石化工程儀表專業試驗管理實踐

趙光華

中海油惠州石化有限公司 廣東惠州 516086

合資工程項目對儀表的試驗管理往往有特別的要求和管理程序。以某合資石化廠的儀表管理為例，其測試階段牽涉單位較多，協調界面和難度較大，時間緊迫，且要求不影響生產。因此，需要理清管理程序和現場特點，督促編制施工調試方案，并要求具備相關經驗和資格的人員參加，組成聯合調試小組，確保儀表試驗工作的順利開展。

1 常用儀表及控制系統

1.1 儀表分類

儀表按原理分為測量儀表、在線分析儀表、顯示儀表和執行器。其中測量儀表包括溫度、壓力、流量和物位測量等，分析儀表包括氣體和色譜分析、電導儀和pH 計等，執行器包括電動和氣動執行機構、調節閥等。隨著儀表逐步向小型化、智能化發展，又可分為普通儀表、智能型儀表和總線型儀表。常用儀表的基本參數包括量程、精度、復現性，儀表適應的介質、溫度和壓力，以及防爆防護等級和接線方式等。

1.2 自控系統分類

過程控制系統（PCS）是工廠生產管理運行的基礎自動化層，主要包括集散控制系統（DCS）、儀表安全系統（SIS）、可燃氣體和有毒氣體檢測系統（GDS）、數據采集和遠程監控系統（SCADA）、壓縮機控制系統（CCS）、儲運控制管理系統、工藝（設備）包專有控制系統和消防報警系統等。

2 儀表專業界面

根據項目矩陣管理模式及合同策略劃分，明確儀表及自動化系統工程的設計、采辦和施工界面，便于實施階段協調管理。

2.1 安裝界面

儀表及系統設備到達現場時，由建設單位采購部門組織聯合驗收，查驗產品質量證明文件、校驗記錄及合格證明，并做好驗收記錄。

聯校前確保現場到控制室（FAR）、控制室到中控室(CCR)之間通信電纜和光纜已經敷設完成，并經過測試檢查確保通信正常。所有線纜的終端應用統一標識牌及接線鼻子，芯線編號要規范。線纜進入建筑物或不同的防爆等級區域時，要采取相應的隔離或密封措施。在線儀表安裝時，必須完成工藝管道和設備吹洗，避免在線儀表拆除和二次安裝接線的情況。

DCS 系統工程與裝置單元的界面，以現場控制室的端子柜為界，現場電纜敷設及端子接線由裝置承包商負責；DCS 系統設備的安裝和機柜之間電纜敷設，以及機柜室與中控室之間通信光纜和電纜的敷設，由系統承包商負責；機柜內的設備布置及配線，由供貨商負責；成套設備安裝和調試過程中，其供應商技術人員必須到場配合。

2.2 調試界面

普通儀表單體調試由施工承包商完成，重要儀表的單體調試通常交由項目所在地政府部門認可的檢驗機構，計量交割和貿易儀表的檢驗由建設單位（或業主）認可的第三方專業計量檢定機構實施。有毒、有害及可燃氣體檢測儀表的檢測，由供應商及施工單位配合廠家完成，有時是市政消防驗收部門或第三方鑒定機構安排現場配合檢測鑒定。

儀表專業配合設備的單機試車，主要監測設備相關數據（例如電機轉速、振動、位移和軸溫等）的變化情況，確保信號正常顯示和聯動；專用設備廠家完成設備測試后，儀表專業配合完成DCS/ SIS 系統與其他專用控制系統（如CCS、自動投料裝置和儲運控制系統等）的聯絡通信。單機試運轉嚴格按照提前編制的方案實施，大型機組等關鍵設備的單機試運轉方案應經設計單位、監理單位、生產單位和制造單位等聯合確認。

儀表的一次聯調（回路測試）由建設單位組織，相應的施工和供貨單位實施，監理監督、生產運行部門可以旁站，最后由參與見證的各方共同簽字確認；儀表的二次聯調（聯鎖調試和功能測試）由建設單位組織，生產運行部門主要參與，施工單位和設備供應商配合，完成消防系統（含FGS）的聯動測試和報警功能，并配合消防檢查驗收等。

3 單體調試

3.1 基本要求

儀表設備安裝和投用前應校準和試驗；現場的儀表試驗室應清潔、溫度和濕度適中，附近沒有震動和電磁干擾，提供的電源和氣源應滿足要求；實施單位和技術人員具備相應的資質和類似經驗；準備相應的校驗儀器和標準設備，其鑒定合格且在有效期內，標準表的精度要高于被校儀表；儀表的校驗點一般在刻度范圍內均勻選擇5 個；所有的儀表都要進行外觀檢查，供電220V 和380V 的電動儀表必須先進行絕緣測試；校驗過程要符合自動化儀表工程施工及驗收規范GB50093的要求，即時填寫校驗記錄和鑒定報告。

HART 協議的變送器用475 手操器進行精度校驗即可。現場總線變送器應對A/ D 轉換模塊信號進行精度校驗，并檢查存儲器及參數。

3.2 常用儀表校驗

雙金屬溫度計和就地顯示壓力儀表的校驗在試驗臺上檢查精度、量程、零點，及規格和外觀是否合格，壓力表校驗合格后應加標識和鉛封。重要的壓力儀表應由業主認可的第三方檢定機構校驗。

3.2.1 溫度儀表

溫度儀表一般在常溫下檢測元件的精度、量程，也可以現場加熱或采用熱水檢查，校準點不少于兩個，可以不進行熱電性能試驗。

3.2.2 變送器

變送器的精度校驗點應為5 點，壓力和差壓開關的精度校驗要按照設計文件和說明書要求，校準報警輸出值，進行零點、量程、精度等常規調整、修改和設定。

3.2.3 流量儀表

檢查流量儀表的出廠合格證書、鑒定證書、說明書和出廠證明文件等；通電或通氣檢查各部件工作顯示應正常；采用專用校驗儀器475 或質量流量計轉換器面板按鍵，調出參數，與數據表核對，并修改設定。

3.2.4 物位儀表

外浮筒式（界面式）液位指示或變送器現場調試可以水作為介質，輸出和輸入信號用密度換算即可。內浮球式變送器、液位（料位）開關采用現場模擬方法即可。現場通電檢查雷達液位計和超聲波液位計的顯示和參數設置及指示狀態是否正常，同時可采用現場模擬的方式試驗，采用專用校驗儀器475 或液位計轉換器面板按鍵，調出參數，與數據表核對，并修改設定。

3.2.5 執行機構

閥門的試驗首先要檢查產品的合格證、試驗報告文件是否完整有效，耐壓強度試驗和泄露性試驗項目可以采用抽查的方式；調節閥、切斷閥及總線閥門應做閥桿行程檢查和靈敏度試驗，緊急切斷閥檢查上下全行程完成時間，并檢查輸出和輸入信號及相關參數設置，以及回訊開關位置接點動作等。

3.2.6 成套儀表

4 系統設備測試

自控系統設備的驗收包括FAT、SAT、SIT 三個階段，分別為出廠驗收測試、現場驗收測試和現場綜合測試驗收等工作。

4.1 系統設備驗收

FAT 主要內容包括供貨范圍設備和材料核查、自控系統軟件組態和功能實現，根據合同要求供貨商提供相應的測試條件（資料、配件和工具等）。SAT 是在系統設備運到現場并安裝完成后進行，主要是為了驗證系統設備運輸和安裝后的功能是否正常。SIT 是在所有控制系統SAT 完成后進行，由建設單位牽頭組織各供應商技術人員實施，施工單位和設計單位配合，其目的是為了確保獨立系統或子系統之間通信正常，并能夠有效實現工程項目控制方案所要求的功能，最后要按照規范要求的檢查表和記錄表填寫，并形成檢查測試報告。

4.2 系統設備上電

系統機柜和設備安裝完成后，施工承包商發出受電申請，由監理組織受電前的檢查工作，保證設備安裝、柜間電纜、接地線（接地測試記錄）、室內通風、空調、環境溫度和濕度滿足要求，供電電纜和UPS 安裝試驗完成等。系統設備之間及其內部的送電、檢查和測試均由供貨商自行實施。系統設備上電和和調試期間要24h 安保值守，并配備相應的消防設施和通信工具，直至移交生產部門為止。

5 回路試驗

試驗回路可分為檢測回路、控制回路、報警系統、程序控制系統和聯鎖系統等。回路試驗是對系統的硬件、軟件、電纜及現場儀表做全面的檢查和驗收，同時，對參與的業主生產人員來說，也是熟悉流程的過程。試驗前需要完成下述所有相關工作：所有儀表的校驗或檢查合格；所有電纜電線敷設完成并接線正確；所有儀表和系統設備接地符合設計要求，并有完整接的測試記錄；系統設備安裝完成并SAT 合格，各種工藝參數已確定且軟件設置完成；電氣專業設備調試合格，并且通信正常；經審核的儀表調試方案，施工調試組織機構，并準備相應的通信工具和測試工具。

5.1 現場儀表上電

在系統設備供應商技術人員的監督和同意下，根據調試計劃對現場儀表送電。其中FF 儀表送電后需要完成程序下裝后方可進行回路測試，部分重要顯示或聯動儀表設置有雙路信號，同時分別到SIS 和DCS 系統，部分信號先進到SIS 系統后轉接到DCS 系統。

5.2 儀表聯校

5.2.1 組織管理

2.1 臨床特征及病理診斷 3例病例均為雙胎之一完全性葡萄胎。1例體外受精-胚胎移植(in vitro fertilization and embryo transfer, IVF-ET)受孕，1例為雙子宮受孕。孕婦平均年齡27歲(22～31歲)，見表1。

組成聯合調校和試驗小組，成員包括設計、施工、監理、系統設備、建設單位和生產部門等相關人員，召開啟動會并明確分工和計劃。施工單位根據設計、采購和施工界面配合相關工作。回路試驗可以在機柜室進行，操作站和工程師站可臨時放置在機柜室，以便隨時查找問題和處理故障。對于改造或擴建工程，這種情況較多。因為中控室內生產操作正在正常進行，調試過程中的檢查或討論交流、聯絡通信會影響到生產操作人員的工作。待聯鎖調試和功能測試的時候，再在中控室完成。

5.2.2 回路測試

對于一般的檢測回路，從現場儀表輸入端加模擬信號，用萬用表監測控制室機柜內端子，同時觀察操作站的顯示值。對于調節回路，自現場儀表加模擬信號，查看操作站的顯示值是否對應，也可以在操作站直接手動輸入模擬信號，觀察調節閥的動作情況；同時并入萬用表查看模擬信號的輸出和變化情況，觀察執行器的行程位置和回訊變化過程是否符合設計要求。對于復雜的聯鎖回路，可以分別試驗單個聯鎖回路合格后，再試驗復雜回路即可。對于開關量試驗，根據現場條件采用仿真或模擬的方式試驗開關節電是否正常，根據操作站顯示是否對應正常判斷即可。

FF 總線儀表單校對儀表信號和地址確定，通常廠家出廠前已經校驗，校驗的信息資料儲存在儀表內。對于特殊的儀表，如雷達液位計和質量流量計，由供貨商售后技術人員配合整定設置參數，加模擬信號試驗；對于成套設備供貨的儀表，由成套設備技術人員現場調試檢查其配套儀表和控制系統后，與DCS 系統聯絡通信，現場配合完成試驗。系統功能測試時，控制器切換功能的時間不大于0.2s，不中斷過程控制，同時故障內容會顯示在CRT 上。

系統調試結束后，去除臨時的短接線，恢復拆下的卡件、插頭、接頭、端子和蓋板等，整理試驗記錄。全系統不停電考核，并準備聯動試車工作。

火災報警和消防聯動試驗完成后，由當地市政消防部門現場檢查驗收并頒發證書。接地防雷系統也是如此，這是辦理工程機械竣工和生產投用的前提。

常見故障及處理方式見表1。

表1 儀器常見故障及處理方式

6 結語

儀表系統試驗是儀表專業施工的最后一道工序，也是建設單位與施工單位進行中間交接的過程。根據項目管理模式，合理規劃儀表和自動化專業管理策略及界面并組織實施；然后按照規范和設計技術文件要求，完成儀表設備和電纜線路的安裝工作，為儀表的單校和系統的聯合調試打好基礎。DCS 系統控制設備安裝在現場機柜室，儀表聯調及裝置聯動試車可在現場機柜室操作；生產裝置的正常生產操作設在中控室，通過自控系統和儀表實現遠程監控功能。儀表及控制系統作為生產裝置的“神經系統”，隨時感知動設備運行情況及工藝參數變化并及時上傳，由“神經中樞”（CCR）匯總和處理信息并發出報警、調節和聯動等指令，確保合資擴建項目生產裝置的平穩投產、運行和經濟效益。