金属构件或金属管道上，并应保证接地的连续和可靠，但不得接至输送可燃物质的金属管道。仪表电缆槽、电缆保护金属管的连接处，应进行可靠的导电连接。 仪表及控制系统的保护接地系统应实施等电位连接。,仪表信号用的恺装电缆应使用销装屏蔽电缆，其恺装保护金属层，应至少在两端接至保护接地。 仪表及控制系统保护接地的各接地干线应汇接到保护接地汇总板，再由保护接地汇总板经接地干线接到总接地板上。 当保护接地汇总板和总接地板合用时，保护接地的各接地干线直接接到总接地板上。 仪表及控

16、制系统交流供电中线的起始端应经保护接地干线接到总接地板上。 不准保护接地和保护接零同时使用,当绝缘损坏碰壳时，接地电流不足以使大容量的保护装置动作，而使设备外壳长期带电。,是有专用保护零线(PE线)，即保护零线与工作零线(N线)完全分开的系统；爆炸危险性较大或安全要求较高的场所应采用TNS系统；有独立附设变电站的车间宜采用TNS系统。,TNS系统,工 作 接 地 方 式 (一) 工作接地与保护接地在工作接地汇总板之前不应混接。 工作接地的连线，包括各接地线、接地干线、接地汇流排等，在接至总接地板之前，除正常的连接点外，都应当是绝缘的。工作接地最终与接地体或接地网的连接应从总接地板单独接线。 当

17、有多个仪表需工作接地时，宜先将各仪表的工作接地线分别接到工作接地汇流排或接地连接端子排，再经工作接地干线接到工作接地汇总板。由工作接地汇总板经两根单独的工作接地干线接到总接地板,根据需要，工作接地汇流排可有多个. 仪表信号公共点接地、DCS. PLC. SIS等的非隔离输入的接地，均应分别单独接到接地连接端子排或工作接地汇流排上，然后通过接地干线接到工作接地汇总板。直流电源的负端必须接到本机柜的工作接地汇流排，不设工作接地汇流排的情况应经工作接地干线接到工作接地汇总板。,工 作 接 地 方 式 (二) 信号屏蔽电缆的屏蔽层接地应为单点接地，应根据信号源和接收仪表的不同情况采用不同接法。若屏蔽层

18、两端都接地，因两端地电位差的存在，将在屏蔽体上感应干扰电流，对信号产生干扰。 当信号源接地时，信号屏蔽电缆的屏蔽层应在信号源端接地，否则，不但起不到信号屏蔽空间电磁干扰的作用，反而导致屏蔽层产生环流，加大对信号的干扰。 现场仪表接线箱两侧的电缆屏蔽层应在箱内用端子连接在一起。 当有多根信号屏蔽电缆的屏蔽层接地时，宜先将各信号屏蔽电缆的屏蔽层汇接到工作接地汇流排，再经工作接地干线接到工作接地汇总板。不应该把多根信号屏蔽电缆的屏蔽层在表内或表外捆在一起再接到工作接地汇流排,本 安 系 统 接 地 方 式 齐纳式安全栅的接地汇流排通过接地导线及总接地板最终应与交流电源的中线起始端相连接. 齐纳式安全

19、栅的各接地汇流排可直接接到本机柜的工作接地汇流排，再经工作接地干线接到工作接地汇总板。每个汇流排的接地线宜使用两根单独的导线。 齐纳式安全栅的各接地汇流排也可由工作接地干线串接，两端应分别经工作接地干线接到工作接地汇总板。 在有齐纳式安全栅的本安系统中，直流电源的负端必须接到本机柜的工作接地汇流排或安全栅接地汇流排上,防静电接地 控制系统防静电接地应与保护接地共用接地系统。 电气保护接地线可用作静电接地线. 不得使用电气供电系统的中线作防静电接地。,防雷接地方式 在仪表电缆槽、仪表电缆保护管进入控制室处，应与电气专业的防雷电感应的接地装置相连。 控制室内的防雷保护器应与电气专业的防雷电感应的接

20、地装置相连。 在需要仪表电缆保护管、仪表电缆铠装层进行防雷接地处，应与电气专业的防雷电感应的接地装置相连。 现场仪表的防雷保护器应与电气专业的现场防雷电感应的接地装置相连。 在雷击区室外架空敷设的不带屏蔽层的多芯电缆，备用芯应接入屏蔽接地；对屏蔽层已接地的屏蔽电缆或穿钢管敷设或在金属电缆槽中敷设的电缆，备用芯可不接地。,接地系统要求,接地系统的导线应采用多股绞合铜芯绝缘电线或电缆。 仪表工作接地汇流排、工作接地汇总板应采用绝缘支架固定。 接地系统的各种连接应牢固、可靠，并应保证良好的导电性。接地线、接地分干线、接地干线、接地总干线与接地汇流排、接地汇总线的连接应采用铜接线片和镀锌钢质螺栓，并应

21、有防松件，应采用焊接。 接地总干线和接地装置的连接部分应分别进行热镀锌或热镀锡。 各类接地连线中，严禁接入开关或熔断器。 接地系统的标识颜色为绿色或绿、黄两色,在建立地连接的过程中必须小心操作，绝对不能损害仪表的操作需要,避免地连接中出现高接触电阻 接地系统的各接地汇流排可采用截面为25mm*6mm铜条制作 接地系统的各接地汇总板应采用铜板制作，厚度不小于6mm，长、宽尺寸按需要确定。 接地线的截面可根椐连接仪表的数量和接地线的长度按下列数值选用： 接地线：1mm22.5mm2； 接地分干线：4mm216mm2； 接地干线：10mm225mm2； 接地总干线：16mm250mm2；,仪表系统和

22、电力系统的接地汇流排、分干线、总干线应彼此绝缘，它们只能在接地地处或公用连接板处作相互连接，绝对不能在这点之前相连接，否则会引入干扰。 在一根接地线上严禁串接多个需要接地的仪表，一个接头的中断会引起多台仪表的接地脱开。,除去接触点上的油漆或者涂层，用导电的特殊油脂来保护其不受腐蚀,在金属部件上直接用螺丝固定，不要使用额外的电导体,电缆屏蔽创建地连接,仪表接线技术,接线松动不仅易造成跳车事故，而且由于端子松动出现的现象无法用逻辑解释，事故原因分析极其困难,接线端子基本要素 在仪表接线端中，接触力是关键因素，接触力过低，导线和导电片之间将产生位移，从而产生氧化污染，使接触电阻增大而导致过热。在实际

23、接线操作中，不同的人员使用的力矩大小不同，会影响连接质量。 大的持久接触力作用在导线上才有意义，在拧紧螺钉的过程中要产生螺钉的反作用力，该弹力作用可以来抵消因温度造成的导线直径的改变，增大抗震性能 减少连接处的接触电阻，在铜质的导电片上镀上柔性的锡铅合金，能确保压片和导线保持气密、低阻、耐腐蚀，从而增加接线点的抗老化性能,标准螺钉卡箍型线接端子,螺钉卡箍的连接技术已经应用数十年了，现在它仍旧是最通用的连接技术。 螺钉卡箍的元件是用回火钢制成，可以承受非常高的接触压力。连接的导线压紧在铜质合金导电片上。 主要特点是，侧面进线、高接触压力、宽范围线径、揉性电线连接方便；无需压接端头、由于螺钉卡箍和

24、导电片上的凹槽进入电线的内芯，具有很好的抗拉性和优秀的电气接触、在卡箍下的凸台可以防止无意中把电线插入卡箍之中。,特性,魏得米勒“SAK2.5”主要技术数据,弹簧型接线端子 (“Z”型连接 ),这种结构与螺钉卡箍技术相似，都有两个独立的机械（螺钉/弹簧卡箍）和电气（汇流排）功能。弹簧由不锈钢制成，可以确保接触压力以及机械承受性。 主要特性是顶部进线、良好的接触压力、宽范围线径、良好的抗拉性、由于弹簧不断的补充压力，所以这种连接具有良好的抗震性、由于采用良好的金属材料，故较标准的螺钉卡箍结构具有更高的抗腐蚀性,特性,管状端头,导线线径必须与管状端头相匹配,如常用的RVVP1.5导线，若选魏得米勒

25、管状端头，可用型号有H1.5/14,其主要技术数据D1为1.7、L1为14MM、L2为8MM，还可用H1.5/16 、H1.5/24,只是L1和L2数据不同,我们在使用的weidmiller线鼻子,跨接方式 使用专用跨接片（侧联梳及联络组件），这种跨接方式很牢固，最好不采用短导线来跨接，,电源空气开关的跨接以前多使用跨接线的方式，但这几年多采用跨接片的方式,不推荐的跨接方式,接线前应校线并标号。 剥绝缘层时不应损伤线芯。 多股线芯端头宜烫锡或采用接线片。采用接线片时，电线与接线片的连接应压接或焊接，连接处应均匀牢固、导电良好锡焊时应使用无腐蚀性焊药。 电缆（线）与端子的连接处应固定牢固，并留有

26、适当的余度。 仪表及电气设备易受振动影响时，接线端子上应加弹簧垫圈。,接线规定,仪表盘（箱、架）内的线路可敷设在小型汇线槽内,也可明敷设；当明敷设时，电缆、电线束应用由绝缘材料制成的扎带扎牢，扎带间距宜为100毫米。 电线的弯曲半径不应小于其外径的3倍。 本质安全型仪表的信号线和非本质安全型仪表的信号线应加以分隔。当仪表有特殊要求时,应按仪表安装使用说明书的规定进行配线。 仪表盘（箱、架）内的线路不应有中间接头，其绝缘护套不应有损伤。 仪表盘（箱、架）内端子板两端的线路，均应按施工图纸标号。,每一个接线端上最多允许接两根芯线。 接线端子板的安装应牢固；当其在仪表盘（箱、架）底部时，距离基础面的

27、高度宜为250毫米。在顶部或侧面时，与盘（箱、架）边缘的距离宜为100毫米。多组接线端子板并列安装时，其间隔净距离宜为200毫米。 剥去外部护套的橡皮绝缘芯线及接地线、屏蔽线，应加设绝缘护套。导线与接线端子板、仪表、电气设备等连接时，应留有适当余度。,没有采用线鼻子的现场接线端子,规范施工工器具,应该严格要求施工人员使用专用的剥线、压接、紧线工具，严禁使用老虎钳、斜口钳、尖嘴钳等其他工具代用,在规定的力矩范围内拧紧螺钉,连接可靠，接触点气密 不对螺钉、螺纹、压线框造成损坏 电压降明显低于标准的界值,扭力螺丝刀扭矩设定值,不规范压接方式,新装置、扩建和改造装置端子的三遍确认,工程交接前进行第一遍

28、确认，确认单位是施工单位，确认人由确认者签名，时间填确认开始时间。 工程交接时进行第二遍确认，确认由机动处组织，工程处、施工单位和仪控部共同参加，确认单位是施工单位和仪控部，确认人由施工单位和仪控部确认者共同签名，监督单位是机动处和工程处，监督人由机动处和工程处参加者签名，时间填确认开始时间。 在装置投产前进行第三遍确认，确认单位是仪控部班组，确认人由班组确认者签名，时间填确认开始时间。,填写第一遍和第三遍确认表，二遍确认均在装置投产前进行。 第一遍确认单位是仪控部班组，确认人由装置岗位人员签名，时间填确认开始时间。 第三遍确认单位是仪控部班组，确认人由班组岗长以上人员签名，时间填确认开始时间

29、。 在施工单位实施和端子“三遍确认”过程中，仪控部技术人员必须全过程参与，进行质量跟踪和监督，确保各个环节能得到有效控制，最大程度地发现仪表回路上存在的隐患问题，减少因仪表接线端子松动而导致装置停工。,检修装置投运前的二遍确认,确认注意事项 确认人要根据确认表要求的内容，对柜内的所有端子、现场仪表接线端子进行确认，不得遗漏。 确认者采用用手拉住端子外电线，用适度的力向外拉，检验仪表接线质量；同时用合适的螺丝刀均匀用力对端子进行紧固，发现松动的进行紧固，并记录在确认表中。 第二遍确认通过后，才能进行仪表设备的中间交接；第三遍确认通过后，才能进行装置开工的确认。 确认时发现的问题由确认者在确认表中进行详细记录，记录端子号和松动程度等内容。 空白确认表由仪控部技术员发放，签名后的确认表作为工程交工和开工确认的资料，交仪控部技术员存档。,谢 谢,