雷电对石油化工企业的危害及防雷技术研究
尼玛卓玛 红梅 群宗

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尼玛卓玛 红梅 群宗,. 雷电对石油化工企业的危害及防雷技术研究[J]. 石油科学研究,20233. DOI:10.12721/ccn.2023.158225.
摘要: 石化公司是基础工业的主要组成部分,长期以来一直是工业现代化,信息化和自动化的关键领域。最近这些年,这些石化企业越来越多地使用电子信息设备,再加上石化产品的易燃易爆特性,雷击对石化企业的危害越来越大,造成的损失也越来越严重。针对这种现状,本文重点研究如何做好石化企业的防雷工作。
关键词: 雷电;石油化工企业;危害;防雷技术
DOI:10.12721/ccn.2023.158225
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雷电是一种在大气中发生的声,光和电物理现象。它出现突然,并具有较强的破坏性,经常导致建筑物倒塌,着火并造成巨大破坏力的人员伤亡。随着科学技术的发展,一些高技术的监控,通信和计算机微电子系统已经逐步在社会的多个领域得到广泛的应用,目前石油化工企业也已开始使用许多现代电子设备。此外,因为石化企业内部的环境具有一定的特殊性。它的各种设备都很密集。管道,塔和灌溉设备大多安装在户外的空旷地区。石化产品易于使用。易燃易爆的特性使石化企业特别容易遭受雷击和设备损坏。在严重的情况下,它们还特别容易发生火灾甚至爆炸事故,这严重威胁着石化企业员工的生命安全和经济资产的安全。因此,做好石化企业的防雷工作具有重要的现实意义。

1.石油化工企业的组成及特点

石油化工企业的组成部分主要包括:由罐区及泵区、生产装置区,烟囱火炬、管架、生产控制室、污水处理厂、消防泵房等。

1.1生产装置大都由金属制成

石油化工生产中的反应塔、框架、储存罐、仪表、管道、电缆等多种设备,都采用的是金属材质。良好的导电体是组成石油化工生产装备的主要元件。

1.2设施高温高压、原料易燃易爆

石油化工生产设备中的加热炉,空压机泵房,罐容器等装置大多处于高温高压的环境下连续生产。 此外,石化生产设备生产的石化原料,半成品,成品和各种辅助材料大多都具有易燃性和易爆炸性特质,很有可能伤害人类或破坏环境。

1.3电子设施广泛应用

如今,电子产品已广泛应用于石化行业的生产和控制过程中,如DCS,UPS,PLC等电子产品已广泛应用于石油化工企业,从而逐步提高了行业的自动化程度, 对劳动力的依赖性下降了,而这种改进也增加了工艺的可控性,但是由于电子设备中集成电路的数量众多,并且集成电路承受静态电压的能力非常低,因此更要做好雷电防护工作,特别是易受雷电过电压影响的大型集成电路块来说,防雷,防静电尤为重要。

1.4生产过程高度连续性

石油化工的生产是一个连续生产的过程,每个工序是相互紧密连接的,从装置开始投料开始就要不间断的进行投料,如果其中的一个工序或者设备出现问题,则会引发装置的停止,严重情况下会发生重大事故。所以,必须要加强雷电防御工作才能够将石油化工企业的潜在危险降到最低。

2.雷电对石油化工企业的影响及危害

2.1直击雷

出现直击雷时,雷电通道内的高温极易点燃近旁的易燃物质,并引起爆炸和其他事故。直击雷能够对石油化工企业的所有建筑物带来隐患,主要表现为建筑物或设备的破坏,特别是对罐区,室外生产设备区,装卸站设施等危险区域的损害。高温可以直接点燃或引爆这些区域中的物质,因此在这些区域中,必须统一控制雷击点,并且必须在安全的空间内控制雷击点。

2.2静电感应

由于雷云底部的静电荷,当雷云位于某个区域时,由于静电场的作用,该区域中的金属导体将在雷云底部感应出相反的电荷。雷云主放电时,雷云的底部电荷被中和,金属导体上的感应电荷失去约束,成为自由移动的电荷

2.3 电磁感应

因为雷电期间持续时间为毫秒或微秒的脉冲波,雷电电流在很短的时间内上升到数万甚至数十万安培,而在很短的时间内从数万甚至几十万安培降低到零,因此雷电流的抖度非常大。由雷电流引起的感应电压可能会导致导体过热,或者由于环路不顺畅而导致火花放电,或者与附近其他金属发生反击以产生火花放电。 如果在这些空间中填充了可燃材料,则火花也可能点燃或爆炸,从而导致一些严重的后果。

2.4雷电波侵入

雷电波本质上是高压脉冲波,它可能是由雷电直接撞击管线引起的,也可能是由雷电感应管线引起的。 当雷电沿管道侵入房间时,高压电力可能会沿管道向设备或人员回击。 如果雷电直接击中这些管线或雷电击中这些管线,则过电压会导致过电压沿这些管线侵入建筑物,从而损坏连接到该管线的设备或触摸这些管线的人员,从而导致触电死亡。

2.5雷击电磁脉冲

雷击电磁脉冲是指雷电流通过电阻,电感和电容耦合产生的电磁效应,包括雷电浪涌和辐射电磁场。 雷电电磁脉冲对石化企业的影响主要影响企业的生产控制系统,DCS监控系统,火灾报警系统和其他微电子系统以及电气系统。雷电电磁脉冲引起的过电压和过电流可能导致这些系统出现故障甚至永久损坏,从而影响生产并造成比较严重的经济损失。

3.石油化工企业内部防雷措施

3.1大型金属储罐防雷措施

因为石油化工企业针对大型金属储罐的防爆标准非常高,同时对于防雷工作的监管也比较严格。现阶段,石油化工企业的大型金属储罐通常需要采取下列措施进行雷电防护。

(1)大型金属储罐接地点通常沿罐壁周长方向的间距要求≤18m,罐体周边的接地点均匀分布,冲击接地电阻值≤10Ω。

(2)大型金属储罐和罐区的接地装置连接的接地线要求使用铜绞线或者是规格为40mm×4mm的热镀锌扁钢。

(3)在与地面相距30cm~100cm的区域布设断接卡子保持可靠连接。

3.2电子信息系统防雷

石化企业中经常安装大量的电子设备和仪器控制系统。 一旦它们受到雷电电磁脉冲的攻击,将导致电源系统中断,甚至会导致通信故障以及自动控制系统失控,因此在石化企业电子信息系统的防雷工作中尤为必要。 电子信息系统的防雷措施包括接闪,分流,均压,等电位连接,屏蔽和电涌保护器安装等方法。 只有充分利用这些措施,才能达到良好的防雷效果。

(1)接闪。石油化工企业现场仪表和控制室仪表设备通常均布设于直击雷防护的范围中。此外,应尽可能避免现场仪表装置作为接闪设备。

(2)均压。雷电击中后,雷电流泄放的通道上的电位将瞬间升高,在通道周围的金属物体上会形成瞬态电位差。为了有效避免此类危险,有必要将现场仪表设备的金属外壳,框架和相关的金属设备以及仪表控制室内的设备,组件的金属外壳和防雷装置保持在与仪器控制室同时连接接地系统以形成等电位连接。

(3)接地。现阶段我国的石油化工企业仪表系统的接地包含2类:浮地与多点接地。通常雷电防护过程中,通常需要把保护接地与工作接地进行连接,同时接入雷电防护接地系统。如此在有很强的雷电流侵入的时候,便能够很好的保护电子信息系统。

(4)屏蔽。一般情况下,石化企业的控制仪表系统将使用许多半导体设备,传递信号和集成电路等。一般来说,石化企业中各种电子信息系统的屏蔽包括控制室屏蔽,信号线,电源线屏蔽和现场仪表屏蔽,以减少雷电感应。

4.结语

由于自身存在的特殊性,石油化工企业容易造成雷电灾害。 目前,石化企业的防雷工作仍然存在很多问题。 要加强企业的安全管理和防雷技术的发展,使防护系统更加规范,尽可能减少雷电对石化企业的危害。

参考文献:

[1]国家标准. 《石油化工装置防雷设计规范》GB 50650-2011[S].北京:中国计划出版社,2011.

[2]刘利巧,胡爱林,贺克卫.化工企业的防雷设计与对策措施[J].产业与科技论坛,2011,10(6).

[3]路华山.石油化工企业的防雷措施[J].电世界,2013(09).

作者简介:尼玛卓玛(1972-)女,藏族,西藏山南人,本科学历,气象电子工程师,从事防雷研究工作