摘要：随着人们生活水平的提高，对能源的需求量增加，目前，天然气能源已经成为推动我国社会发展的主要能源类型之一，为我国社会生产做出了不小的贡献。在天然气集输站场运行的过程中，智能化程度较高的仪表经常会因为受到雷击因素的影响造成损害，从而影响输气生产设备的正常使用。为了保证天然气能源使用过程的安全性，就必须解决雷击对仪表系统的影响和损害，并提出相应的防雷击措施，增强天然气仪表系统的安全性。
关键词：自动计量；流量管理器；雷击；仪表系统；天然气集输站场
引言
伴随着国内工业化进程的不断深入，我国对于天然气的采集，以及天然气的运输需求变得越来越大，天然气站场也对天然气的计量设备，向着自动化、智能化、以及网络化方向发展。如果天然气集输站没有做好相应的防护方式，轻微的会使得仪表无法正常、稳定地动作，并且还会导致仪表设备无法使用，或者出现重大损坏，严重的会造成不同程度的人员伤亡或者事故，严重地影响天然气集输站的正常运行。所以想要确保天然气集输站自动化仪表系统能够正常工作，就必须要做好相应用的防雷设计。那么要采取什么的防雷方式，就成为当前广大一线从业人员亟待解决的难题。
1天然气流量自动计量现状
天然气流量自动计量就是通过现场仪表取得天然气的压力、温度、差压、天然气组份等参数通过一定的计算方法得到标准状况下的体积流量。天然气自动计量组成模式有多种，我厂主要采用现场智能仪表和后台工控机、PLC组合的模式，数据处理由智能仪表或工控机或PLC完成，数据传送采用RS485总线方式，传送协议根据需要分别采用HART协议、ROC协议、MODBUS协议。智能仪表采用:(1)多参数仪表:FloBoss103流量管理器、Roc407流量管理器，ABB2010TC、MVS205多变量变送器等;(2)单参数仪表:EJA系列差压、压力变送器，Rosemount系列差压、压力变送器;(3)温度传感器:Pt100系列。其中FloBoss103流量管理器是美国埃莫森公司推出的新一代流量计算机，开创了孔板计量天然气的新纪元，是集成度极高的流量计量系统。由于微电子器件采用较多使得其受恶劣天气影响较大，也是因雷击损害最多的仪表。
2雷击对于仪表系统的危害
2.1直接型
该种类型的雷击，是对天然气集输站的仪表设备，以及仪表设备相联的线路进行直接发生，而这种雷击模式不仅会给仪表的传感器核心部分造成破坏，而且还能够给损坏变送器所加载的线路电板造成不同程度的影响。雷电流通过沿仪表支架流向地表，而在这个过程当中会产生极大的磁场感应用力，而这种感应力是可以利用电子信号所使用的线路耦合到控制室，导致控制室内的电子设备受到极大的破坏。
2.2感应雷击
2.2.1静电感应
并不是所有仪表系统的损坏都是由雷电直接击中造成的，当雷电没有直接集中现场仪表系统的任何设备时，同样会对雷电系统造成一定程度的损伤。雷电是由雷云聚积形成的，在雷云聚集过程中所形成的磁场会引导地面物体，尤其是材质属于导体的物体聚集大量的电荷，当电荷聚集到一定程度之后，就会产生放电行为。电流会通过地底的信号传输线路进入现场仪表系统，从而影响现场仪表系统和电子设备的正常工作，偶尔会出现的严重后果是造成仪表系统和用电设备的损坏，其实这也说明了感应雷击对仪表系统和电子设备的损坏程度并不是很高，至少相较于直接雷击行为造成的后果还是属于轻后果范畴之内的。但是静电感应对现场仪表系统和用电设备正常工作还是会起到一定程度的影响，没有酿成较大后果的原因主要在于，放电电流若是想要对仪表系统和用电设备造成直接损坏，则需要一定标准数额的电量。而放电电流若是想要聚集足以损坏现场仪表和用电设备的电量，需要一定的时间，一般情况下在这段时间之内操作人员已经采取了相应的解决措施，将可能出现的最严重的后果扼杀在摇篮里。
2.2.2电磁脉冲辐射
电子脉冲辐射也是造成天然气现场仪表系统损伤的主要因素，是指通过雷击电流在空间内产生的电磁场不断的向外辐射电磁波，辐射范围较广，会直接影响辐射范围内的计算机、仪表系统等各种电子设备。尤其是材质属于金属导体的电子设备，受电磁波的影响最大。电磁脉冲辐射对电子设备的损害原理是当电磁波辐射在各类金属导体上之后，就会产生感应电动势或者感生电流。属于金属导体的电子设备承受不了感应电动势和感生电流的冲击，从而造成电子设备的故障和损坏。最严重的后果是由于导致某一金属导体的工作失灵，从而影响整个仪表系统的工作失效。
3天然气自动化仪表系统防雷的主要措施
3.1均压
对雷击损害自动化仪表系统过程进行分析之后，会发现当雷电击中仪表系统后，雷击电流所经过的路径的电位会瞬间升高。当雷击电流经过路径的电位升高之后，就会与正常构件的电位形成电流差。这种瞬时的电流差通常会超过二者之间的绝缘耐受强度，从而产生的电能会对仪表系统直接造成损坏。这就是雷击对自动化仪表系统造成损坏的整个过程。罪魁祸首就是当雷击中仪表系统之后产生的瞬时的高电流。针对这一特性可以发现，如果能够成功地将这种由雷击产生的瞬时高电流疏导至自动仪表系统外，或者同时分摊给几个仪表构件，来达到与正常路径的电流差不超过正常值的效果。这样就可以有效地保护仪表系统的正常运行。均压，就是根据这种解决原理而形成的解决方案，通常在雷电天气来临之前，会将现场仪表系统中所有的属于金属导体材质的构件全部连接在一起，包括室外自动化仪表系统的金属构件和室内控制设备的金属构件。形成一个通畅的整体电路，然后在室外增加一个与仪表控制室相连的防雷接地系统。当雷电天气来临之后，自动化仪表系统遭受雷击产生的大量电流会均摊给相互连接的金属设备，这是每一个金属设备所负荷的电流是相同的，且与正常的电流值之间的电流差是绝缘耐受强度之内的数值。这些电流会通过防雷接地系统慢慢的导出，直至不再影响自动化仪表系统。在这整个过程中，自动化仪表系统的正常工作是不会受到影响的，这种完善等位电位连接已经成为天然气集输站场自动化仪表系统防雷击的主要措施。
3.2接闪
在进行直接雷击的防护过程当中，在通常的情况下是利用所在区域的高大建筑物来做好相应的防雷措施。但是由于与现场具有较高的文业和内容性，都会对防雷建设进行全面性地宣传。而那些分布在周边地区的污油罐等防雷措施共同来完成建设作。
3.3屏蔽
(1)控制室屏蔽
控制室内的控制系统是仪表系统的心脏，对雷电产生的电磁脉冲十分敏感，需要特别注意其屏蔽问题。将房屋墙壁中的结构钢筋交点处电气连接，并与金属门框焊接，构成一个带门开口的屏蔽笼，在室内沿墙壁四周再做一圈保护接地环(接入防雷地)，接地环与屏蔽笼进行有效的电气连接。
(2)现场仪表屏蔽
现场仪表可采用金属的仪表箱(罩)实现防雷屏蔽，仪表箱(罩)要与其它现场的金属设施实现等电位连接，并接入防雷接地系统。
结语
综上所述，对于天然气集输站场自动化仪表系统防雷问题，应当要及时地对自动化仪表系统的防雷机制进行全面性改造，不仅加装了避雷针用以防雷，而且还在电源总配电箱加装保护器，室外接地箱内也加装了直流电源保护器，以及RS564信号浪涌保护设备；而在通讯线路的防雷工作方面，则是运用双屏蔽电缆，同时采用全线穿管的形式来确保线路不会受到雷电的浪涌侵袭；对于各类仪表设备进行了对等电信连接。在经过以上的改造之后，就能够有效地提高天然气集输站场自动化仪表系统的防雷效果。
参考文献
[1]于海龙.天然气集输站场自动化仪表系统防雷分析[J].石化技术，2019,26(07):288-289.
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