石油化工自控儀表安裝調(diào)試及質(zhì)量控制探究

帕哈里丁·玉素甫

（中國(guó)石油天然氣股份有限公司塔里木油田分公司塔西南勘探開(kāi)發(fā)公司，新疆 澤普 844804）

0 引言

在石油化工事業(yè)飛速發(fā)展過(guò)程中，自控儀表在石油化工行業(yè)的應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大，并對(duì)油田自動(dòng)化水平產(chǎn)生著日益顯著的影響。受石化產(chǎn)品特殊性質(zhì)影響，石油化工企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中存在極大的燃爆風(fēng)險(xiǎn)，一旦控制不到位，就會(huì)導(dǎo)致石油化工生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生安全事故，造成嚴(yán)重?fù)p失。而自控儀表的安裝應(yīng)用，有助于提高生產(chǎn)環(huán)境控制水平，保障石油化工產(chǎn)品生產(chǎn)安全性。因此，探究石油化工自控儀表安裝調(diào)試及質(zhì)量控制具有非常突出的現(xiàn)實(shí)意義。

1 石油化工自控儀表結(jié)構(gòu)

以自控儀表DCS 為例，DCS 是面向過(guò)程自動(dòng)化應(yīng)用的分布式控制儀表，應(yīng)用多重隔離、全冗余的可靠性設(shè)計(jì)理念，保障系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行。自控儀表DCS 以工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線構(gòu)架，集成石油化工現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備，促使現(xiàn)場(chǎng)智能儀表設(shè)備、資源管理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)之間信息無(wú)縫傳輸，儀表結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 自控儀表DCS 結(jié)構(gòu)

根據(jù)石油化工生產(chǎn)要求，自控儀表DCS 的運(yùn)行參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 自控儀表DCS 運(yùn)行參數(shù)

在石油化工自控儀表安裝調(diào)試時(shí)，技術(shù)人員可以根據(jù)表1 要求進(jìn)行操作。

2 石油化工自控儀表安裝調(diào)試流程

2.1 安裝流程

根據(jù)圖2，在自控儀表DCS 安裝前，技術(shù)人員應(yīng)確定電氣完備，吸塵器、空調(diào)機(jī)均準(zhǔn)備齊全，且現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫濕度、空氣潔凈度均與自控儀表安裝運(yùn)行要求相符，確保環(huán)境靜電放電抗擾度符合IEC61000-4-2 的相關(guān)要求，且射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度符合IEC61000-4-3 的相關(guān)要求[1]。

圖2 石油化工自控儀表安裝流程

在前期準(zhǔn)備完畢后，技術(shù)人員可以將兼具防潮性、防靜電性的高50 cm 活動(dòng)底板鋪設(shè)到自控儀表DCS 安裝位置，并對(duì)盤柜底座進(jìn)行磨平，去除棱角、毛刺等干擾底座運(yùn)行穩(wěn)定性的問(wèn)題。隨后借助膨脹螺栓，將盤柜底座安裝到活動(dòng)底板上，完成基礎(chǔ)處理。

在完成基礎(chǔ)處理后，技術(shù)人員可以根據(jù)相關(guān)安裝標(biāo)準(zhǔn)以及自控儀表DCS 對(duì)接地性能的要求，在本質(zhì)安全接地、系統(tǒng)直流工作接地的基礎(chǔ)上，進(jìn)行安全保護(hù)接地、交流電源保護(hù)接地。其中本質(zhì)安全接地、直流工作接地需要以接地電阻值≤1 Ω 為標(biāo)準(zhǔn)；安全保護(hù)接地、交流電源保護(hù)接地需要以接地電阻值4 Ω 為標(biāo)準(zhǔn)，最終將安全保護(hù)接地接入整個(gè)工程接地網(wǎng)，進(jìn)一步提高自控儀表安裝安全性。

在接地系統(tǒng)安裝后，可以根據(jù)I/O（輸入輸出）接口柜的位置進(jìn)行槽鋼處理，平整槽鋼表面，并去除銹跡，全程利用水準(zhǔn)儀精準(zhǔn)測(cè)量，控制槽鋼水平方向最大誤差≤1 mm/m。在槽鋼表面處理完畢后，可以將一層厚5 mm 的絕緣橡膠板鋪設(shè)到槽鋼表面。進(jìn)而將自控儀表盤成排安裝到絕緣橡膠板上，確保自控儀表盤垂直方向最大偏差≤1.5 mm/m，水平方向最大偏差≤1 mm/m，且相鄰2 個(gè)自控儀表盤頂部高度（含接縫位置）最大偏差≤2 mm，其他自控儀表盤之間頂部高度最大偏差≤5 mm，相鄰2 個(gè)儀表盤之間縫隙小于等于2 mm。隨后可以根據(jù)自控儀表操作要求，進(jìn)行顯示器、打印機(jī)的規(guī)范安裝，并根據(jù)內(nèi)部連線標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行電纜敷設(shè)，確保自控儀表正常運(yùn)行。需要注意的是，在電纜敷設(shè)時(shí)，應(yīng)有效區(qū)分系統(tǒng)屏蔽信號(hào)、非屏蔽信號(hào)，分開(kāi)敷設(shè)強(qiáng)電纜與弱電纜，落實(shí)先強(qiáng)電纜后弱電纜的原則，依次排列電纜，并規(guī)范處理導(dǎo)電絕緣層與連接位置防潮，打造一個(gè)無(wú)強(qiáng)磁場(chǎng)的環(huán)境，盡可能減少自控儀表信號(hào)源、無(wú)信號(hào)源之間相互干擾。

2.2 調(diào)試流程

調(diào)試是彌補(bǔ)自控儀表安裝階段漏洞、確保自控儀表安全運(yùn)行的關(guān)鍵步驟。石油化工自控儀表調(diào)試流程如圖3 所示。

圖3 石油化工自控儀表調(diào)試流程

1）在正式調(diào)試前，應(yīng)全面了解自控儀表DCS 系統(tǒng)安裝過(guò)程，確定儀表外部接線在調(diào)試全程處于脫開(kāi)狀態(tài)，同時(shí)應(yīng)確定自控儀表盤柜、電纜的受電性能與絕緣性良好，在發(fā)現(xiàn)異常情況后及時(shí)處理，確保調(diào)試過(guò)程安全。在這個(gè)基礎(chǔ)上，可以進(jìn)行自控儀表總受電調(diào)試，以自控儀表總電源柜為對(duì)象，對(duì)每一個(gè)開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行3 次及以上的調(diào)試。若在調(diào)試期間發(fā)現(xiàn)受電問(wèn)題或電阻過(guò)高，應(yīng)第一時(shí)間斷開(kāi)電源，重新開(kāi)展調(diào)試，避免自控儀表模塊被毀。重新調(diào)試期間，應(yīng)先檢查輸出電路，在確定輸出線路無(wú)誤后，可以對(duì)輸入電路進(jìn)行檢查；確定輸入電路無(wú)誤后，可以對(duì)線芯連接與規(guī)范相符情況進(jìn)行檢查；確定線芯連接無(wú)誤后，對(duì)插入模件進(jìn)行傳動(dòng)試驗(yàn)；確定插入模件無(wú)誤后，可以帶電檢測(cè)自控儀表運(yùn)行正常與否。若自控儀表可以在帶電情況下正常運(yùn)行，則可以對(duì)儀表軟硬件進(jìn)行調(diào)試。

2）在自控儀表硬件調(diào)試時(shí)，技術(shù)人員可以借助綜合測(cè)試手段，對(duì)自控儀表硬件性能進(jìn)行測(cè)試。在獲得測(cè)試結(jié)果后，啟動(dòng)自控儀表設(shè)備內(nèi)部自診斷功能，科學(xué)配置儀表硬件參數(shù)，并聯(lián)動(dòng)報(bào)警器、打印機(jī)，通電檢查并調(diào)試儀表硬件。

3）在硬件調(diào)試完畢后，可以根據(jù)自控儀表運(yùn)行要求，以數(shù)據(jù)核對(duì)的方式，結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙開(kāi)展儀表軟件冷態(tài)調(diào)試。完成冷態(tài)調(diào)試后，可以從程序設(shè)置、參數(shù)調(diào)整環(huán)節(jié)著手，全面調(diào)試儀表軟件功能，確保儀表軟件功能順利實(shí)現(xiàn)。

4）在自控儀表軟件調(diào)試后，可以借助單回路模擬實(shí)驗(yàn)方式，模擬多種信號(hào)，逐一檢測(cè)自控儀表運(yùn)行信號(hào)，確定相關(guān)信號(hào)均與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相符。進(jìn)而對(duì)儀表電壓負(fù)載輸出信號(hào)進(jìn)行模擬，全面檢查電壓信號(hào)通道合理性、安全性。確認(rèn)無(wú)誤后，可以連通自控儀表熱態(tài)系統(tǒng)與電源，借助檢測(cè)儀表向整個(gè)儀表內(nèi)輸入模擬信號(hào)，完成自控儀表運(yùn)行性能全面檢驗(yàn)、調(diào)試。完成整體調(diào)試后，整理相關(guān)資料，進(jìn)行交工驗(yàn)收。

3 石油化工自控儀表安裝調(diào)試質(zhì)量控制要點(diǎn)

3.1 控制材料

在石油化工自控儀表安裝過(guò)程中，相應(yīng)儀表材料種類繁多，對(duì)應(yīng)市場(chǎng)來(lái)源復(fù)雜，質(zhì)量良莠不齊，而材料質(zhì)量對(duì)自控儀表質(zhì)量具有直接的影響。在自控儀表材料入場(chǎng)前，應(yīng)了解自控儀表材料市場(chǎng)內(nèi)知名品牌以及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)自控儀表安裝時(shí)間有序安排材料入場(chǎng)，避免自控儀表材料進(jìn)場(chǎng)不及時(shí)影響安裝效率或者進(jìn)場(chǎng)過(guò)早導(dǎo)致多數(shù)高精度部件在長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)存儲(chǔ)過(guò)程中發(fā)生損壞。同時(shí)在安裝操作過(guò)程中，在外觀檢查的基礎(chǔ)上，利用專業(yè)手段判定自控儀表材料質(zhì)量，確保材料質(zhì)量與儀表運(yùn)行要求相符，避免材料質(zhì)量問(wèn)題出現(xiàn)。在確定材料包裝外部無(wú)損壞、腐蝕、積水現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，技術(shù)人員可以對(duì)電纜保護(hù)層完整與否、材料外觀完好與否、電纜盤是否被燒毀等問(wèn)題進(jìn)行檢查，并將檢查信息登記在冊(cè)，為后期安裝提供依據(jù)。在安裝期間，也可以落實(shí)“邊安裝邊檢查”的方針，控制自控儀表材料質(zhì)量。

3.2 規(guī)范接地

規(guī)范接地是石油化工自控儀表安全平穩(wěn)運(yùn)行的前提。為確定接地效果，技術(shù)人員應(yīng)參考大地零基準(zhǔn)帶壓點(diǎn)，根據(jù)自控儀表運(yùn)行要求選擇適宜的接地模式。因自控儀表運(yùn)行電流較強(qiáng)，可以選擇單獨(dú)接地模式，保障電流在短時(shí)間內(nèi)傳導(dǎo)至地下，規(guī)避設(shè)備電流超出荷載的情況，并形成強(qiáng)烈屏蔽連接電，確保自控儀表屏蔽干擾信號(hào)的能力。單獨(dú)接地模式下，可以選擇鍍鋅管接地體，由接地體與接地總干線相連接，接地體周邊澆筑混凝土，接地體上方鋪設(shè)鋼蓋板，提高接地體承重能力。

3.3 科學(xué)安裝

自控儀表DCS 的安裝調(diào)試高度復(fù)雜，涉及技術(shù)要求多，對(duì)技術(shù)人員專業(yè)能力具有較高要求。因石油化工自控儀表連接管道流動(dòng)介質(zhì)具有易燃易爆、毒害性，對(duì)安裝工藝要求較高。技術(shù)人員應(yīng)在正式安裝前進(jìn)行黏結(jié)工藝（或焊接工藝）評(píng)定。通過(guò)評(píng)定后，嚴(yán)格根據(jù)工藝要求確定現(xiàn)場(chǎng)操作環(huán)境、材料以及材料外觀。

在自控儀表安裝過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)施工圖紙與要求，結(jié)合自控儀表DCS 的特點(diǎn)進(jìn)行安裝，確保自控儀表DCS 接口、其他設(shè)備附件穩(wěn)固連接，為自控儀表安全運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。同時(shí)在安裝過(guò)程中，應(yīng)注重自控儀表外觀、內(nèi)部的良好保護(hù)，避免安裝操作不當(dāng)導(dǎo)致自控儀表受損。對(duì)于自控儀表連接的工藝管道，應(yīng)全程貫徹美觀與實(shí)用兼具的原則，保障工藝管道交叉半徑，盡可能減少管道交叉敷設(shè)情況，并在工藝管道安裝完畢后進(jìn)行試壓操作，通過(guò)試壓后對(duì)工藝管道進(jìn)行吹掃，杜絕管道腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。

石油化工自控儀表的驅(qū)動(dòng)能源為電能，電能使用階段存在較多安全隱患，埋下了石油化工裝置生產(chǎn)安全事故隱患。因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)電纜敷設(shè)質(zhì)量的控制，確定電纜支架經(jīng)過(guò)防腐處理，電纜橋架已完成全面清潔且底部無(wú)漏水孔，規(guī)避電纜鄰近部位腐蝕或積水返潮引起的安全事故。

3.4 科學(xué)調(diào)試

調(diào)試是關(guān)系到石油化工自控儀表能否一次性投產(chǎn)成功的重要因素。受流動(dòng)性作業(yè)模式影響，石油化工自控儀表調(diào)試人員調(diào)動(dòng)頻繁，調(diào)試環(huán)境無(wú)法確定，對(duì)自控儀表調(diào)試質(zhì)量提出了較大的挑戰(zhàn)。因此，在執(zhí)行《石油化工儀表施工技術(shù)規(guī)程》（SH/T 3521）的基礎(chǔ)上，應(yīng)根據(jù)ISO9000、ISO10012 系列標(biāo)準(zhǔn)，從量值溯源著手，探究自控儀表調(diào)試規(guī)范方法。同時(shí)應(yīng)根據(jù)石油化工自控儀表運(yùn)行期間環(huán)境、人員、規(guī)范、材料、機(jī)器的使用要求，落實(shí)科學(xué)、兼容、實(shí)用、合理的方針，提前規(guī)劃調(diào)試范圍、調(diào)試等級(jí)、調(diào)試數(shù)量，突出重點(diǎn)，兼顧一般，確保自控儀表調(diào)試效果。在這個(gè)基礎(chǔ)上，調(diào)試工作人員應(yīng)做好工作記錄，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，進(jìn)一步展開(kāi)分析，在一定期限內(nèi)糾正，形成調(diào)試閉環(huán)控制，確保自控儀表調(diào)試質(zhì)量。比如，在靜態(tài)調(diào)試過(guò)程中，應(yīng)先進(jìn)行受電檢測(cè)，結(jié)合規(guī)范著重檢查絕緣電阻，并對(duì)系統(tǒng)供電電源進(jìn)行若干次切換試驗(yàn)，判定自控儀表DCS 中央處理器、模件是否正常，一旦發(fā)現(xiàn)某一部位受電故障，則需要第一時(shí)間切斷電閘進(jìn)行問(wèn)題溯源處理；再如，在自控儀表動(dòng)態(tài)調(diào)試期間，電動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)無(wú)法正常問(wèn)題較為常見(jiàn)，直接原因是電源不匹配，而電源不匹配與自控儀表電源接地而電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門未接地具有較大關(guān)系，面對(duì)上述問(wèn)題，可以將隔離器懸空電源增設(shè)到電動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)，并對(duì)電動(dòng)調(diào)節(jié)信號(hào)進(jìn)行隔離處理，順利接觸故障。

4 結(jié)語(yǔ)

在石油化工自控儀表應(yīng)用前，應(yīng)梳理操作流程，確定儀表安裝位置，并對(duì)儀表安裝環(huán)境進(jìn)行檢查。確定儀表安裝環(huán)境無(wú)誤后，可以逐一安裝儀表支架、儀表用管路、電管、電氣線路、電纜等。在自控儀表安裝完畢后，可以根據(jù)回路信號(hào)檢測(cè)結(jié)果，進(jìn)行接地電源測(cè)試以及軟硬件調(diào)試，確保自控儀表運(yùn)行參數(shù)與石油化工生產(chǎn)環(huán)境相適應(yīng)，充分發(fā)揮自控儀表優(yōu)勢(shì)，為石油化工生產(chǎn)工作的安全平穩(wěn)推進(jìn)提供保障。