大型電子地磅在工廠(chǎng)、礦山大型計量場(chǎng)合、*車(chē)輛超載計量復合工作中的應用越來(lái)越普遍,然而,由于其系統采用的壓力傳感器、信號放大器、工控計算機*過(guò)電壓能力差,工作原理也鮮為人知,因而在雷雨季節時(shí)常出現雷擊事故。文章介紹在大型電子地磅方面的*些雷電防護實(shí)踐經(jīng)驗。

1前言

隨著(zhù)微電子技術(shù)和國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展,大型電子地磅在大型計量場(chǎng)*得到愈來(lái)愈多的應用(如工廠(chǎng)大型進(jìn)出貨物計量、*車(chē)輛超載計量檢查、電廠(chǎng)汽車(chē)進(jìn)煤計量等),已經(jīng)完全取代傳統的機械式地磅秤。然而,在大型電子地磅的使用中發(fā)現,盡管其相對于機械式地磅秤*、機械故障少,但出現電氣故障后將使整個(gè)系統癱瘓。

大型電子地磅是以*個(gè)微處理器為核心的單片機,*過(guò)電壓、過(guò)電流能力差,大型電子地磅壓力傳感器部分又在室外,因而時(shí)常遭受雷電感應電磁脈沖的危害,造成系統癱瘓。如2006年7月,荔波縣某煤礦大型電子地磅遭受雷擊,直接經(jīng)濟損失就達5萬(wàn)元人民幣;2006年3月貴陽(yáng)某大型企業(yè)大型電子地磅遭受雷擊,當時(shí)直接經(jīng)濟損失即達7萬(wàn)元人民幣。目前,多數人對于大型電子地磅的工作原理還比較生疏,本文簡(jiǎn)要介紹電子地磅衡器系統的同時(shí),對系統的雷電防護必要措施作*些技術(shù)說(shuō)明。

2大型電子地磅結構簡(jiǎn)介

大型電子地磅系統主要由橋秤板面、稱(chēng)重壓力傳感器、前端信號放大器、稱(chēng)重數據處理器、重量顯示器、打印設備等組成。其中稱(chēng)重壓力傳感器、前端信號放大器在室外橋秤下,稱(chēng)重數據處理器、重量顯示器、打印設備在室內。工作原理是:系統接通220V交流工作電源后,電子地磅衡器系統清零,稱(chēng)重數據處理器送出勵磁信號通過(guò)前端放大處理到壓力傳感器,當車(chē)載貨物經(jīng)過(guò)或停在橋秤上時(shí),壓力傳感器送出毫安級的模擬信號回前端放大器,信號放大后再送回室內稱(chēng)重數據處理器處理?yè)Q算成相應重量顯示,需要打印時(shí),通過(guò)打印機輸出。大型電子地磅使用220V50Hz交流市電,信號處理部分弱電設備的工作電壓*般在5～18V,工作電流多為毫安級;兩根勵磁信號線(xiàn)、兩條反饋信號線(xiàn)、兩條測量信號線(xiàn)共6根數據信號線(xiàn)。根據廠(chǎng)家設備要求,系統接地電阻應<4Ω。

3大型電子地磅遭受雷擊原因分析

3.1地電位反擊

地電位不平衡造成地電位反擊的事例占多數。在調查的*有大型電子地磅使用單位中,無(wú)*家按照GB50057-94(2000)《建筑物防雷設計規范》或GB50343-2004《建筑物電子信息系統防雷技術(shù)規范》相關(guān)規定,采用聯(lián)合接地或暫態(tài)聯(lián)合接地,**將前端放大器和橋秤支架接地,也未與建筑物防雷地連接,兩者相距*遠均<10m,存在建設之初就埋下雷擊事故隱患。

3.2球型閃電球型閃電的直接雷很難預以防護,它是*種帶有大量電荷等離子體,觸及物體時(shí)通過(guò)瞬間的放電將電器設備燒毀,通過(guò)安裝避雷針和布設避雷帶也很難消除其危害。盡管球型閃電的形成的幾率很低,造成的雷擊事故相對較少,但在調查過(guò)程中也發(fā)現過(guò)球型閃電接觸稱(chēng)重橋秤后將電子衡器系統擊壞報廢的情況。

3.3電源線(xiàn)路、信號線(xiàn)路雷電波侵入*有大型電子地磅使用單位的220V電源線(xiàn)路、信號線(xiàn)路都未安裝相應的電涌保護器,也未做線(xiàn)路(特別是信號線(xiàn)路)屏蔽處理,經(jīng)調查:幾乎*有的使用單位的電子衡器系統均遭受過(guò)雷擊事故。

3.4接地隱患

由于大型電子地磅組成比較簡(jiǎn)單,而且設備基本在室內,即使稱(chēng)重橋秤在室外,也有遮雨金屬棚防雨,因此,幾乎*有使用單位只是根據設備說(shuō)明做個(gè)簡(jiǎn)單接地處理,而且都未做接地測試。經(jīng)過(guò)檢查,大型電子地磅普遍存在著(zhù)接地電阻偏大(*大達27Ω)、接地導線(xiàn)面積偏小(多數采用215mm2單芯銅線(xiàn))、未進(jìn)行有效等電位連接處理等*系列不安全隱患。

4雷電防護技術(shù)標準

正確參照技術(shù)標準相關(guān)規定是有效設計防雷措施的前提,按照大型電子地磅工作原理和設備性質(zhì),該系統基本屬于建筑物內電子信息系統特點(diǎn),大型電子地磅系統雷電防護主要應參照GB50057-94(2000)《建筑物防雷設計規范》、GB50343-2004《建筑物電子信息系統防雷技術(shù)規范》外,還應遵守下列標準圖集:99(03)D501—1《建筑物防雷設施安裝》、02D501—2《等電位連接安裝》、03D501—4《接地裝置安裝》,按照圖集要求施工。

5大型電子地磅防雷措施

由于大型電子地磅電子系統基本處于室內,除在直接雷擊防護措施符合要求的場(chǎng)合外,*般情況下可以不考慮直接雷擊防護。因此主要考慮設計、完善弱電系統防雷措施———電涌保護、等電位連接、接地處理。電涌保護器(SPD)的正確使用和安裝,是整個(gè)防雷系統中的重要環(huán)節,電子衡器系統防雷擊保護中的SPD使用,應主要從兩個(gè)方面來(lái)考慮,*是控制室內的保護,應從供電系統保護和由傳感裝置傳輸的信號以及與外部連接的傳輸信號和監控信號等方面綜合加以考慮。

5.1電源線(xiàn)路對供電系統而言應采取三級防護,*級以采用開(kāi)關(guān)式SPD以進(jìn)行大電流泄放為宜,通流容量≥80KA;*級采用限壓型SPD進(jìn)行泄放,通流容量≥80KA;第三級推薦使用串聯(lián)式電涌保護器(SPD)。安裝位置和方法的正確與否直接關(guān)系到電涌保護器的泄放效果,因此,*級與*級的安裝距離應在10m以上,后兩級的安裝距離應<5m。其它與外部相連的信號通訊傳輸線(xiàn)路均應加裝*SPD。

5.2信號線(xiàn)路

*先用金屬管或金屬線(xiàn)槽進(jìn)行屏蔽處理,其次,電子部件傳感器加裝*SPD保護裝置,方能起到良好的效果。由于大型電子地磅弱電設備的工作電壓只有5～12V,工作電流也多為毫安級的,選型和安裝必須仔細進(jìn)行現場(chǎng)考察,信號線(xiàn)路電涌保護器目前*有國外PH0ENIX和0B0兩家,而且價(jià)格較*,*也*有*兩家生產(chǎn),安裝時(shí)*定注意連接可靠,否則可能影響保護效果。

5.3等電位連接

室內部分:由于大型電子地磅電子系統設備較少且集中,與室外信號連接*六根信號線(xiàn),故采用S型等電位連接方式,等電位連接端子采用50×5×300扁銅,信號地、保護地、信號線(xiàn)路屏蔽鋼管接地均采用≥6mm2多芯銅線(xiàn)與等電位連接端子相聯(lián),接地引入線(xiàn)采用≥16mm2多芯銅線(xiàn)與接地裝置相聯(lián)。室外部分:主要在橋秤地點(diǎn),采用50×5×300扁銅做等電位連接端子,橋秤鋼板、前端放大器外殼、信號SPD、壓力傳感器信號地、信號線(xiàn)路屏蔽鋼管接地均采用≥6mm2多芯銅線(xiàn)與等電位連接端子相聯(lián),并對地磅本身進(jìn)行多點(diǎn)(不少于4點(diǎn))均衡接地,接地引入線(xiàn)采用≥16mm2多芯銅線(xiàn)與接地裝置相聯(lián)(圖2)。

5.4接地

對于大型電子地磅電子系統,應采用聯(lián)合接地方式:建筑物防雷地、室內等電位連接接地、室外等電位連接接地共用接地裝置,室外部分距離室內部分接地裝置較遠時(shí),可利用信號線(xiàn)路金屬屏蔽管做連接導體,達到聯(lián)合接地效果。根據GB50343-2004《建筑物電子信息系統防雷技術(shù)規范》、GB/T2887-2000《電子計算機場(chǎng)地通用規范》,系統聯(lián)合接地接地電阻應<4Ω。

6結束語(yǔ)

大型電子地磅電子系統基本不考慮直接雷擊危害,但由于系統本身信號比較微弱,接口及其芯片*沖擊能力非常差,設計、現場(chǎng)安裝人員需要較為*的技術(shù)人員才能進(jìn)行,加之大型電子地磅信號部分避雷器需要特殊定做生產(chǎn),*以*直是個(gè)防雷難點(diǎn)。但只要不斷豐富自己的知識,努力提*技術(shù)水平,充分了解保護對象的工作原理、結構,按照雷電防護的基本原理,就能采取合理的措施,有效的減小雷電災害損失。

以上是簡(jiǎn)述大型電子地磅綜合防雷技術(shù)措施的詳細說(shuō)明，望采納！