紙機(jī)技改項(xiàng)目?jī)x表工程實(shí)踐

黃光明 謝顯國(guó)

（中國(guó)輕工業(yè)長(zhǎng)沙工程有限公司，湖南長(zhǎng)沙，410114）

某造紙廠PM10 紙機(jī)2001 年投產(chǎn)至今，設(shè)備老化，紙機(jī)缺少靴壓、施膠機(jī)等核心設(shè)備，且自動(dòng)化控制程度不高，生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量已不能滿足市場(chǎng)的需求。因此，本項(xiàng)目對(duì)PM10 紙機(jī)進(jìn)行改造，新增了施膠機(jī)，需要對(duì)后干燥以后的設(shè)備進(jìn)行移位改造；新增設(shè)備與舊設(shè)備結(jié)合時(shí)，存在舊紙機(jī)圖紙缺失及大部分資料不全等問題，給技改項(xiàng)目造成較大的難度。在改造前期制定詳細(xì)的施工規(guī)劃、施工方案和進(jìn)度計(jì)劃，選擇合適的設(shè)備服務(wù)人員對(duì)項(xiàng)目實(shí)施有較大的幫助；在調(diào)試期間聯(lián)合有經(jīng)驗(yàn)的工程服務(wù)人員和原工廠技術(shù)人員參與儀表調(diào)試，對(duì)項(xiàng)目按時(shí)竣工起到較大的作用。

1 紙機(jī)技改項(xiàng)目自控儀表存在的難點(diǎn)

（1）該紙機(jī)為使用了20 年的舊紙機(jī)，經(jīng)過多次改造升級(jí)，原施工圖紙和技術(shù)資料缺失，核心設(shè)備的說明書不全或遺失；由于年代久遠(yuǎn)，原廠商已不生產(chǎn)原儀表配件，需找替代品，因此給儀表安裝調(diào)試帶來一定的難度。

（2）紙機(jī)需整體平移，設(shè)備布局需調(diào)整。布局調(diào)整后，設(shè)備的測(cè)量和控制會(huì)改變，涉及到的程序和畫面也會(huì)發(fā)生變化，因此既要保證舊程序的正確控制，又要對(duì)新的程序和畫面進(jìn)行組態(tài)。

（3）該紙機(jī)的質(zhì)量控制系統(tǒng)（Quality Control System,QCS）、紙機(jī)本體控制系統(tǒng)（Machine Control System,MCS）等年代久遠(yuǎn)，原程序無法拷貝復(fù)原，需重新組態(tài)編程和調(diào)試邏輯聯(lián)鎖，給儀表調(diào)試帶來一定的難度。

（4）該紙機(jī)技改項(xiàng)目各專業(yè)接口較多，改造時(shí)間短、工作量和難度大、任務(wù)重。

2 紙機(jī)技改項(xiàng)目自控儀表改造內(nèi)容和技術(shù)方案

2.1 控制系統(tǒng)改造內(nèi)容和技術(shù)方案

由于現(xiàn)代紙機(jī)集成化程度高，對(duì)儀表、控制閥等控制要求高，在漿濃、水分和定量控制上通常采用QCS進(jìn)行精確控制，在蒸汽冷凝水系統(tǒng)和氣罩通風(fēng)能耗上需要協(xié)同控制，在紙機(jī)傳動(dòng)上采用速度、轉(zhuǎn)矩和張力三環(huán)自動(dòng)調(diào)整控制從而可以自由調(diào)整紙機(jī)的加速時(shí)間和運(yùn)行速度；針對(duì)紙機(jī)全過程生產(chǎn)線的集成化采用集散控制系統(tǒng)（Distributed Control System,DCS）對(duì)紙機(jī)流送系統(tǒng)、干燥部和傳動(dòng)各工段進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和控制；操作員站實(shí)現(xiàn)人機(jī)交換和操作監(jiān)控，工程師站實(shí)現(xiàn)對(duì)程序的修改和組態(tài)編程。

本項(xiàng)目控制系統(tǒng)的難點(diǎn)是控制系統(tǒng)種類較多且復(fù)雜，既有新系統(tǒng)又有舊系統(tǒng)，兼容性較差，同時(shí)存在舊系統(tǒng)程序無法讀取等難題，既要對(duì)舊程序進(jìn)行升級(jí)又要對(duì)新程序邏輯畫面進(jìn)行組態(tài)。因此在工程前期需要對(duì)控制系統(tǒng)程序、邏輯、網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，本項(xiàng)目控制系統(tǒng)技改方案如下。

（1）在控制系統(tǒng)硬件方面：部分控制系統(tǒng)移位后離控制室的距離增加，超過網(wǎng)線最大傳輸距離，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中信號(hào)衰減，需更改成光纖傳輸，確保通信信號(hào)不受干擾；掃描架和色度儀向后平移后，原屏蔽雙絞線長(zhǎng)度不夠，導(dǎo)致無法與DCS 建立通信，需重新鋪設(shè)通信電纜；部分控制系統(tǒng)機(jī)柜利舊，柜內(nèi)接線端標(biāo)牌不清，接線圖缺失，需制作I/O 柜接線圖和電纜表。

（2）在控制系統(tǒng)程序和畫面方面：部分邏輯程序和畫面發(fā)生改變，需要對(duì)原系統(tǒng)畫面和程序進(jìn)行組態(tài)或刪除優(yōu)化；DCS新增部分程序和邏輯畫面需要進(jìn)行編程組態(tài)和調(diào)試；對(duì)于部分無法讀取的程序，需要重新安裝系統(tǒng)后，再次下載程序或重新建立項(xiàng)目，加載備份程序。

（3）在控制系統(tǒng)邏輯連鎖方面：壓榨部所有DST刮刀在加載狀態(tài)，輸出壓榨傳動(dòng)允許信號(hào)；刮刀加載、卸載為單按鈕脈沖控制方式，即非自鎖按鈕，程序編寫自鎖控制；壓下毛布裝有2個(gè)報(bào)警跑偏檢測(cè)開關(guān)，分別安裝在毛布的操作側(cè)和傳動(dòng)側(cè)；烘干部和相關(guān)壓區(qū)斷紙信號(hào)與傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連鎖控制；增加引紙割刀控制和引紙繩張緊器控制，采用順序控制；液壓站流量信號(hào)、壓力信號(hào)與液壓泵實(shí)現(xiàn)連鎖控制。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)儀表和控制閥改造內(nèi)容和技術(shù)方案

2.2.1工藝系統(tǒng)的自控儀表

本次紙機(jī)技改項(xiàng)目中主要有通風(fēng)系統(tǒng)、機(jī)下碎漿機(jī)系統(tǒng)、蒸汽冷凝水系統(tǒng)和膠料制備系統(tǒng)的儀表測(cè)點(diǎn)新增或移位，以及壓光機(jī)和施膠機(jī)的油站和潤(rùn)滑油站的儀表測(cè)點(diǎn)新增或移位。各工藝系統(tǒng)年代久遠(yuǎn)且經(jīng)過多次改造，部分工藝管道和設(shè)備的儀表測(cè)點(diǎn)與原設(shè)計(jì)圖紙不一致，需提前核對(duì)不一致的地方并做好記錄，以便采購(gòu)相應(yīng)的點(diǎn)位控制系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)儀表；部分儀表施工圖紙和技術(shù)資料不全，在安裝階段無法按照原設(shè)計(jì)圖紙施工，調(diào)試階段無法查閱技術(shù)資料，均給技改項(xiàng)目帶來一定的難度。因此在工程前期需做好規(guī)劃設(shè)計(jì)，各工藝系統(tǒng)的自控儀表技改方案如下。（1）根據(jù)各工藝系統(tǒng)的情況，統(tǒng)計(jì)需要增加的現(xiàn)場(chǎng)儀表和控制閥的數(shù)量及控制系統(tǒng)的點(diǎn)位數(shù)量，及時(shí)采購(gòu)現(xiàn)場(chǎng)儀表、控制閥和相應(yīng)點(diǎn)位的控制系統(tǒng)。（2）舊紙機(jī)技改前期需要做好充分的規(guī)劃，按照儀表工程量編制相應(yīng)的安裝方案，并制定相應(yīng)的安裝調(diào)試計(jì)劃；舊紙機(jī)相對(duì)于新紙機(jī)技改難度增大，需組織能力較強(qiáng)的管理和技術(shù)人員參與紙機(jī)技改項(xiàng)目。

2.2.2成套設(shè)備的自控儀表

本項(xiàng)目成套設(shè)備主要有膜轉(zhuǎn)移施膠機(jī)、壓光機(jī)、靴壓、流漿箱和包裝輸送線等，其中膜轉(zhuǎn)移施膠機(jī)提供整個(gè)橫幅均衡的施膠量，降低斷紙發(fā)生率，同時(shí)提高產(chǎn)量和紙張強(qiáng)度；流漿箱是現(xiàn)代紙機(jī)的關(guān)鍵部位，其結(jié)構(gòu)和性能對(duì)紙張的成形和質(zhì)量具有決定性作用；靴壓的作用是最大化移除紙張水分的同時(shí)保持紙機(jī)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的最大化；切紙機(jī)要求機(jī)器快速運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，保證切紙的精度，從而提高單位時(shí)間內(nèi)的切紙頻率；傳動(dòng)控制方面目前更趨向于標(biāo)準(zhǔn)化、集成化、模塊化及容易維護(hù)和替換方面發(fā)展，傳動(dòng)精度高、響應(yīng)時(shí)間短，確保紙幅更加平穩(wěn)的運(yùn)行。本項(xiàng)目成套設(shè)備的儀表和控制系統(tǒng)技改方案如下。（1）通過招標(biāo)方式邀請(qǐng)?jiān)O(shè)備供應(yīng)商投標(biāo)，以便充分利用原廠商的技術(shù)優(yōu)勢(shì)指導(dǎo)設(shè)備安裝調(diào)試。本項(xiàng)目中，將掃描架和壓光機(jī)指導(dǎo)安裝和調(diào)試過程發(fā)包給相關(guān)設(shè)備供應(yīng)商，以保證安裝調(diào)試順利進(jìn)行。（2）對(duì)于成套設(shè)備中的現(xiàn)場(chǎng)儀表和控制系統(tǒng)，拆裝前在各成套廠商技術(shù)人員指導(dǎo)下做好相關(guān)記錄，回裝過程中在服務(wù)人員指導(dǎo)下進(jìn)行，對(duì)于控制系統(tǒng)程序邏輯調(diào)試由廠商派程序工程師進(jìn)場(chǎng)調(diào)試，通過這些措施保證了成套設(shè)備安裝調(diào)試順利進(jìn)行。

3 根據(jù)儀表改造內(nèi)容和技術(shù)方案，做好施工準(zhǔn)備工作

由于紙機(jī)改造項(xiàng)目各專業(yè)接口較多，施工工藝較復(fù)雜，在施工期間需要做好充分的準(zhǔn)備工作，才能保證施工順利進(jìn)行，根據(jù)儀表改造內(nèi)容和技術(shù)方案，在施工前需編制施工流程圖、收集并繪制好各類技術(shù)資料和圖紙、制定詳細(xì)的拆除方案、進(jìn)度計(jì)劃和人力需求等各項(xiàng)工作。

3.1 編制施工工藝流程圖

編制的施工工藝流程圖如圖1所示。

圖1 施工工藝流程圖Fig.1 Construction process flow chart

3.2 技術(shù)資料和現(xiàn)場(chǎng)儀表收集、拍照、保存和記錄工作

為了紙機(jī)技改項(xiàng)目順利進(jìn)行，在項(xiàng)目初期需要對(duì)紙機(jī)的技術(shù)資料和施工圖紙進(jìn)行收集整理，將所有資料制成電子檔以便施工期間調(diào)出；對(duì)復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)儀表、分析儀器和控制閥進(jìn)行拍照、分類保存，便于儀表設(shè)備和材料的管理。

在項(xiàng)目前期階段，做好技術(shù)資料整理收集工作，整理收集的技術(shù)資料包含各系統(tǒng)接線圖、原理圖、邏輯功能圖、工藝描述和各類儀表說明書；對(duì)于缺失不全的施工圖紙需要項(xiàng)目前期耗費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行繪制，以保證施工順利進(jìn)行，本項(xiàng)目在施工前后收集整理和繪制的圖紙清單見表1。

表1 改造前后收集和繪制的儀表圖紙清單

現(xiàn)場(chǎng)儀表和控制閥拍照、比對(duì)和記錄工作，具體方法如下：①將拆下的儀表、閥門、分析儀器及控制柜做好標(biāo)記并編碼；②對(duì)于體積較大的控制閥或分析儀器等儀表用油漆噴成紅色，然后在噴漆處將儀表位號(hào)注明，以便回裝時(shí)找出；體積較小的儀表采用集中放置在貨架上并將儀表位號(hào)注明；③將所有標(biāo)記好的儀表按一定的規(guī)律設(shè)計(jì)好編號(hào)制成電子檔形成文檔記錄便于管理和查找；④在標(biāo)記工作完成后，對(duì)所有標(biāo)記的儀表、閥門、控制柜、接近開關(guān)等設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)錄像和拍照形成相應(yīng)的影像資料和照片。

3.3 施工前期制定儀表拆除方案，確保施工期間順利進(jìn)行

（1）現(xiàn)場(chǎng)繪制電纜橋架、電纜保護(hù)管走向、標(biāo)高并標(biāo)注規(guī)格和長(zhǎng)度。

（2）拆除時(shí)需切斷電源，拆除盤柜上的重要部件單獨(dú)打包保存。

（3）拆除時(shí)與圖紙仔細(xì)對(duì)照確認(rèn)是否相符，如不符作出標(biāo)記，并做好記錄，尤其需要注意電纜編號(hào)和接線位置。（4）拆除的儀表和控制閥需要進(jìn)行包扎防護(hù)，特別是濃度計(jì)葉片等拆除后需要保管好以免損壞，變送器注意防雨和防潮，拆下的儀表進(jìn)行分類存放保管。

3.4 紙機(jī)技改項(xiàng)目?jī)x表進(jìn)度計(jì)劃和人力需求

通過項(xiàng)目前期的充分準(zhǔn)備和施工期的密切配合下，在63天內(nèi)完成了項(xiàng)目的竣工驗(yàn)收和投產(chǎn)試運(yùn)行，較原計(jì)劃提前了20天，儀表計(jì)劃與實(shí)際工期如表2所示；同時(shí)，儀表施工人員較原計(jì)劃也有相應(yīng)的減少，在高峰期計(jì)劃每天35 人，減少到每天23 人，儀表人力需求如表3所示。

表2 儀表計(jì)劃與實(shí)際工期對(duì)比表

表3 儀表人力需求表 人

3.5 紙機(jī)技改項(xiàng)目效果總結(jié)

（1）投運(yùn)后的紙機(jī)自動(dòng)化程度更高，設(shè)備故障率更低；紙機(jī)蒸汽冷凝水系統(tǒng)使用了先進(jìn)的熱泵技術(shù)，在降低噸紙蒸汽消耗的同時(shí)，也使斷紙發(fā)生后蒸汽冷凝水系統(tǒng)得到了可靠的控制，提高了紙機(jī)的效率，顯著降低了汽耗、電耗和水耗，紙機(jī)的車速、產(chǎn)能較之前有較大的提高，產(chǎn)品質(zhì)量較改造前有很大的提升，如表4所示。通過這次改造提升了壓榨干度，提高了紙張物理強(qiáng)度和勻度，突破了產(chǎn)品的質(zhì)量瓶頸。

表4 紙機(jī)改造前后能耗和車速對(duì)比表

（2）在控制投資和節(jié)能減排方面，本項(xiàng)目也取得了顯著的效果。本項(xiàng)目是設(shè)備利舊和技改工藝升級(jí)，通過前期多次勘測(cè)、設(shè)備保養(yǎng)和局部加工復(fù)原，盡可能利用舊設(shè)備，大大節(jié)省了投資。

4 紙機(jī)技改項(xiàng)目?jī)x表實(shí)施經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

4.1 重視工程師的經(jīng)驗(yàn)技術(shù)

與具有供應(yīng)商提供完整的方案以及技術(shù)擔(dān)保的新機(jī)項(xiàng)目不同，紙機(jī)技改項(xiàng)目需要工程技術(shù)人員結(jié)合企業(yè)的要求，對(duì)設(shè)備利舊、設(shè)備維護(hù)以及原供應(yīng)商參與程度和提供的服務(wù)進(jìn)行科學(xué)的判斷。因此，在設(shè)備的拆卸、轉(zhuǎn)運(yùn)、維護(hù)和安裝的過程中，工程師的技術(shù)改造經(jīng)驗(yàn)、對(duì)設(shè)備和工藝的熟悉程度非常重要。參與項(xiàng)目管理的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，要盡可能提前識(shí)別出施工方案的風(fēng)險(xiǎn)，提供應(yīng)對(duì)措施，避免造成返工、延誤甚至是事故。

4.2 總包單位與企業(yè)及設(shè)備供應(yīng)商之間需良好配合

紙機(jī)技改項(xiàng)目大多需要通過升級(jí)改造以滿足企業(yè)新的生產(chǎn)要求，其安裝過程中新舊設(shè)備的搭配一定程度上加大了項(xiàng)目實(shí)施難度。舊設(shè)備年代久遠(yuǎn)，往往參考資料缺失，或原供應(yīng)商服務(wù)費(fèi)用較高，甚至退出市場(chǎng)，往往企業(yè)不能給設(shè)計(jì)和工程服務(wù)單位提供完整和系統(tǒng)性的技術(shù)資料。這就需要企業(yè)與各總包單位、設(shè)備供應(yīng)商之間更多的理解和合作，憑借各自的工作經(jīng)驗(yàn)和資源，尋求解決方案，彌補(bǔ)資料的不足。紙機(jī)項(xiàng)目技改極具挑戰(zhàn)性，企業(yè)與總包單位、設(shè)備供應(yīng)商之間良好配合才能保證項(xiàng)目順利實(shí)施。

4.3 工程階段重視備品備件采購(gòu)和管理

在工程施工階段詳細(xì)統(tǒng)計(jì)和記錄備品備件，尤其是利舊關(guān)鍵設(shè)備的備品備件。對(duì)于廠家已經(jīng)退市或采購(gòu)周期較長(zhǎng)的產(chǎn)品，需制訂特殊的備品計(jì)劃；對(duì)于進(jìn)口的備品備件，要對(duì)在國(guó)內(nèi)是否可加工同樣精度和質(zhì)量要求的替代品進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。比如壓光機(jī)屬于利舊產(chǎn)品，在安裝和調(diào)試過程中有1 臺(tái)流量計(jì)損壞和1 臺(tái)接近開關(guān)因年代久遠(yuǎn)老化損壞，通過及時(shí)采購(gòu)國(guó)產(chǎn)替代品解決。

4.4 安裝調(diào)試階段需充分利用原生產(chǎn)線技術(shù)經(jīng)驗(yàn)

原企業(yè)的技術(shù)人員對(duì)利舊設(shè)備及生產(chǎn)線的情況更為了解，因此在拆機(jī)、設(shè)備維護(hù)和調(diào)試階段，應(yīng)該邀請(qǐng)?jiān)髽I(yè)的技術(shù)人員參與并提供意見。本項(xiàng)目在安裝和調(diào)試階段邀請(qǐng)相關(guān)技術(shù)人員參與開機(jī)調(diào)試，可以節(jié)省調(diào)試時(shí)間，使項(xiàng)目提前具備開機(jī)條件。

4.5 項(xiàng)目施工前重視技術(shù)資料收集和整理

在項(xiàng)目開始前需充分收集舊紙機(jī)各種技術(shù)資料，如收集控制系統(tǒng)接線圖、控制邏輯圖、工藝說明、儀表說明書和儀表回路圖等，將所有收集的資料進(jìn)行電子化管理，在后期工程施工過程中使用。

4.6 重視儀表調(diào)試規(guī)劃，提前制定調(diào)試方案

在紙機(jī)技改項(xiàng)目安裝接線完成后及時(shí)制定調(diào)試方案和回路調(diào)試表格，儀表回路調(diào)試前需逐條進(jìn)行校線，在DCS 上電后進(jìn)行儀表回路測(cè)試，閥門動(dòng)作調(diào)試，然后進(jìn)行畫面組態(tài)調(diào)試，程序組態(tài)調(diào)試，邏輯連鎖調(diào)試工作。務(wù)必對(duì)每個(gè)回路、每個(gè)程序及每個(gè)連鎖均要逐一進(jìn)行調(diào)試，才能保證聯(lián)動(dòng)調(diào)試不出問題，少出問題，以保證投料試車順利進(jìn)行。

5 結(jié)語

紙機(jī)技改項(xiàng)目相對(duì)于新紙機(jī)來說具有復(fù)雜性和不確定性，因此改造前期需要做好儀表規(guī)劃設(shè)計(jì)、制定儀表施工方案和進(jìn)度計(jì)劃及選擇合適的設(shè)備服務(wù)人員對(duì)項(xiàng)目的實(shí)施有較大幫助；另外在調(diào)試期間，聯(lián)合有經(jīng)驗(yàn)的工程服務(wù)人員和原工廠技術(shù)人員參與儀表調(diào)試，對(duì)項(xiàng)目按時(shí)竣工起到很大的作用；通過改造前期充分的準(zhǔn)備工作，使原計(jì)劃工期83 天減少到63 天，大大節(jié)省了工期和人力成本，為提前投產(chǎn)提供充分的條件。實(shí)踐證明，改造后紙機(jī)自動(dòng)化程度更高，故障率更低，產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量較改造前有很大的提升，通過這次改造提升了壓榨干度，提高了紙張物理強(qiáng)度和勻度，突破了產(chǎn)品的質(zhì)量瓶頸。