Radar Level Meter Lightning e guida di protezione contro le sovratensioni

METRAVON Radar Level Meter Lighting and Surge Protection Guide

I misuratori di livello radar utilizzano onde elettromagnetiche per la misurazione continua di liquidi, fanghi e solidi di massa. La loro elettronica interna comprende comunemente circuiti di generazione del segnale a microonde, processori, moduli di potenza e interfacce come 4-20 mA, HART e RS485/Modbus.

Questi circuiti elettronici possono essere vulnerabili asbalzi di fulmine indotti, transienti di linea di potenza, differenze di terreno-potenziali, e sovratensione accoppiato in cavi di campo lunghi. Il rischio è particolarmente importante per gli strumenti installati all'aperto, in cima a serbatoi o silos, a serbatoi, ponti, stazioni idrologiche remote e altre sedi esposte.

1. Come può il fulmine influenzare un metro di livello radar?

Lo strumento non ha bisogno di ricevere uno sciopero fulmine diretto da danneggiare. Uno sciopero vicino può indurre tensione transitoria in cavi di alimentazione, linee di segnale, strutture metalliche e il sistema di messa a terra.

Coupling Power-Line

I cavi di alimentazione lunghi 24VDC o AC possono raccogliere alte tensioni transitorie da un campo elettromagnetico fulmine.

Segnale-Line Coupling

I cavi 4-20 mA e RS485 possono condurre l'energia di sovratensione nel trasmettitore, PLC, DCS o RTU.

Risanamento territoriale

La corrente di fulmine che entra in un sistema di messa a terra può creare una differenza di tensione temporanea tra punti di messa a terra separati.

Illuminazione nelle vicinanze

Uno sciopero a un edificio vicino, torre, serbatoio o pipeline può ancora indurre tensioni dannose nel sistema di strumentazione.

2. Inizia con la messa a terra protettiva e il legame equipotenziale

Un obiettivo della protezione dei fulmini è quello di ridurre al minimo le potenziali differenze tra le strutture conduttive. Serbatoi metallici, alloggiamenti per strumenti, strutture di montaggio, armadi e altri componenti conduttivi devono quindi essere collegati in base al sito' s progettazione protettiva-terraggio e attrezzature-bonding.

Per un trasmettitore radar installato su un serbatoio di metallo, verificare che:

• Il serbatoio stesso è correttamente legato al sistema di messa a terra del sito;

• Lo strumento n. 39; il terminale protettivo-terra è collegato secondo il produttore' istruzioni;

• Le staffe di montaggio e le strutture metalliche non rimangono a potenziale galleggiante incontrollato;

• I conduttori di messa a terra sono mantenuti brevi e diretti come pratici;

• I punti di messa a terra sono liberi da gravi corrosione, scioltezza o danni meccanici.

Importante:Il legame equipotenziale non significa che 24VDC negativo, segnale analogico comune, digitale comune, scudi di cavo, terra di sicurezza intrinseca e terra protettiva dovrebbero essere tutti collegati insieme indiscriminatamente. Il corretto rapporto tra questi conduttori dipende dallo strumento, PLC/DCS, isolatore, barriera di sicurezza, progettazione EMC e sistema di aree pericolose.

3. Perché Power-Side Surge Protection è importante?

Gli strumenti a livello radar utilizzano spesso la potenza del loop 24VDC o la potenza DC indipendente. I cavi di alimentazione esterni lunghi possono condurre l'energia di sovratensione indotta dai fulmini direttamente nell'elettronica dello strumento.

Se richiesto dalla valutazione del rischio del sito, un adattodispositivo protettivo di sovratensione (SPD)può essere installato sul circuito di alimentazione. La SPD limita la sovratensione transitoria alle apparecchiature protette e fornisce un percorso controllato per la corrente di sovratensione.

La selezione dovrebbe considerare:

• Tensione di funzionamento normale;

• Alimentazione AC o DC;

• Tensione di funzionamento massima continua;

• Capacità di corrente di scarico;

• Livello di protezione della tensione;

• Compatibilità con strumenti a loop a due fili;

• Requisiti di sicurezza intrinseca o di area pericolosa, se applicabile.

Un SPD con una bassa tensione operativa non è automaticamente migliore. Un dispositivo errato può causare perdite, operazione di fastidio, o tensione di funzionamento insufficiente per lo strumento.

4. Do 4-20 mA e HART Segnale Lines bisogno di protezione di chirurgia?

La necessità dipende dalla lunghezza del cavo, dall'esposizione all'aperto e dal rischio di fulmine. Un lungo cavo da 4–20 mA da un trasmettitore a serbatoio esposto a una sala di controllo può condurre l'energia di sovratensione sia nel trasmettitore che nel modulo di ingresso analogico.

Un segnale adatto SPD può quindi essere considerato nella posizione appropriata.

4-20 mA

Confermare la tensione del loop, la corrente, la caduta della tensione e la compatibilità del carico.

HART

La SPD deve conservare le caratteristiche di segnale richieste per la comunicazione HART.

Loops isolati / intrinsecamente sicuri

Confermare la compatibilità con gli isolatori, le barriere di sicurezza, l'impedenza del loop e la certificazione di area pericolosa.

5. Come dovrebbero essere protette le linee RS485/Modbus?

RS485 utilizza la segnalazione differenziale e offre una buona immunità al rumore, ma non è progettato per resistere a sbalzi fulmini. Gli autobus di campo lunghi RS485 possono essere particolarmente esposti a sovratensione indotta.

Considerazioni importanti includono:

• Utilizzare un SPD destinato alla comunicazione differenziale RS485;

• Assicurare la capacità SPD e la larghezza di banda non degradano la comunicazione;

• Seguire il corretto cablaggio A/B, riferimento e scudo;

• Evitare l'instradamento parallelo lungo con cavi di alimentazione ad alta tensione;

• Prestare particolare attenzione ai collegamenti tra edifici o sistemi di messa a terra separati;

• Per collegamenti molto ad alto rischio o a lunga distanza, considerare l'isolamento galvanico o fibra ottica, se del caso.

6. Come dovrebbero essere messa a terra gli scudi dei cavi?

Lo schermatura del cavo può ridurre le interferenze elettromagnetiche, ma il metodo di schermatura non deve essere generalizzato in una regola universale.

A seconda del sistema, la messa a terra a punto singolo o multipunto può essere appropriata. L'accordo finale dovrebbe prendere in considerazione:

• Architettura di messa a terra a catena di controllo;

• messa a terra dello strumento di campo;

• Segnale riferimento e terra protettiva;

• Diversi edifici o reti di messa a terra;

• Requisiti di sicurezza intrinseca;

• Requisiti EMC.

7. Dove dovrebbe essere installato un DOCUP?

Le posizioni comuni includono:

• Vicino al trasmettitore radar o alla scatola di giunzione del campo;

• Al cavo di comando-cabinet;

• A entrambe le estremità delle linee di costruzione;

• Dove un cavo esterno entra in una zona interna;

• Prima dei moduli di ingresso PLC, DCS o RTU sensibili.

Le lunghe funi possono richiedere una protezione multistadio coordinata piuttosto che un SPD installato a un solo capo.

8. Perché SPD Grounding conduce essere breve?

L'ondata di fulmine cambia rapidamente. Anche un conduttore con bassa resistenza DC può sviluppare una tensione transitoria significativa a causa della sua induttanza se la connessione è lunga o inutilmente accesa.

La buona pratica di installazione include generalmente:

• Tenere le connessioni brevi;

• Routing loro il più direttamente possibile;

• Evitare grandi cappi;

• Evitare inutili cambiamenti di routing taglienti;

• Utilizzando la dimensione del conduttore secondo il disegno elettrico.

La qualità di installazione SPD può essere altrettanto importante quanto la specifica SPD nominale.

9. Può proteggere la messa a terra Sostituire un SPD?

No.

Dieci. Perché le installazioni esterne sono più esposte?

Trasmettitori radar montati su tetti serbatoio, cime silo, strutture serbatoio, ponti, o altre posizioni elevate spesso hanno una lunga potenza esterna e cavi di comunicazione e sono esposti a campi elettromagnetici fulmini più forti.

Check:

• Sistema esterno di protezione del fulmine;

• messa a terra del serbatoio o della struttura;

• Potenza e segnale SPDs;

• Lunghezza cavo esterna;

• Collegamenti tra sistemi di messa a terra separati;

• Se è richiesta una protezione aggiuntiva alla fine del sistema di controllo.

11. Qualche SPD può essere aggiunto in una zona pericolosa?

No.

Se il trasmettitore radar fa parte di un circuito intrinsecamente sicuro, il SPD aggiunto deve essere adatto a questo sistema. La sua certificazione e i parametri elettrici devono essere controllati insieme al trasmettitore, barriera di sicurezza, isolatore, cavo e ciclo completo.

Per apparecchiature antideflagrante, verificare anche:

• ghiandole per cavi certificate;

• Condizione di involucro e articolazioni filettate;

• Requisiti di messa a terra indicati nei documenti di certificazione;

• Che i componenti aggiunti non compromettano il concetto di protezione certificata.

12. Cosa dovrebbe essere ispezionato prima della stagione Thunderstorm?

Connessioni di messa a terra

Controllare la corrosione, connessioni sciolte, conduttori rotti o danni meccanici.

Condizione SPD

Controllare finestre di stato, contatti di allarme remoto, o indicatori di manutenzione e sostituire i moduli falliti.

Articoli per cavi

Confermare le ghiandole e le scatole di giunzione rimangono sigillate contro acqua e umidità.

Stato di comunicazione

Controllare 4-20 mA, HART, o comunicazione RS485 per il comportamento intermittente o instabile.

Dopo un grave temporale, uno strumento che mostra perdita di comunicazione, deriva di uscita, o riavviamenti ripetuti dovrebbe anche essere controllato per il degrado SPD o danni da sovratensione.

13. Mistakes Common Lightning-Protection

FAQ: Protezione del fulmine del livello radar

Q1: L'involucro è sufficiente?

A: Non necessariamente. La protezione da terra e da sovratensione esegue diverse funzioni.

Q2: Può un trasmettitore radar 24VDC essere ancora danneggiato da fulmini?

A: Sì. Tensione transitoria indotta dal fulmine può essere molte volte superiore alla tensione di funzionamento normale.

Q3: una linea 4-20 mA ha bisogno di protezione contro l'onda?

A: I circuiti all'aperto, a lunga distanza e ad alta illuminazione dovrebbero essere valutati per la protezione da sovratensioni lato segnale.

Q4: Può essere utilizzato un SPD di 4-20 mA con HART?

A: No. La SPD dovrebbe preservare le caratteristiche di comunicazione HART e soddisfare i requisiti di tensione del ciclo.

Q5: RS485 richiede un protettore di sovratensione dedicato?

A: Si raccomanda un protettore progettato per la comunicazione differenziale RS485.

Q6: Uno SPD è sempre sufficiente al radar?

A: No. I cavi lunghi o intercostruzione possono richiedere una protezione coordinata sia sul campo che sulle estremità del sistema di controllo.

Q7: Ogni scudo del cavo dovrebbe essere messa a terra a entrambe le estremità?

A: Non universalmente. La messa a terra dello scudo dovrebbe seguire l'EMC completo, il sistema di controllo e la progettazione di aree pericolose.

Q8: Può un SPD essere aggiunto direttamente ad un loop intrinsecamente sicuro?

A: Solo se la SPD è compatibile con il sistema di sicurezza intrinseca e il ciclo completo rimane conforme.

Q9: Un SPD richiede manutenzione?

A: Sì. L'esposizione di chirurgia può degradare o danneggiare un SPD, quindi la sua condizione deve essere ispezionata secondo il programma di manutenzione.

Q10: Quali informazioni ha bisogno METRAVON per valutare la protezione da sovratensione?

A: Si prega di fornire il modello radar, la tensione di alimentazione, l'interfaccia 4–20 mA/HART o RS485, la posizione di montaggio, la lunghezza del cavo, la posizione di controllo-cabinet, la disposizione di messa a terra, i requisiti di area pericolosa, e se l'installazione è esterna ed elevata.

Conclusioni

La protezione affidabile del fulmine a livello radar non è raggiunta con un solo componente. Un approccio completo si combina normalmentemessa a terra protettiva, incollaggio attrezzature, protezione contro le sovratensioni, protezione della linea di segnale, corretto schermatura e routing dei cavi, e ispezione di routine.

Per installazioni all'aperto esposte, le lunghe funivie e i transienti indotti dal fulmine sono i principali rischi. La protezione coordinata del campo e del sistema di controllo, unitamente a connessioni SPD brevi e correttamente installate, può ridurre significativamente i danni all'elettronica radar e alle interfacce PLC/DCS.

METRAVON raccomanda di valutare la fornitura, l'interfaccia del segnale, la lunghezza del cavo, la messa a terra, i requisiti di area pericolosa e l'esposizione del fulmine del sito durante la progettazione del progetto piuttosto che aggiungere la protezione solo dopo che l'attrezzatura è già stata danneggiata.