利用DeltaV系統(tǒng)的診斷和組態(tài)功能提高儀表聯(lián)鎖的可靠性

朱 杰 邸佩英

(中國(guó)石油蘭州石化公司設(shè)備維修公司，蘭州 730060)

儀表聯(lián)鎖保護(hù)是指在生產(chǎn)過程中，當(dāng)過程值滿足一定條件時(shí)，相應(yīng)地執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，或自動(dòng)啟用備用系統(tǒng)，或進(jìn)行安全停車，以保證工藝參數(shù)在可控范圍內(nèi)，和生產(chǎn)的安全進(jìn)行。由此可見，聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)既要能在聯(lián)鎖條件下執(zhí)行準(zhǔn)確、迅速地聯(lián)鎖動(dòng)作，又要能在正常工況下不影響生產(chǎn)裝置的正常運(yùn)行。但在聯(lián)鎖回路中，參與聯(lián)鎖的一次儀表信號(hào)線的虛接、短路，操作或維護(hù)人員的誤操作以及現(xiàn)場(chǎng)存在的信號(hào)干擾等，都可能使聯(lián)鎖發(fā)生誤動(dòng)作，給企業(yè)帶來不必要的經(jīng)濟(jì)損失和安全隱患。如果能在不影響聯(lián)鎖回路正確動(dòng)作的前提下，避免聯(lián)鎖誤動(dòng)作，就可以大幅提高聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)的可靠性了。解決儀表聯(lián)鎖誤動(dòng)作的方法有很多，最常見的是采用冗余技術(shù)(如三取二表決)，采用這種方案能有效避免由于測(cè)量回路故障引發(fā)的聯(lián)鎖誤動(dòng)作，但需要增加設(shè)備和額外的投資。在此，筆者利用利用DeltaV系統(tǒng)豐富的診斷和組態(tài)功能達(dá)到了相同的目的。

1 應(yīng)用實(shí)例與解決方案①

圖1是筆者在儀表維護(hù)過程中截取的某測(cè)溫回路的歷史趨勢(shì)?？梢钥闯?，溫度測(cè)量值在正常值與滿量程之間劇烈波動(dòng)(后經(jīng)檢查是現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)導(dǎo)致補(bǔ)償導(dǎo)線虛接引起的)。若測(cè)溫回路參與聯(lián)鎖，必然會(huì)使聯(lián)鎖保護(hù)回路誤動(dòng)作。為了防止聯(lián)鎖誤動(dòng)作，需要過濾錯(cuò)誤信號(hào)，同時(shí)必須在操作員監(jiān)控畫面上顯示報(bào)警，提示儀表維護(hù)人員及時(shí)排除故障。

圖1 某測(cè)溫回路歷史趨勢(shì)

利用DeltaV系統(tǒng)的診斷和組態(tài)功能來解決聯(lián)鎖系統(tǒng)的誤動(dòng)作。在DeltaV功能塊級(jí)別參數(shù)中，過程值的ST值表示過程值狀態(tài)。若DeltaV診斷系統(tǒng)認(rèn)定測(cè)量值狀態(tài)正常，則PV.ST值為128。當(dāng)數(shù)據(jù)或模塊狀態(tài)非正常時(shí)(ST值小于128)，在聯(lián)鎖動(dòng)作之前切除聯(lián)鎖，先避免誤動(dòng)作。在儀表人員處理故障后，ST值恢復(fù)為正常值，聯(lián)鎖投用。同時(shí)，為了確保生產(chǎn)和設(shè)備的安全，若操作人員認(rèn)為出現(xiàn)儀表故障必須進(jìn)行聯(lián)鎖動(dòng)作，也可選擇儀表故障不切除聯(lián)鎖。

假設(shè)有一低壓聯(lián)鎖回路邏輯，當(dāng)壓力低于100kPa時(shí)聯(lián)鎖停泵。聯(lián)鎖邏輯改進(jìn)前程序執(zhí)行過程為(圖2)：現(xiàn)場(chǎng)變送器檢測(cè)信號(hào)經(jīng)模擬量輸入通道進(jìn)入PI101模塊進(jìn)行運(yùn)算，過程值(PV.CV值)被MTR01模塊中的CND(條件塊)調(diào)用，若條件塊被使能(Disable參數(shù)值為0)且過程值滿足聯(lián)鎖條件則輸出值為1，DC塊輸出停止信號(hào)，聯(lián)鎖動(dòng)作；若條件塊未被使能或不滿足聯(lián)鎖條件，則輸出值為0，不聯(lián)鎖。

圖2 PI101與MTR101聯(lián)鎖回路數(shù)據(jù)流

2 改造方法與實(shí)現(xiàn)過程

2.1 添加模塊

為了避免聯(lián)鎖誤動(dòng)作，筆者把控制方案做了

如下改進(jìn)(圖3)：在PI101模塊下添加一個(gè)ACTION塊，作用是當(dāng)診斷系統(tǒng)判定測(cè)量值壞(PV.ST<128)時(shí)，將MTR01模塊中的條件塊Disable參數(shù)賦值成1，即切除聯(lián)鎖。這時(shí)即使測(cè)量值(此時(shí)測(cè)量值為假值)達(dá)到聯(lián)鎖值，由于Disable參數(shù)值為1，條件塊也不會(huì)發(fā)出1信號(hào)使DC塊輸出聯(lián)鎖信號(hào)。同時(shí)，由于Disable參數(shù)的賦值必須在聯(lián)鎖動(dòng)作前發(fā)生，還需讓PI101模塊的掃描周期小于MTR01的掃描周期(測(cè)試時(shí)掃描周期分別為100ms和1s)，這樣就避免了聯(lián)鎖誤動(dòng)作。為了確保安全，還需在監(jiān)控畫面提示儀表故障且聯(lián)鎖被切除，并讓操作人員選擇是否繼續(xù)切除聯(lián)鎖，選擇是則不停機(jī)；選否則聯(lián)鎖動(dòng)作停機(jī)。需要注意的是，儀表故障處理后必須及時(shí)投用聯(lián)鎖。

圖3 添加模塊后PI101與MTR101聯(lián)鎖回路數(shù)據(jù)流

經(jīng)過測(cè)試，這種方案取得了令人比較滿意的效果。但一些由于儀表原因引發(fā)的測(cè)量值不準(zhǔn)有時(shí)不會(huì)被監(jiān)測(cè)和診斷。這時(shí)聯(lián)鎖誤動(dòng)作仍會(huì)發(fā)生，由此，筆者提出第二種方案。

2.2 利用DeltaV組態(tài)工具

眾所周知，一些被測(cè)變量由于存在容量滯后，不可能發(fā)生突變(如溫度參數(shù)、液位參數(shù))。若這類參數(shù)參與聯(lián)鎖，當(dāng)過程值在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生急劇變化時(shí)，可以肯定是測(cè)量回路的某一環(huán)節(jié)存在問題，這時(shí)可以考慮DCS系統(tǒng)自動(dòng)切除聯(lián)鎖。筆者以某溫度高聯(lián)鎖回路進(jìn)行說明，原邏輯為TI101溫度高于90℃，MTR01停機(jī)。

改進(jìn)前聯(lián)鎖程序執(zhí)行過程與上例雷同，不再贅述。改進(jìn)方案如圖4所示：在TI101模塊下添加一個(gè)ACTION塊，作用是檢測(cè)相鄰兩個(gè)掃描周期(測(cè)試時(shí)掃描周期為100ms)內(nèi)測(cè)量值的差值，當(dāng)差值大于20℃時(shí)，將MTR01模塊下的條件塊Disable參數(shù)賦值成1，即切除聯(lián)鎖。T101模塊的掃描周期小于MTR01掃描周期。DCS仍需組態(tài)報(bào)警提示，還需組態(tài)給操作人員選擇是否繼續(xù)切除聯(lián)鎖的軟開關(guān)。

圖4 利用DeltaV組態(tài)工具改進(jìn)后TI101與MTR101聯(lián)鎖回路數(shù)據(jù)流

這種方法的缺點(diǎn)在于僅適用于存在滯后不可能突變的被測(cè)變量，對(duì)于可能急劇變化的過程量(如壓力)則不能使用，否則可能導(dǎo)致聯(lián)鎖不動(dòng)作的嚴(yán)重后果，危及生產(chǎn)安全。

3 結(jié)束語

儀表聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)對(duì)裝置的安全生產(chǎn)至關(guān)重要，其可靠與否直接關(guān)系到工作人員和設(shè)備的安全，對(duì)儀表聯(lián)鎖回路的任何改動(dòng)都應(yīng)慎之又慎。筆者所述改進(jìn)方案雖然在測(cè)試中取得了成功，并在最大限度地避免聯(lián)鎖誤動(dòng)作的同時(shí)保證了安全生產(chǎn)，但是方案的實(shí)際投用還需要具體到每一聯(lián)鎖回路進(jìn)行充分的研究和論證。