聚酯裝置現(xiàn)場儀表調(diào)試綜述

項飛（中國昆侖工程公司，北京 100037）

1 前言

近些年，聚酯工業(yè)飛速發(fā)展，每年都有數(shù)條甚至數(shù)十條生產(chǎn)線投入運營，由此帶來了聚酯行業(yè)空前壓力。利潤的快速下滑，生產(chǎn)壓力的逐年遞增，迫使每家企業(yè)都在降低成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量、避免非計劃停車上投入了大量的工作。做為裝置檢測、控制及報警的重要手段，儀表的健康運行是保證裝置運轉(zhuǎn)良好的重要因素之一。除卻裝置正常投產(chǎn)之后儀表的正常維護(hù)維修，在裝置的建設(shè)、開車調(diào)試及試運轉(zhuǎn)期間，儀表的安裝和調(diào)試工作亦對日后的投運產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。甚至因為重要儀表調(diào)試工作的不充分，影響到裝置開車、運轉(zhuǎn)、增產(chǎn)等全生命周期，由此引發(fā)的非計劃停車更是造成了巨大的損失。

儀表調(diào)試的主要目的是使DCS的顯示、控制和報警與現(xiàn)場測量裝置的測量值以及現(xiàn)場的執(zhí)行裝置的動作一致，并且真實的反映了實際的工藝參數(shù)，以及滿足工藝操作的要求。聚酯裝置使用了大量的溫度、壓力、流量、液位測量儀表以及控制閥、開關(guān)閥等設(shè)備作為檢測和控制手段，雖然每個裝置的儀表選用的廠家、型號、版本等不盡相同，但是其調(diào)試內(nèi)容、調(diào)試方法等基本上是一致的。

當(dāng)裝置進(jìn)入調(diào)試階段時，首先要確保調(diào)試所需的必要工具準(zhǔn)備充分，這些工具主要包括：數(shù)字萬用表、Hart手操器、信號發(fā)生器、電阻箱以及必要的安裝工具等。本文結(jié)合筆者參與現(xiàn)場調(diào)試的多條聚酯生產(chǎn)線的經(jīng)驗，僅就聚酯裝置各類型儀表的調(diào)試內(nèi)容、方法，以及常見的問題和解決的辦法予以歸納總結(jié)并加以詳細(xì)闡述，以供同類項目借鑒參考。

2 溫度測量儀表調(diào)試

聚酯裝置使用的溫度測量儀表主要有用于現(xiàn)場指示的雙金屬溫度計和信號遠(yuǎn)傳的鉑熱電阻。鉑熱電阻信號的接線通常有兩種方式，一種是信號直接引入至DCS輸入卡件上，另一種是信號經(jīng)信號隔離器將RTD信號變換為4～20mA信號后再送入至DCS輸入卡件上，信號隔離器亦需要經(jīng)相關(guān)套件組態(tài)后方可投用。這些溫度測量儀表的調(diào)試內(nèi)容詳見表1。

表1 溫度測量儀表調(diào)試概述

3 壓力測量儀表調(diào)試

聚酯裝置使用的壓力測量儀表主要有用于現(xiàn)場指示的壓力表以及耐震壓力表，用于報警的電接點壓力表，以及信號遠(yuǎn)傳的壓力變送器、絕壓變送器和高溫膜片壓力變送器。這些壓力測量儀表的調(diào)試內(nèi)容詳見表2。

表2 壓力測量儀表調(diào)試概述

聚酯裝置中用于報警的數(shù)字量信號儀表采用的開關(guān)形式主要有兩種，一類是無源的干接點信號，另一類是接近開關(guān)形式即Namur信號。其中干接點信號直接引入至DCS輸入卡件，Namur信號經(jīng)隔離柵轉(zhuǎn)換后引入DCS輸入卡件。無論采用何種開關(guān)形式，通常從現(xiàn)場開關(guān)的觸點狀態(tài)選擇、隔離柵的開關(guān)輸出設(shè)置、再到DCS的組態(tài)，項目應(yīng)盡量采用統(tǒng)一的設(shè)置如下：

（1）現(xiàn)場的開關(guān)形式無論是干接點形式還是接近開關(guān)（Namur）形式，均宜選擇“斷開報警”的工作狀態(tài)。

（2） 若開關(guān)信號經(jīng)隔離柵轉(zhuǎn)換后引入DCS，隔離柵的設(shè)置應(yīng)確保當(dāng)信號報警時（即現(xiàn)場開關(guān)斷開狀態(tài)下），隔離柵送至DCS的信號為斷開狀態(tài)，此時隔離柵內(nèi)部繼電器宜設(shè)置為非勵磁狀態(tài)。

（3）若開關(guān)信號經(jīng)繼電器隔離后引入DCS，繼電器的接線應(yīng)確保當(dāng)信號報警時（即現(xiàn)場開關(guān)斷開狀態(tài)下），繼電器送至DCS的觸點信號為斷開狀態(tài)，此時繼電器的接線宜設(shè)置為非勵磁狀態(tài)。

（4）DCS組態(tài)應(yīng)一致，通常設(shè)定高電平“1”表示正常狀態(tài)，低電平“0”表示報警狀態(tài)。

當(dāng)開關(guān)信號采用隔離柵轉(zhuǎn)換后引入DCS，隔離柵可以作為調(diào)試過程中的有利工具。通過隔離柵上的信號燈可以判斷接線的正確與否；通過其撥動開關(guān)還可以模擬現(xiàn)場報警，尤其對于在調(diào)試階段現(xiàn)場儀表無法模擬報警的情況下，隔離柵的合理利用對儀表的調(diào)試起到了事半功倍的效果。

某些成套裝置或設(shè)備隨機(jī)配帶的數(shù)字量信號儀表在進(jìn)行調(diào)試時，DCS的報警狀態(tài)可能會與現(xiàn)場實際情況相反，這種情況往往都是隨機(jī)儀表的開關(guān)形式可能與上述設(shè)置不一致造成的。當(dāng)遇到此種情況時，首先判斷隨機(jī)儀表的開關(guān)形式是否為“斷開報警”的工作狀態(tài)，若非如此，應(yīng)集中修改DCS組態(tài)或改動隔離柵的設(shè)置，通常優(yōu)先選擇修改組態(tài)的解決方案。

以上關(guān)于數(shù)字量信號儀表的調(diào)試說明不僅適用于本章節(jié)所包含的電接點壓力表，亦適用于其它數(shù)字量信號的測量儀表，例如下文將要涉及的帶限位開關(guān)的轉(zhuǎn)子流量計、帶限位開關(guān)的磁翻轉(zhuǎn)液位計、浮球液位開關(guān)等儀表，以下章節(jié)中的相關(guān)內(nèi)容將不再贅述。

4 流量測量儀表調(diào)試

聚酯裝置使用的流量測量儀表主要有用于現(xiàn)場指示的轉(zhuǎn)子流量計，用于報警的帶限位開關(guān)的轉(zhuǎn)子流量計，以及信號遠(yuǎn)傳的渦街流量計、電磁流量計和質(zhì)量流量計等。這些流量測量儀表調(diào)試內(nèi)容詳見表3。

聚酯裝置采用的流量測量儀表的種類較多，每種流量計的調(diào)試內(nèi)容亦較多，影響測量的因素也是多方面的。當(dāng)調(diào)試出現(xiàn)問題時，往往要結(jié)合安裝情況、流量計測量原理、流量計結(jié)構(gòu)形式以及其參數(shù)設(shè)置等多方面因素綜合考慮方可排查問題及故障。

5 液位測量儀表調(diào)試

聚酯裝置使用的液位測量儀表主要有用于現(xiàn)場指示的磁翻轉(zhuǎn)液位計，用于報警的帶限位開關(guān)的磁翻轉(zhuǎn)液位計、音叉料位開關(guān)和浮球液位開關(guān)，以及信號遠(yuǎn)傳的電浮筒液位計、放射性液位計以及法蘭液位變送器等。這些液位測量儀表調(diào)試內(nèi)容詳見表4。

6 閥門類現(xiàn)場執(zhí)行裝置調(diào)試

聚酯裝置使用的現(xiàn)場執(zhí)行裝置主要是指控制閥和開關(guān)閥等流量調(diào)解或切斷裝置。按閥體分類主要有柱塞閥、套筒閥、球閥、蝶閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥、夾套閥等；按執(zhí)行機(jī)構(gòu)形式有直行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)和角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)；按執(zhí)行機(jī)構(gòu)作用方式有氣開閥、氣關(guān)閥以及故障保位控制閥；若按調(diào)試方案的不同分類主要分為配備智能電氣閥門定位器的控制閥和配備機(jī)械式電氣閥門定位器的控制閥，以及配帶電磁閥及閥位開關(guān)的開關(guān)閥。

表3 流量測量儀表調(diào)試概述

6.1 控制閥調(diào)試內(nèi)容

無論配備的電氣閥門定位器是智能型的還是機(jī)械式的，控制閥的調(diào)試內(nèi)容基本都是一致的，僅僅是調(diào)試的方式方法的不同。按步驟控制閥的調(diào)試內(nèi)容主要有以下幾個方面：

（1）過濾減壓閥后氣源壓力設(shè)定值：通常要根據(jù)最終訂貨的閥門的計算書來設(shè)定，氣源壓力值偏低會導(dǎo)致控制閥不能完全打開，偏高會影響閥門定位器以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)膜片的使用壽命，甚至損壞。一般為了避免人為因素造成的設(shè)定值錯誤，通常聚酯裝置的控制閥氣源壓力設(shè)定值統(tǒng)一設(shè)定為400kPa(G)，開關(guān)閥氣源壓力設(shè)定值統(tǒng)一設(shè)定為450kPa(G)，再根據(jù)特殊閥門的要求，個別調(diào)整氣源壓力設(shè)定值。

（2） 閥門流向檢查：確認(rèn)管道施工時閥門安裝是否正確。

（3）閥位確認(rèn)及調(diào)試：零點、25%、50%、75%、100%再到75%、50%、25%、零點開度檢查。對于控制閥的調(diào)試工作主要內(nèi)容就在此步驟，最常出現(xiàn)的問題亦在此，下文將對常見問題及處理方法有詳細(xì)闡述。

由于運輸、安裝等因素，現(xiàn)場大部分控制閥的零點及滿開度都可能發(fā)生偏移，需要重新調(diào)整。配備智能定位器的和機(jī)械式定位器的控制閥整定方式有所差異，但其整定后的狀態(tài)是一致的。以一臺氣開式控制閥配備正作用電氣閥門定位器為例，通常定位器氣信號輸出管路上均安裝有壓力表用于顯示送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣源壓力，當(dāng)定位器接收到4mA信號時，此壓力表的指針讀數(shù)應(yīng)正好為0kPa，信號稍微增加指針讀數(shù)即刻上升；如若非此種情況，即需要調(diào)整閥門定位器的零點。當(dāng)定位器接收到20mA信號時，此壓力表的指針讀數(shù)應(yīng)正好為過濾減壓閥后的氣源壓力，即全部氣源壓力均作用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)膜頭上；如若非此種情況，即需要調(diào)整閥門定位器的滿量程刻度。也有個別項目，根據(jù)用戶要求，為了保證控制閥完全關(guān)閉以及完全打開，把閥門零點位置定在接收信號為4.2mA處，滿開度位置定在接收信號為19.8mA處的情況。

（4）閥門回復(fù)性能：在步驟（3）的操作中，閥門全行程的動作將會體現(xiàn)出控制閥回復(fù)性能的好壞。

（5）閥門動作性能：控制閥的動作性能應(yīng)保證動作迅速而又不引起閥門震蕩。

此外，在控制閥的調(diào)試過程中，還需注意控制閥是否配帶了手輪機(jī)構(gòu)，調(diào)試時手輪位置應(yīng)位于“AUTO”狀態(tài)。

6.2 開關(guān)閥調(diào)試內(nèi)容

聚酯裝置開關(guān)閥通常配帶一個24V DC驅(qū)動的電磁閥用于打開及切斷氣路，另外部分閥門根據(jù)工藝要求還配帶了閥位開關(guān)用于在DCS上顯示實際的開關(guān)狀態(tài)。開關(guān)閥的調(diào)試內(nèi)容主要有以下幾個方面：

表4 液位測量儀表調(diào)試概述

（1）過濾減壓閥后氣源壓力設(shè)定值。

（2）開關(guān)動作以及DCS閥位指示是否正確。

（3）閥門動作性能：開關(guān)閥的動作性能區(qū)別于控制閥，主要是指切斷時間，調(diào)試時需注意是否滿足技術(shù)要求。

另外需要特殊說明的是關(guān)于閥位開關(guān)信號的調(diào)試需要格外引起重視，不能僅僅依據(jù)DCS顯示的狀態(tài)跟現(xiàn)場實際的閥門開關(guān)狀態(tài)一致，就判斷閥位開關(guān)信號的調(diào)試沒有問題。由于DCS的狀態(tài)顯示與DCS組態(tài)、信號隔離柵的設(shè)置、現(xiàn)場閥位開關(guān)的選擇均有關(guān)聯(lián)，有可能由于幾個因素的錯誤導(dǎo)致DCS狀態(tài)顯示反而沒有異常，但是如果閥位狀態(tài)參與了一些邏輯聯(lián)鎖，將會導(dǎo)致邏輯的失效甚至錯誤動作，引起嚴(yán)重后果。所以閥位開關(guān)信號的調(diào)試要確保以下幾點均準(zhǔn)確無誤：

（1）現(xiàn)場閥位開關(guān)無論是干接點形式還是接近開關(guān)（Namur）形式，均宜選擇“到位閉合”的工作狀態(tài)。

（2）若閥位開關(guān)信號經(jīng)隔離柵轉(zhuǎn)換后引入DCS，隔離柵的設(shè)置應(yīng)確保閥位觸發(fā)，隔離柵送至DCS的信號為閉合狀態(tài)，此時隔離柵內(nèi)部繼電器宜設(shè)置為勵磁狀態(tài)。

（3）DCS組態(tài)應(yīng)一致，通常設(shè)定高電平“1”表示對應(yīng)閥位觸發(fā)，對于閥位中間狀態(tài)的表示，DCS組態(tài)亦應(yīng)考慮。

聚酯裝置根據(jù)工藝流程需要還設(shè)置有三通閥，其調(diào)試過程與開關(guān)閥調(diào)試過程基本一致，但需額外關(guān)注的一點是調(diào)試時要檢查及確認(rèn)閥門流向，這項工作最好在閥門安裝時就予以檢查確認(rèn)，若閥門已經(jīng)安裝并且管道連接完畢，在流程試運行或物料循環(huán)時務(wù)必檢查三通閥工作與非工作兩種狀態(tài)下的介質(zhì)流向。根據(jù)目前聚酯裝置常用選型信息，三通閥的選型通常選用旋塞式閥芯結(jié)構(gòu)，亦有項目先用球型T-type或L-type式閥芯結(jié)構(gòu)。當(dāng)三通閥流向安裝錯誤時，若三通閥拆卸不方便，旋塞式閥芯結(jié)構(gòu)形式的三通閥可以拆掉執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)整旋塞閥芯方向，旋轉(zhuǎn)180°即可，但是對于球型閥芯結(jié)構(gòu)形式的三通閥只能重新調(diào)整三通閥安裝方向。

6.3 其它類型執(zhí)行裝置調(diào)試內(nèi)容

除控制閥、開關(guān)閥這類執(zhí)行裝置外，聚酯裝置還安裝了諸如自力式壓力調(diào)節(jié)閥、電磁閥、電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)等執(zhí)行裝置。

自力式壓力調(diào)節(jié)閥的調(diào)試內(nèi)容主要有：

（1）閥門安裝是否正確：閥前、閥后取壓是否正確，取壓口方向是否滿足要求；閥門膜頭的上下方向是否滿足供貨商的要求及建議；蒸汽介質(zhì)的閥門是否安裝冷凝罐，投用前是否已加注液相介質(zhì)。

（2）壓力設(shè)定值調(diào)節(jié)。

電磁閥、電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)等調(diào)試內(nèi)容主要是確認(rèn)閥門動作以及閥位指示的正確與否。

6.4 常見問題及解決方案

結(jié)合本章節(jié)上述執(zhí)行裝置的調(diào)試內(nèi)容及調(diào)試步驟，本節(jié)歸納整理了這些執(zhí)行裝置在調(diào)試過程中常見的一些問題，以及其解決方案及故障判斷方法，詳見表5。

7 結(jié)束語

本文詳細(xì)介紹了聚酯裝置中溫度、壓力、流量、液位四大類常規(guī)測量儀表以及閥門類執(zhí)行裝置的調(diào)試內(nèi)容、常見問題以及解決方案，除了這些常規(guī)儀表外，聚酯裝置還安裝使用了一批非常規(guī)測量儀表，如粘度計、稱重裝置，以及上文已經(jīng)提及的放射性液位計等。這一類儀表的現(xiàn)場安裝檢查、上電調(diào)試、生產(chǎn)投用等工作要求較高，通常均有供貨廠商或生產(chǎn)廠商提供專業(yè)的現(xiàn)場安裝調(diào)試服務(wù)，不建議用戶方或施工方調(diào)試人員在未經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)的情況下擅自操作。此外，當(dāng)文中所羅列的故障排查及解決方法都不起作用的時候，需要將儀表自身故障的因素納入到考慮的范疇中，這時應(yīng)考慮由供貨廠商或生產(chǎn)廠商做最終判斷。

任何一套裝置的調(diào)試工作都不僅僅局限于現(xiàn)場測量儀表的調(diào)試，還包括了諸如控制系統(tǒng)與電氣MCC及變頻器間的聯(lián)調(diào)、控制系統(tǒng)與隨機(jī)設(shè)備以及隨機(jī)系統(tǒng)間的聯(lián)調(diào)、不同裝置間控制系統(tǒng)間的調(diào)試，以及裝置設(shè)置的邏輯聯(lián)鎖和復(fù)雜控制回路的調(diào)試等等很多內(nèi)容。由于這些內(nèi)容不在本文所要闡述的主題之內(nèi)，限于篇幅本文將不做過多贅述?？傊?，一套裝置的調(diào)試工作是復(fù)雜和繁瑣的，涉及的內(nèi)容也是的多方面的，但是無論如何，調(diào)試工作的內(nèi)容和深度都不能輕視或忽略，因為這個過程既能彌補設(shè)計階段的不足，又能發(fā)現(xiàn)施工階段的錯誤，為裝置日后的良好運轉(zhuǎn)提供了堅實保障。

表5 閥門類現(xiàn)場執(zhí)行裝置調(diào)試概述

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