煉油廠工業(yè)控制系統(tǒng)維修策略及定時性工作分析

徐 翀

（中國石化集團公司 巴陵石化分公司煉油部，湖南岳陽 414014）

煉油廠主要由工藝裝置、油品罐區(qū)、油品裝卸、公用工程等生產(chǎn)設(shè)施組成。除油品裝卸設(shè)施為間斷操作外，其他都是連續(xù)生產(chǎn)流程，而完備的自動控制是煉油生產(chǎn)過程安全、平穩(wěn)、高效運行的保證。隨著煉油廠的發(fā)展，對自動控制的依賴度越來越高，換言之，自控設(shè)備的運行水平?jīng)Q定了煉油廠的生產(chǎn)運行水平，而工業(yè)控制系統(tǒng)的可靠運行依賴于管理人員和技術(shù)人員對于系統(tǒng)的維護水平。

自動工業(yè)控制系統(tǒng)主要故障現(xiàn)象如下：①系統(tǒng)整體或單路失電；②操作員站全部失去監(jiān)控且無后備監(jiān)視手段；③DCS/PLC網(wǎng)絡(luò)癱瘓或無法冗余；④冗余服務(wù)器均故障或無法冗余；⑤系統(tǒng)重要I/O模塊故障等。

近年來，企業(yè)工業(yè)控制系統(tǒng)的設(shè)計及分布發(fā)生了重大變化。以前，控制室設(shè)置模式或是全廠區(qū)域性中心控制室，或是裝置級獨立控制室，工業(yè)控制系統(tǒng)的控制站和操作站集中于一處?，F(xiàn)在，控制室基本設(shè)置變成現(xiàn)場機柜加中心控制室的模式。工業(yè)控制系統(tǒng)由集中布置改為分散布置，面對新模式，給自動工業(yè)控制系統(tǒng)的維護提出了更高的要求。

某煉油廠組織儀表專業(yè)集中討論一致認(rèn)為，為了規(guī)范工業(yè)控制系統(tǒng)維護管理，提高工業(yè)控制系統(tǒng)運行可靠性，必須嚴(yán)格執(zhí)行一套有效的工業(yè)控制系統(tǒng)維修策略與定時性工作?，F(xiàn)把部分方案整理如下，供業(yè)界討論及參考，以便完善和提高，更好地服務(wù)于煉油企業(yè)。

1 方案介紹

1.1 工業(yè)控制系統(tǒng)大修

工業(yè)控制系統(tǒng)大修是指對工業(yè)控制系統(tǒng)硬件檢測、端子緊固、衛(wèi)生清掃、軟件完善、切換實驗、報警處理等一系列工作，使工業(yè)控制系統(tǒng)原有各項功能保持完好的工作，工業(yè)控制系統(tǒng)大修與裝置大修同步進行。

1.1.1 工業(yè)控制系統(tǒng)大修方案編制

工業(yè)控制系統(tǒng)大修方案應(yīng)參照《石油化工設(shè)備檢修規(guī)程（第七冊）》工業(yè)控制系統(tǒng)大修的要求，結(jié)合現(xiàn)場工業(yè)控制系統(tǒng)的實際運行狀況進行編制，明確大修項目和質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)。大修項目至少包括：系統(tǒng)軟件與組態(tài)備份，操作系統(tǒng)打補丁，硬件與系統(tǒng)報警信息處理，端子緊固，衛(wèi)生徹底清掃（含機柜間、操作站與鍵盤、工程師站、機架、板卡、端子、過濾網(wǎng)等），熱備用冗余設(shè)備切換實驗，單路電源斷電實驗，控制器電池更換，機房環(huán)境檢查，防小動物措施檢查，網(wǎng)絡(luò)安全防護措施檢查等。工業(yè)控制系統(tǒng)大修時外圍設(shè)備的檢查和處理至少包括：空調(diào)過濾網(wǎng)清洗，接地電阻測試，機房照明檢查，消氣防設(shè)施檢查更換。

1.1.2 工業(yè)控制系統(tǒng)升級與更新

工業(yè)控制系統(tǒng)安裝在現(xiàn)場且使用年限15a，或安裝在室內(nèi)且使用年限20a及以上的工業(yè)控制系統(tǒng)宜在大修時升級或更新。不到上述年限但存在較大隱患的工業(yè)控制系統(tǒng)更新或升級須經(jīng)評估。

1.1.3 工業(yè)控制系統(tǒng)全面診斷

工業(yè)控制系統(tǒng)全面診斷是指工業(yè)控制系統(tǒng)廠商或?qū)I(yè)公司對工業(yè)控制系統(tǒng)硬軟件進行離線診斷檢查，發(fā)現(xiàn)硬軟件缺陷或隱患的檢測過程，目的是經(jīng)過全面診斷來評價工業(yè)控制系統(tǒng)后期運行可靠性。使用年限8a以上的工業(yè)控制系統(tǒng)在裝置大修時應(yīng)進行全面診斷，周期一般為3～4a，與裝置大修同步進行。

1.2 工業(yè)控制系統(tǒng)故障處理

在生產(chǎn)裝置運行期間工業(yè)控制系統(tǒng)出現(xiàn)重大異?；蚬收蠒r，應(yīng)組織緊急維修。緊急維修方案或應(yīng)急預(yù)案需經(jīng)設(shè)備、生產(chǎn)和安全部門審批。工業(yè)控制系統(tǒng)應(yīng)急預(yù)案至少包括控制器失效、電源故障、通訊中斷等故障類型，并在演練和實操中不斷總結(jié)經(jīng)驗和完善。

1.3 定期性維護

工業(yè)控制系統(tǒng)定期性維護是指一定時間周期內(nèi)對工業(yè)控制系統(tǒng)進行的必要維護，包括定期備份、定期檢查、定期清掃、防塵防小動物檢查、定期實驗、定期演練、定期更換密碼等內(nèi)容。

1.3.1 定期備份

工業(yè)控制系統(tǒng)備份每年至少1次。

1.3.2 定期檢查

每月對工業(yè)控制系統(tǒng)時鐘同步檢查。每日檢查系統(tǒng)運行狀況、系統(tǒng)報警信息、控制器負(fù)荷及通訊負(fù)荷、系統(tǒng)電源運行狀況、機房環(huán)境等內(nèi)容。

1.3.3 定期清掃

定期對機柜間空調(diào)過濾網(wǎng)、室外機散熱片進行清掃。定期對工業(yè)控制系統(tǒng)機柜過濾網(wǎng)及風(fēng)扇進行清理。裝置停工期間對工程師站、服務(wù)器、操作站等上位機主機進行清掃。

1.3.4 防塵防小動物檢查

每月進行防塵防小動物檢查。機柜間電纜進線口及其他孔、洞封堵嚴(yán)密；機柜間的門窗應(yīng)保持完好，關(guān)閉嚴(yán)密；儀表機柜間門口應(yīng)安裝可拆卸擋鼠擋板；在機柜間內(nèi)沿墻角邊或地板下方定置化擺放適當(dāng)數(shù)量的捕鼠設(shè)施。

1.3.5 定期試驗

每月對輔操臺燈屏、軟燈屏、音響等裝置進行試驗。

1.3.6 定期演練

定期對工業(yè)控制系統(tǒng)事故應(yīng)急預(yù)案演練。

1.3.7 定期更換密碼

工業(yè)控制系統(tǒng)密碼設(shè)置為強口令，每年更換2次。

1.4 季節(jié)性維護

工業(yè)控制系統(tǒng)季節(jié)性維護是指在特定季節(jié)對工業(yè)控制系統(tǒng)進行的必要維護，主要包括防雷、防雨防潮、防高溫、防塵防小動物等。

1.4.1 防雷

在雷電季節(jié)前開展防雷檢查工作，測試接地電阻。接地電阻檢測采用便攜式接地環(huán)路電阻測試鉗表，對工業(yè)控制系統(tǒng)機柜工作接地回流排和保護接地回流排的接地干線，進行接地電阻檢測，不應(yīng)大于4Ω。

1.4.2 防雨防潮

雨季前和冬季開展防雨防潮檢查。檢查內(nèi)容為：儀表機柜間溫濕度、空調(diào)、抽濕機的運行情況；機柜間屋頂防水情況，屋頂排水口通暢情況，檢查機柜間電纜口封堵情況；電纜溝進水情況，溝內(nèi)電纜不得浸沒在水中。

1.4.3 防高溫

高溫季節(jié)前對機柜間空調(diào)進行全面的檢查、維護保養(yǎng)。檢查儀表機柜間溫度控制應(yīng)滿足要求；檢查機柜風(fēng)扇運行應(yīng)正常。高溫季節(jié)對工業(yè)控制系統(tǒng)硬件至少開展1次全面的紅外測溫檢查，檢查中發(fā)現(xiàn)溫度偏高的設(shè)備檢查每周不少于1次。

1.5 工業(yè)控制系統(tǒng)監(jiān)測

工業(yè)控制系統(tǒng)監(jiān)測是指通過一定的技術(shù)手段，及時發(fā)現(xiàn)工業(yè)控制系統(tǒng)內(nèi)外部或工作環(huán)境異常，達到及時提醒相關(guān)人員的目的。

1.5.1 工業(yè)控制系統(tǒng)自診斷報警監(jiān)測

將DCS、SIS、CCS、PLC等工業(yè)控制系統(tǒng)自診斷數(shù)據(jù)中的控制器報警、卡件及通道狀態(tài)報警、通訊報警、接地報警、電源模塊報警、風(fēng)扇報警等系統(tǒng)報警事件自動采集到狀態(tài)檢測平臺，實現(xiàn)通過手機短信形式分級推送到管理人員、維護人員的功能，及時處理工業(yè)控制系統(tǒng)異常。

1.5.2 電源狀態(tài)監(jiān)測

對電氣供的110VAC、220VAC等交流電源，以及100VDC、24VDC等直流電源，在儀表電源柜內(nèi)總空氣開關(guān)饋線側(cè)，將電流、電壓接入到DCS，并傳送到狀態(tài)監(jiān)測平臺。將儀表24VDC直流開關(guān)電源的故障報警接入到DCS，并傳送到狀態(tài)監(jiān)測平臺。

1.5.3 機柜間溫濕度監(jiān)測

機柜間應(yīng)設(shè)置帶4～20mA標(biāo)準(zhǔn)信號輸出的溫濕度儀，將溫濕度信號接入DCS，同時傳送至狀態(tài)監(jiān)測平臺，設(shè)置報警。機柜間、工程師室溫度為冬季20℃±2℃，夏季26℃±2℃，相對濕度為40%～70%。

1.6 延期管理

工業(yè)控制系統(tǒng)無法按計劃進行維護，如巡檢中未見可能危及工業(yè)控制系統(tǒng)安全運行的任何異常。工業(yè)控制系統(tǒng)自診斷信息顯示狀態(tài)正常。離線檢測顯示工業(yè)控制系統(tǒng)狀態(tài)正常。沒有任何可能危及工業(yè)控制系統(tǒng)安全運行的家族缺陷。上次檢修以來，沒有經(jīng)受嚴(yán)重的不良工況，可以考慮延期維護。

技術(shù)評估應(yīng)堅持“安全第一、預(yù)防為主”的方針，結(jié)合工業(yè)控制系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測、技術(shù)狀況、使用年限、以往檢修、清掃、點檢情況、設(shè)備運行環(huán)境及故障情況等綜合因素進行。評估結(jié)果應(yīng)包括是否可以延期、延期期間的安全保障措施及延長時間。

2 應(yīng)用實例

1）某煉油廠在今年夏季組織的夏季防高溫檢查中對我廠所使用的霍尼韋爾PKS系統(tǒng)、霍尼韋爾SIS系統(tǒng)、浙大中控ECS700系統(tǒng)、橫河VP系統(tǒng)、和利時MACS-K系統(tǒng)等5套工業(yè)控制系統(tǒng)進行了紅外成像溫度檢測。對溫度超過40℃的部位進行紅外成像拍照，并記錄分析。

從表1分析，某煉油廠霍尼韋爾PKS系統(tǒng)直流電源柜溫度高，經(jīng)過檢查后發(fā)現(xiàn)機柜2個排風(fēng)扇全部故障，更換排風(fēng)扇后，溫度降至55℃以下。24V直流電源的溫度普通偏高，AO安全柵的溫度普通偏高，溫度達40℃以上的點較多，達到70處。如果工業(yè)控制系統(tǒng)各組成單元溫度過高，主要原因為：①柜內(nèi)散熱不充分；②電子元件工作不正?；蚨搪?；③系統(tǒng)負(fù)荷較大等，容易造成工業(yè)控制系統(tǒng)運行不穩(wěn)定。隨后某煉油廠立即對機柜進行全面排查，對系統(tǒng)運行情況進行全面檢查，并確保風(fēng)扇正常投用。

表1 夏季某煉油廠各工業(yè)控制系統(tǒng)溫度情況（單位：℃）

2）某煉油廠在每日巡檢中發(fā)現(xiàn)霍尼韋爾PKS系統(tǒng)1#控制器的AI卡件出現(xiàn)故障報警，由于該卡件只有顯示點而無控制點，沒有冗余卡件導(dǎo)致部分儀表點無顯示，此卡件在“C01-L1-AIR02”位置，更換AI卡件后，DCS系統(tǒng)運行正常。分析原因為AI卡件已使用8a，電子元器件出現(xiàn)老化現(xiàn)象，性能下降。在每日巡檢中發(fā)現(xiàn)霍尼韋爾PKS系統(tǒng)一條FTE A纜網(wǎng)絡(luò)報警，對報警網(wǎng)線進行了更換，報警未消除，重啟防火墻后，網(wǎng)絡(luò)報警消除，原因為防火墻長時間運行出現(xiàn)意外死機。

以上異常情況都由于我們嚴(yán)格執(zhí)行我廠工業(yè)控制系統(tǒng)維修策略及定時性工作，及時發(fā)現(xiàn)控制系統(tǒng)出現(xiàn)的異常情況，及時分析原因，及時進行處置，在故障未產(chǎn)生停車、操作異常等會產(chǎn)生生產(chǎn)損失的情況下及時得到處理，有效地提高了工業(yè)控制系統(tǒng)維護水平及長周期運行水平。

3 結(jié)束語

工業(yè)控制系統(tǒng)的平穩(wěn)運行關(guān)系到煉油廠的安全平穩(wěn)運行，在工業(yè)控制系統(tǒng)的管理中要根據(jù)現(xiàn)場工業(yè)控制系統(tǒng)的實際情況，結(jié)合相關(guān)的管理制度及標(biāo)準(zhǔn)，制定出一套行之有效的系統(tǒng)控制維修策略與定時性工作要求，提高煉油廠的工業(yè)控制系統(tǒng)維護水平。