Przewodnik ochrony radarowego miernika poziomu przed wyładowaniami atmosferycznymi i przepięciami

METRAVON Przewodnik ochrony radarowego miernika poziomu przed wyładowaniami atmosferycznymi i przepięciami

Pomiar poziomu radaru wykorzystuje fale elektromagnetyczne do ciągłego pomiaru cieczy, gnojowicy i substancji stałych masowych. Ich wewnętrzna elektronika często obejmuje mikrofalowe układy sygnalizacyjne, procesory, moduły mocy i interfejsy, takie jak 4- 20 mA, HART i RS485 / Modbus.

Te układy elektroniczne mogą być narażone naindukowane wzloty pioruna, przemijające linie mocy, potencjalne różnice i przepięcie połączone z kablami dalekiego pola. Ryzyko jest szczególnie ważne dla instrumentów zainstalowanych na zewnątrz, na szczycie zbiorników lub silosów, na zbiornikach, mostach, zdalnych stacjach hydrologicznych oraz w innych narażonych miejscach.

1. Jak błyskawica może wpłynąć na licznik poziomu radaru?

Instrument nie musi otrzymać bezpośredniego uderzenia pioruna, aby zostać uszkodzony. Niedaleko może wywołać napięcie przejściowe do kabli zasilających, linii sygnalizacyjnych, konstrukcji metalowych i systemu uziemienia.

Połączenie Power- Line

Długie kable zasilające 24VDC lub AC mogą odbierać wysokie napięcia przejściowe z pola elektromagnetycznego piorun.

Połączenie sygnalizacyjne

Kable 4-20 mA i RS485 mogą przenosić energię przepięciową do nadajnika, PLC, DCS lub RTU.

Potencjalny wzrost

Prąd piorunujący wprowadzany do systemu uziemienia może powodować tymczasową różnicę napięcia pomiędzy poszczególnymi punktami uziemienia.

Pobliski łącznik błyskawiczny

Uderzenie do pobliskiego budynku, wieży, zbiornika lub rurociągu może jeszcze spowodować uszkodzenia napięcia w systemie oprzyrządowania.

2. Zacznij od uziemienia ochronnego i równomiernego wiązania

Jednym z celów ochrony przed piorunami jest zminimalizowanie niebezpiecznych przejściowych potencjalnych różnic między strukturami przewodzącymi. Zbiorniki metalowe, obudowy instrumentów, konstrukcje montażowe, szafy i inne elementy przewodzące powinny być zatem podłączone zgodnie z zakładem & # 39; s projekt ochronnego uziemienia i równomiernego wiązania.

W przypadku nadajnika radarowego zamontowanego na metalowym zbiorniku sprawdź, czy:

• Zbiornik jest prawidłowo połączony z systemem uziemienia;

• Instrument & # 39; s terminal ziemia-ochrona jest podłączony zgodnie z producentem & # 39; instrukcje;

• Wsporniki montażowe i konstrukcje metalowe nie pozostają w niekontrolowanym potencjale pływania;

• przewodniki uziemiające są utrzymywane tak krótko i bezpośrednio, jak to możliwe;

• Punkty uziemienia są wolne od poważnej korozji, luźności lub uszkodzeń mechanicznych.

Ważne:Wzajemne łączenie nie oznacza, że 24VDC negatywne, sygnał analogowy wspólne, cyfrowe wspólne, tarcze kablowe, intrinsicic- bezpieczeństwa ziemi, i ziemi ochronnej powinny być połączone ze sobą bez dyskryminacji. Prawidłowa zależność między tymi przewodami zależy od przyrządu, PLC / DCS, izolatora, bariery bezpieczeństwa, konstrukcji EMC i systemu powierzchni niebezpiecznej.

3. Dlaczego Power- Side Surge Protection jest ważne?

Przyrządy poziomu radarowego często używają mocy pętli 24VDC lub niezależnej mocy DC. Długie zewnętrzne kable zasilające mogą przenosić energię gwałtowną bezpośrednio do elektroniki instrumentu.

Jeżeli wymaga tego ocena ryzyka na miejscu, odpowiedniurządzenie zabezpieczające przed najechaniem (SPD)może być zainstalowany na obwodzie zasilania. SPD ogranicza przepięcie przejściowe w chronionym sprzęcie i zapewnia kontrolowaną ścieżkę prądu przepięciowego.

Wybór powinien uwzględniać:

• Normalne napięcie robocze;

• dostarczanie prądu przemiennego lub stałego;

• Maksymalne stałe napięcie robocze;

• Zdolność prądu dyskowego;

• poziom ochrony napięcia;

• kompatybilność z przyrządami z pętlą dwuprzewodową;

• W stosownych przypadkach wymogi dotyczące obszaru niebezpiecznego lub bezpieczeństwa wewnętrznego.

SPD z niepotrzebnie niskim napięciem eksploatacyjnym nie jest automatycznie lepszy. Nieprawidłowe urządzenie może spowodować wyciek, uciążliwe działanie lub niewystarczające napięcie robocze przyrządu.

4. Czy 4- 20 mA i HART Linie sygnalizacyjne potrzebują ochrony Surge?

Potrzeba zależy od długości przewodu, ekspozycji na zewnątrz, i zagrożenia piorunem. Długi kabel 4- 20 mA z odsłoniętego nadajnika Tank- top do sterowni może przekierować energię przepięciową do nadajnika lub modułu wejścia analogowego.

Odpowiedni sygnał SPD można zatem rozważyć w odpowiednim miejscu.

4- 20 mA

Potwierdzić napięcie pętli, prąd, spadek napięcia i kompatybilność obciążenia.

HART

SPD powinien zachować charakterystykę sygnału niezbędną do komunikacji HART.

Izolowane / wewnętrznie bezpieczne pętle

Potwierdzić zgodność z izolatorami, barierami bezpieczeństwa, impedancją pętli i certyfikacją obszaru niebezpiecznego.

5. Jak należy chronić linie RS485 / Modbus?

RS485 wykorzystuje sygnalizację różnicową i zapewnia dobrą odporność na hałas, ale nie jest przeznaczony do wytrzymywania przebłysków atmosferycznych. Długie autobusy terenowe RS485 mogą być szczególnie narażone na indukowane nadnapięcie.

Ważne względy obejmują:

• używać SPD przeznaczonego do komunikacji różnicowej RS485;

• Należy zapewnić, by kondensacja SPD i szerokość pasma nie uległy degradacji;

• Podążać za prawidłowym przewodem A / B, odniesieniem i ekranem;

• Unikać długich równoległych tras z kablami wysokiego napięcia;

• zwrócić szczególną uwagę na połączenia między budynkami lub oddzielnymi systemami uziemiania;

• W przypadku połączeń wysokiego ryzyka lub długodystansowych należy w stosownych przypadkach rozważyć izolację galwaniczną lub światłowodową.

6. Jak należy uziemić tarcze kablowe?

Osłona kablowa może zmniejszyć zakłócenia elektromagnetyczne, ale metoda zakończenia osłony nie powinna być uogólniona w jedną uniwersalną zasadę.

W zależności od systemu właściwe może być uziemienie jednopunktowe lub wielopunktowe. Ostateczne rozwiązanie powinno uwzględniać:

• Architektura uziemienia szafki sterowniczej;

• Uziemienie instrumentów polowych;

• sygnał odniesienia i ziemia ochronna;

• różne budynki lub sieci uziemiające;

• wymogi bezpieczeństwa wewnętrznego;

• Wymagania EMC.

7. Gdzie należy zainstalować SPD?

Wspólne lokalizacje obejmują:

• w pobliżu nadajnika radarowego lub pola przyłączenia pola;

• przy wejściu kabla sterowniczego;

• Na obu końcach linii międzybudowlanych;

• w przypadku gdy kabel zewnętrzny wchodzi do strefy wewnętrznej;

• Przed wrażliwymi modułami wejściowymi PLC, DCS lub RTU.

Długie przejazdy kablowe mogą wymagać skoordynowanej ochrony wielostopniowej, a nie jednego SPD zainstalowanego tylko na jednym końcu.

8. Dlaczego SPD powinno uziemić tropy być krótkie?

Prąd błyskawiczny zmienia się bardzo szybko. Nawet dyrygent o niskim oporze DC może rozwinąć znaczące napięcie przejściowe ze względu na jego indukcyjność, jeśli połączenie jest długie lub niepotrzebnie zapętlone.

Dobra praktyka instalacji obejmuje ogólnie:

• utrzymywanie krótkich połączeń;

• jak najbliżej;

• Unikanie dużych pętli;

• Unikanie niepotrzebnych gwałtownych zmian trasy;

• Wykorzystując rozmiar przewodu zgodnie z konstrukcją elektryczną.

Jakość instalacji SPD może być równie ważna jak nominalna specyfikacja SPD.

9. Czy ochrona uziemienia może zastąpić SPD?

Nie.

10. Dlaczego zainstalowane na zewnątrz instalacje są bardziej widoczne?

Nadajniki radarowe zamontowane na dachach zbiornika, szczytach silosu, strukturach zbiornika, mostach lub innych wzniesionych miejscach mają często długą zewnętrzną moc i kable komunikacyjne i są narażone na silniejsze pola elektromagnetyczne piorun.

Sprawdź:

• istniejący zewnętrzny system ochrony światła;

• Uziemienie zbiornika lub konstrukcji;

• SPD mocy i sygnału;

• długość kabla zewnętrznego;

• Połączenia między odrębnymi systemami uziemiającymi;

• Czy wymagana jest dodatkowa ochrona na końcu systemu sterowania.

11. Czy jakiekolwiek SPD można dodać do niebezpiecznego obszaru?

Nie.

Jeżeli nadajnik radarowy jest częścią obwodu bezpieczeństwa, dodatek SPD musi być odpowiedni dla tego systemu. Jego certyfikacja i parametry elektryczne muszą być sprawdzone wraz z nadajnikiem, barierą bezpieczeństwa, izolatorem, kablem i pełną pętlą.

Dla sprzętu wybuchowo-odpornego, również sprawdzić:

• certyfikowane gruczoły kablowe;

• Stan obudowy i złączy gwintowanych;

• wymagania dotyczące uziemienia określone w dokumentach certyfikacyjnych;

• Ten dodany element nie narusza certyfikowanej koncepcji ochrony.

12. Co powinno być sprawdzone przed burzą?

Połączenia uziemiające

Sprawdzić korozję, luźne połączenia, zepsute przewody lub uszkodzenia mechaniczne.

Warunek SPD

Sprawdź status okien, zdalne kontakty alarmowe lub wskaźniki utrzymania i zastąpić nieudane moduły.

Wpisy kabli

Potwierdź gruczoły i skrzynki łączące pozostają szczelnie zamknięte przed wodą i wilgocią.

Stan komunikacji

Sprawdź 4- 20 mA, HART lub RS485 komunikacji dla przerywanego lub niestabilnego zachowania.

Po ciężkiej burzy należy również sprawdzić, czy przyrząd wykazujący utratę łączności, dryfowanie wyjściowe lub powtarzające się ponowne uruchomienie nie ulegnie degradacji SPD lub uszkodzeniu w wyniku przeładowania.

13. Wspólne błędy w ochronie światła

FAQ: Ochrona odgromowa radarowego miernika poziomu

P1: Czy obudowa jest wystarczająco uziemiona?

A: Niekoniecznie. Uziemienie i ochrona przeciwprzepięciowa pełnią różne funkcje.

P2: Czy nadajnik radarowy 24VDC może być nadal uszkodzony przez piorun?

A: Tak. Napięcie przejściowe indukowane światłem może być wiele razy wyższe od normalnego napięcia roboczego.

P3: Czy linia 4- 20 mA wymaga ochrony przeciwprzepięciowej?

O: Obwody zewnętrzne, dalekosiężne i o wysokim natężeniu światła powinny być oceniane pod kątem ochrony przed przepięciem bocznym.

P4: Czy można użyć 4-20 mA SPD z HART?

A: Nie. SPD powinien zachować właściwości komunikacyjne HART i spełniać wymagania dotyczące napięcia pętli.

P5: Czy RS485 wymaga specjalnego zabezpieczenia przeciwprzepięciowego?

A: Zaleca się zabezpieczenie przeznaczone do komunikacji różnicowej RS485.

P6: Czy jeden SPD poza radarem zawsze wystarczy?

A: Nie. Kable długie lub międzybudynkowe mogą wymagać skoordynowanej ochrony zarówno na końcach pola jak i systemu sterowania.

P7: Czy każda tarcza kablowa powinna być uziemiona na obu końcach?

A: Nie uniwersalnie. Uziemienie osłon powinno być zgodne z kompletną konstrukcją EMC, systemu sterowania i obszaru niebezpiecznego.

P8: Czy można dodać SPD bezpośrednio do nierozerwalnie bezpiecznej pętli?

O: Tylko jeżeli SPD jest kompatybilny z systemem bezpieczeństwa intrinsicic i całkowita pętla pozostaje zgodna.

P9: Czy SPD wymaga konserwacji?

A: Tak. Ekspozycja na wstrząs może pogorszyć lub uszkodzić SPD, więc jego stan powinien być sprawdzony zgodnie z programem utrzymania.

P10: Jakie informacje potrzebne METRAVON podczas oceny ochrony przed przepięciami?

O: Proszę podać model radarowy, napięcie zasilania, interfejs 4- 20 mA / HART lub RS485, pozycję montażową, długość kabla, położenie szafy sterowniczej, uziemienie, wymagania obszaru niebezpiecznego i czy instalacja jest na zewnątrz i podniesiona.

Wniosek

Niezawodna ochrona przed piorunami na poziomie radary nie jest osiągnięta tylko jednym elementem. Kompletne podejście zwykle łączyzabezpieczenie uziemienia, równomierne mocowanie, ochrona przed przepięciem bocznym, ochrona linii sygnalizacyjnej, prawidłowe ekranowanie i routing kablowy oraz rutynowa kontrola.

W przypadku urządzeń zewnętrznych narażonych na działanie promieniowania jonizującego, duże ryzyko stanowią długie przejazdy kablowe i przemijające wywołane światłem. Skoordynowana ochrona pola i systemu sterowania, wraz z krótkimi i poprawnie zainstalowanymi połączeniami SPD, może znacznie zmniejszyć uszkodzenia elektroniki radarowej i interfejsów PLC / DCS.

METRAVON zaleca raczej ocenę podaży, interfejsu sygnałowego, długości przewodu, uziemienia, wymagań obszaru niebezpiecznego oraz ekspozycji na piorun w miejscu podczas projektowania projektu niż dodanie ochrony dopiero po uszkodzeniu sprzętu.