镇海炼化仪表防雷工作开展.ppt

一、前言,中国石油化工股份有限公司镇海炼化分公司炼油、化工生产装置地处靠海滩涂空旷地带，装置特点具有较多、较高的金属塔器和烟囱，是明显的引雷区。根据国家颁布的全国主要城市年平均雷暴日数统计表提供的数据，宁波地区年平均雷暴日为40d/a，,一、前言,而宁波市防雷中心提供的平均数据为45 d/a （估计镇海地区还会多于45d/a)，根据GB 50343-2004 建筑物电子信息系统的防雷技术规范对雷电活动区的划分,由此得出镇海炼化生产装置区域属于高雷区。,近些年来，镇海炼化的生产装置区所遭受的雷击，呈复杂多变的趋势，就仪表设备的防雷设施而言，前些年由于原设计标准或规范的制约，同样存在着缺陷，从而不同程度地造成装置非计划停工、生产异常或仪表设备的损坏。统计2004年以来的典型案例：,二、案例,2004年7月5日17:43，储运部油品工段4#站罐区仪表通讯受到雷电干扰、所有液位显示全无，原因系ENAF（雷达或伺服）液位计检测系统通讯总线系统遭雷击引起通讯中断,经重新启动控制器后，通讯及显示恢复正常。,二、案例（一） - 罐区、装置边缘区域,2005年7月12日14:40，受雷击影响，合成氨水处理装置03、04工号共计有六台现场仪表失灵，包括了电磁流量计2台、差压液位计1台、在线分析表（PH计、电导）3台，造成电磁流量计等部分仪表电路板损坏，更换故障件后恢复投用正常。,二、案例（一）- 罐区、装置边缘区域,二、案例（一） - 罐区、装置边缘区域,2005年7月14日17:1518:20储运部油品工段4#、5#站部分DCS显示失灵，影响原油、蜡油、污油罐区及首站工艺操作。检查确认系油品4#站G903雷达遭雷击，造成9#罐区供电的空气开关跳闸，合上空气开关后仪表指示恢复正常； 5#站 雷达液位计通讯接口单元CIU至 4#站的通讯线遭雷击、CIU芯片损坏，更换芯片后通讯恢复正常。,二、案例（二）- 主要生产装置电缆桥架,2004年9月19日17:40,当时正值雷电期间, /加氢装置循环氢压缩机C2101和C3101同时跳机,造成这二套装置联锁跳车、非计划停工。检查发现循环氢压缩机C2101和C3101机组控制器505E,均处于“死机”状态,无法用盘面按钮复位,后通过机柜间内的505电源开关断电重启方式才得以复位，同时检查程序参数正常。,二、案例（二） - 主要生产装置电缆桥架,结合当时装置区附近的雷电情况，有工艺操作人员目击存在雷电击中中控室后仪表电缆桥架（内敷设了电源电缆、信号电缆等）附近，并且事后检查电缆桥架的接地线未有效接地，很可能造成505E的24VDC供电电源线受外界强电磁场干扰，导致505E出现RESET CAUSED BY LOSS OF CLOCK（加氢）和RESET CAUSED BY HALT MONITOR（加氢）报警、并复位，最终致机组停车。,二、案例（三）- 码头、空旷区域,2005年4月30日15:58，成品油码头液硫罐部分仪表设备遭雷击出现损坏、液硫产品不能装船出厂。检查确认本次雷击造成了成品油码头许多仪表损坏，包括温度巡检仪一台、无纸记录仪一台、CRT一台、工业电视摄像头一台、测爆仪三台和ENAFE CIU等。,二、案例（三） - 码头、空旷区域,2006年6月24日18：05，港务储运部生活区高位水池液位计（压力变送器）因遭雷击导致损坏，由于生产区、生活区高位水池位于山顶，因此极易遭受雷击。,二、案例（三） - 码头、空旷区域,2006年7月19日17：26，港务储运部T64罐（LPG球罐）雷达液位计(科隆BM100)在雷雨后液位不能正常显示，检查发现是由于雷击导致雷达液位计电子单元中信号处理模块损坏，更换故障信号处理模块后仪表恢复运行正常。,二、案例（四）- 主要生产装置机组仪表,2008年7月25日1:06，套重油催化装置受雷击影响部分仪表数据显示错误,其中3#主风机轴振动显示信号XI131、XI132、XI134、XI138在DCS报警记录中均低位报警。检查DCS控制系统电源雷击计数仪,1:04和1:06分别有遭雷电干扰二次记录,故确认所出现故障系雷击引起电磁干扰所致。,二、案例（四） - 主要生产装置机组仪表,进一步检查发现机组轴系监测仪表本特利3300和状态监测系统之间的信号使用同一COM端。当状态监测系统受到雷击影响时，感应电流经过状态监测信号处理电路板，直接干扰本特利3300的输出，从而引起指示信号瞬间的不正常，在DCS系统中产生过程报警。,二、案例（四） - 主要生产装置机组仪表,另外,机组现场信号经本特利3300卡件的BUF、COM，与状态监测系统的信号处理电路板DSP相关联，所以同时出现了本特利3300面板上的高报警和高高报警。后抽查部分装置的大机组状态监测系统，发现该其系统的接地既没有与电气或仪表接地系统相接，也没有自己独立的接地系统，致使抗雷击干扰能力极其薄弱。,三、分析,根据上述案例，可以看出近些年来镇海炼化生产装置仪表设备遭受的雷击，基本局限于储运罐区、装置边缘、空旷区域、机组控制系统及配套仪表设备，分门别类地予以分析。,三、分析,1、/加氢装置循环氢压缩机C2101和C3101由于雷电影响的同时跳机，暴露出雷电对关键仪表设备、计算机及其网络系统干扰的敏感性，而电缆桥架和电源的有效接地性能，则是最为重要的影响因素之一。,三、分析,2、储运罐区、净化水场、水处理和码头等装置中的少量现场仪表，不同程度地遭到雷击，造成损坏或死机，则发生在装置边缘、设备高处及空旷地域，暴露出电源和信号回路的屏蔽接地性能，对于仪表设备、回路信号干扰影响极大，同时对于安装于装置边缘或空旷地域的仪表设备未配置雷电浪涌保护设施的缺陷。,三、分析,3、机组轴系仪表信号受雷电干扰影响，与仪表本机和电源接地及其信号回路的屏蔽接地不规范很有联系，尤其不能忽视与机组状态监测仪表的信号传输连接共地的关联性。,三、分析,4、通过对遭雷击损坏仪表的检查和处理，对于所出现的部分装置仪表或系统死机（断电重启后能够恢复正常运行）及局部接口部件损坏现象，同时根据雷击计数仪监测结果，分析认为遭受雷击的设备主要是受到雷击大而属于感应雷，主要原因仍然存在于仪表设备或电缆桥架的接地存在缺陷。,四、措施,针对所暴露出的仪表防雷存在的薄弱环节，结合当前国家或行业陆续颁布的仪表防雷技术规范或标准，确定了运行仪表设备防雷立足“规范”、满足“标准”、夯实基础，适当增设防雷设施的对策或措施。,四、措施,1、应十分重视仪表系统接地及信号屏蔽接地是否良好,按照仪表系统接地设计规范要求，对于现场仪表桥架以及仪表外壳的保护接地,接地连接线与就近已接地的金属构件相联,应保证其接地的可靠性及电气连续性,确保仪表桥架等电位连接和防雷接地最终实现等电位连接，统一并接至工厂地网。,四、措施,2、对安装于塔顶最顶端的仪表进行防雷整改，采取设备外壳接地、增加防爆软管连接或加装仪表保护箱、箱体接地等措施。同时考虑对于雷击多发地点或安装在高处、空旷区域、易遭雷击(如油品罐区、山顶油罐、水处理等)的仪表回路，包括重要仪表、贵重仪表、独立PLC系统的I/O通道等，适当增设电源、通讯网络及其中的少量仪表信号的防雷电浪涌保护器。,四、措施,3、关注安装于控制室外的仪表机柜、操作台的接地现状，对于未按规范要求单独连接至电气的接地网连接点、而是直接固定在水泥地面的连接，必须予以整改。 4、完善雷电监测手段，选择重要生产装置增设雷电记录仪，有利于今后仪表防雷的管理、故障分析及其针对性措施的采取。,四、措施,5、新上生产装置仪表设备应从设计源头上同步考虑仪表抗雷电干扰的措施。 6、邀请有关研究机构技术人员，进行仪表系统防雷电干扰技术交流，深化对仪表系统防雷的认识和提高应对措施采取的针对性。,五、实施,按照分析、措施所确定的整改原则，近些年来的连续几年，分批次陆续开展了一系列的工作。主要包括：,五、实施,1、全面清理运行装置的仪表电缆桥架、控制系统现场仪表的接地情况，重点检查505控制器、轴系仪表、电源、信号屏蔽的规范接地，对于发现的问题，登记纳入缺陷台帐，视条件安排在线或结合装置停工检修予以整改。 全清理运行装置仪表桥架、控制系统的接地情况，重点检查5050控制器、轴系仪表等的本机、电源和信号屏蔽规范接地，对于查出的缺陷，并视条件安排在线或结核装置停工检修予以整改。面清理运行装置仪表桥架、控制系统的接地情况，重点检查5050控制器、轴系仪表等的本机、电源和信号屏蔽规范接地，对于查出的缺陷，并视条件安排在线或结核装置停工检修予以整改。,五、实施,2、在清理、检查、检测仪表桥架接地的基础上，对于仪表防雷予以适当投入，集中分三批实施仪表回路的防雷的整改（参见下表）,其它则结合各类技措、改造等项目，也予以适时地投入。,五、实施,五、实施,（续上表）,五、实施,（续上表）,五、实施,（续上表）,五、实施,3、开展仪表防雷技术研究工作，选择新上套加氢裂化装置，协作浙江中控，进行150万吨/年加氢裂化装置仪表和控制系统雷电防护技术的评估技术研究，获得应用效果。发现并解决的典型问题：,五、实施,（1）现场有一排变送器，不在建筑物和高塔设备防直击雷装置的保护范围之内（见下图），有可能遭直击雷，应保证现场的所有变送器以及执行器的金属外壳接地并实现等电位连接。,这排变送器有可能遭直击雷,五、实施,五、实施,（2）从控制室所在建筑物到外操作室的电缆走线槽紧挨着建筑物的避雷带引下线（见下图），不符合GB 50343的要求。按该标准的要求，走线槽和引下线最小的交叉净距S应大于0.05H，H为交叉处防雷引下线距地面的高度（mm），约有10米。所以交叉净距S应大于500mm。,五、实施,电缆走线槽紧挨着建筑物的避雷带引下线,避雷带引下线,电缆走线槽,五、实施,4、评估研究考虑镇海炼化所处地域及所属雷电等级，提出了相应石油化工装置在工程设计阶段应予充分考虑的防雷措施或配置，编制了镇海炼化控制系统防雷工程的技术指南，作为今后新上装置仪表防雷设施配置、施工规范验收和运行装置仪表防雷缺陷整改提供技术依据和实施规范，以点带面、达到推动镇海炼化仪表防雷工作的深化。,六、进一步的打算,经过持续不断地努力，镇海炼化仪表防雷可靠性有了一定程度的提高，通过运行装置仪表防雷缺陷的整改、新上装置仪表防雷设施配置的把关等手段，有效地提高了生产装置仪表设备抗雷击的防御能力，杜绝了由于仪表设备遭雷击而导致整个装置生产停工事故，所引起的生产异常事件或设备损坏也明显减少，从而有效地促进了公司的安全生产。,六、进一步的打算,然而，分析镇海炼化仪表防雷现状，无论从管理上还是防雷设施配置上，仍然存在漏洞。比如： （1）今年8月16日17:30所发生的套焦化装置富气压缩机主汽门电液转换器遭雷击电磁干扰，引起电气特性发生变化，造成压缩机转速保护动作至1000rpm/min故障,表明了仪表设备遭雷击路径或作用的不确定性。,六、进一步的打算,（2）2007年5月24日发生的港务储运部所在区域遭到雷击,造成了已经安装了防雷浪涌保护器的原油PLC控制系统两块RTD(热电阻)模块通道损坏,该型号的防雷栅并未起到应有的作用,表明了合理选择和安装防雷浪涌保护设施的必要性。,六、进一步的打算,目前镇海炼化各生产装置中包括仪表桥架在内的现场仪表及其配套附件安全接地、信号屏蔽接地等基础性配置,仍然存在着漏洞，由此已经确定进