化工生產(chǎn)過程自控儀表技術(shù)改造及檢修分析

查龍信

（銅陵市義安區(qū)安全生產(chǎn)執(zhí)法大隊(duì)，安徽銅陵 244100）

在相關(guān)技術(shù)飛速發(fā)展的過程中，化工生產(chǎn)中對一些裝置在工藝變更、產(chǎn)能升級以及更高安全管理的需要等因素的影響下需要進(jìn)行不同規(guī)模的技術(shù)改造，同步展開技術(shù)改造的就是化工儀表，進(jìn)而使改造完畢后的生產(chǎn)、安全監(jiān)控需求得以滿足。

1 自動(dòng)化儀表類型

1.1 檢測儀表

主要檢測變量數(shù)值，結(jié)合變送器實(shí)現(xiàn)對數(shù)值的全面轉(zhuǎn)化，最后將其變?yōu)槟撤N標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。無論從上限還是下限來分析此信號(hào)，都可達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化狀態(tài)。

1.2 顯示儀表

在具體使用環(huán)節(jié)中，只要有異常情況出現(xiàn)在顯示儀表中，就必然會(huì)即刻引發(fā)低報(bào)或高報(bào)來發(fā)出提醒信號(hào)。以顯示角度入手對其進(jìn)行分類可分為數(shù)據(jù)儀表、模型儀表和圖形儀表。

1.3 執(zhí)行儀表

執(zhí)行器對終端控制而言是不可或缺的關(guān)鍵基本元件。在化工日常生產(chǎn)中可根據(jù)調(diào)節(jié)器自身向外發(fā)出信號(hào)。以正向通路調(diào)整物料，具體涉及給定量與節(jié)能量，包括流量、溫度、液位和壓力在內(nèi)的參數(shù)均可接受靈活調(diào)節(jié)。具體改造主要分為執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)兩個(gè)方面。

1.4 調(diào)節(jié)儀表

調(diào)節(jié)儀表本就具備自動(dòng)控制的功能，基于既定的程序設(shè)定展開被控變量的合理調(diào)整與控制。由操作層面分析，幾乎都是在密封空間完成工作任務(wù)，具體可劃分為比例積分類、微分類和比例微分類。

2 化工生產(chǎn)中自控儀表技術(shù)改造

2.1 圍繞明確的改造目的做好設(shè)計(jì)鋪墊工作

自動(dòng)化儀表對化工生產(chǎn)裝置而言的使命就在于“為化工工藝服務(wù)”，工藝需求是開展自動(dòng)化儀表技術(shù)改造的目的，在明確改造目的的基礎(chǔ)上查看PID圖和相關(guān)工藝描述，順利實(shí)施自動(dòng)化儀表技術(shù)改造的基礎(chǔ)工作之一就是了解控制原理。另外，最好能詳細(xì)梳理技術(shù)改造項(xiàng)目儀表設(shè)備和有關(guān)要點(diǎn)（技術(shù)改造項(xiàng)目待用儀表基礎(chǔ)信息），明確具體涉及那些儀表設(shè)備、電源、必要的I/O點(diǎn)等[1]。然后總結(jié)當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行中的問題，將其與改造項(xiàng)目進(jìn)行比對，實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步優(yōu)化。

2.2 盤點(diǎn)并比對公共資源與項(xiàng)目改造需求

圍繞技術(shù)改造項(xiàng)目待用儀表基礎(chǔ)信息來統(tǒng)計(jì)分析開展項(xiàng)目所需的資源名稱、類型和具體數(shù)量，將其與改造設(shè)計(jì)方案進(jìn)行一一比對，查漏補(bǔ)缺盡可能做到完善。用DCS系統(tǒng)自帶手冊為導(dǎo)向，認(rèn)真梳理授權(quán)系統(tǒng)的可用性軟件資源名稱、類別和數(shù)量，以列表的形式對比“需求量”和“可用量”，以某個(gè)在役化工裝置自動(dòng)化儀表技術(shù)改造項(xiàng)目為例，參照其DCS系統(tǒng)可用資源與資源列表（見表1）整合歸納出當(dāng)下改造項(xiàng)目對照列表，最終做出合理的購買決策。一定要預(yù)先做好計(jì)劃，不怕考慮冗余，只有保證計(jì)劃不漏項(xiàng)才能保證項(xiàng)目整體進(jìn)度。

表1 **技改項(xiàng)目DCS系統(tǒng)可用資源與需求資源對比列表

對技術(shù)改造成本有著較大影響的關(guān)鍵因素之一就是現(xiàn)場公共硬件資源統(tǒng)籌合理性。每個(gè)化工裝置從原始設(shè)計(jì)開始就預(yù)留5%以上的冗余空間，確定項(xiàng)目方案后再根據(jù)工藝流程、設(shè)備布局以及現(xiàn)場實(shí)際情況對具有使用性的現(xiàn)場資源進(jìn)行清理[2]。比如中間接線箱端口、線纜橋架最大容量、多通道變送器端口和儀表工電箱端口等，從統(tǒng)籌的角度對其進(jìn)行合理整理利用，不但能大幅降低成本投入，還能杜絕出現(xiàn)現(xiàn)場臃腫的情況。清晰地統(tǒng)籌完所有資源后，在技術(shù)交底環(huán)節(jié)將其作為匯報(bào)材料，供改造設(shè)計(jì)人員參考，最大化實(shí)現(xiàn)資源的科學(xué)合理利用。

2.3 對設(shè)計(jì)文件進(jìn)行糾偏補(bǔ)缺校誤工作

一方面，初步審核初版設(shè)計(jì)文件，一一確認(rèn)設(shè)備配置、選型、輔材、附件等，采取針對性調(diào)整策略，完成糾偏補(bǔ)缺校誤等一系列工作。另一方面，圍繞成熟設(shè)計(jì)文件中的材料與設(shè)備采購計(jì)劃展開申購工作，需要重點(diǎn)考慮的是國產(chǎn)產(chǎn)品與進(jìn)口產(chǎn)品不同的供貨周期[3]。為了從容應(yīng)對突發(fā)情況，在后續(xù)關(guān)聯(lián)工作安排環(huán)節(jié)中可預(yù)留一些彈性時(shí)間。

2.4 有效展開正式工前準(zhǔn)備工作

一方面，申報(bào)設(shè)備與材料計(jì)劃后，可高效的將待貨時(shí)段利用起來做好工錢準(zhǔn)備。嚴(yán)格審查安裝公司專業(yè)技術(shù)人員從業(yè)資格、解讀作業(yè)指導(dǎo)書、安全培訓(xùn)教育活動(dòng)、審閱技術(shù)交底文件和編制施工進(jìn)度計(jì)劃。另一方面，所有化工項(xiàng)目的儀表建設(shè)與改造通常都是在管道、設(shè)備之后開展，可利用這一時(shí)間段加深對設(shè)計(jì)現(xiàn)場的熟悉度，以便預(yù)先發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和改動(dòng)。

2.5 嚴(yán)格按照全新標(biāo)準(zhǔn)把控技術(shù)改造質(zhì)量關(guān)

整個(gè)技術(shù)改造工程的重中之重就是安裝與調(diào)試，這兩大環(huán)節(jié)緊密地聯(lián)系于改造質(zhì)量、改造進(jìn)度以及安全運(yùn)行4個(gè)方面。

①要確保技術(shù)改造工程質(zhì)量，具體需要參照GB 50093—2013《自動(dòng)化儀表工程施工及質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》進(jìn)行質(zhì)量控制，同時(shí)要一并抓好設(shè)備與材料的品質(zhì)、品牌選擇。②實(shí)施全過程管控來做好改造工程監(jiān)督工作，以隱蔽工程為重點(diǎn)內(nèi)容，必要情況最好輔以圖片信息來佐證[4]。③完成現(xiàn)場儀表安裝作業(yè)后，在有安全帶電條件下開展單體設(shè)備調(diào)試，與此同時(shí)嚴(yán)格遵照設(shè)計(jì)文件準(zhǔn)則，在過程管理與技術(shù)控制指導(dǎo)下進(jìn)入DCS系統(tǒng)組態(tài)環(huán)節(jié)，逐項(xiàng)通過模擬測試和系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。④自控儀表技術(shù)改造進(jìn)入調(diào)試階段后，要由專人負(fù)責(zé)檢查問題并驗(yàn)收，尤其是針對雜、難問題要逐一妥善處理。⑤收集整理有關(guān)改造工程技術(shù)、質(zhì)量、安全和用時(shí)的一系列管控文件，將其作為改造項(xiàng)目技術(shù)文件保存好。

2.6 一并開展投料運(yùn)行和資料歸集

迅速安裝調(diào)試后就進(jìn)入投料聯(lián)動(dòng)試運(yùn)行環(huán)節(jié)，在試運(yùn)行過程中靈活調(diào)整工藝參數(shù)，直到進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后再開展常態(tài)化考核。常態(tài)化考核時(shí)間可以設(shè)定為48h或者72h，只要在考核運(yùn)行期間有效收集所有運(yùn)行數(shù)據(jù)和信息即可，通過分析對比運(yùn)行參數(shù)和設(shè)計(jì)參數(shù)來客觀審視技術(shù)改造結(jié)果，最后形成書面報(bào)告[5]。自控儀表技術(shù)改造試運(yùn)行階段，要有計(jì)劃地完成改造資料收集、整理和歸檔。

3 大型化工裝置儀表自控系統(tǒng)常見故障

3.1 溫度控制儀

3種主要的溫度控制分別為熱電偶測量儀、雙金屬溫度測量儀和熱電阻測量儀。不同類型的溫度測量儀對應(yīng)著不同的使用技巧和成效，因此故障問題也是有差異性的。大體而言，主要是接線腐蝕或線路短路這兩種，深入確認(rèn)故障類型的方法就是切斷熱電偶測量儀接線后進(jìn)行內(nèi)部結(jié)果檢查。另外，單獨(dú)確認(rèn)溫度控制儀運(yùn)行狀態(tài)是否正常，可通過短接測量儀導(dǎo)線后觀察儀表盤數(shù)值與室內(nèi)實(shí)際溫度是否相符，是則正常，否則異常。

3.2 壓力測量儀

壓力測量儀功能的發(fā)揮主要依賴于內(nèi)部敏感元件，外部在壓力變化影響下發(fā)生形變時(shí)，即使是細(xì)微的變化都能被內(nèi)部敏感元件感應(yīng)到，并將相關(guān)信息立即以電信號(hào)的形式對外傳輸。這樣的工作原理決定了導(dǎo)壓管容易堵塞、內(nèi)膜片易變形等故障發(fā)生。要想保證壓力測量儀所得數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，就必須使壓力測量儀每個(gè)點(diǎn)均保持良好接觸狀態(tài)，以便及時(shí)感應(yīng)外部壓力水平的變動(dòng)。此外，要綜合考慮線路腐蝕或磨損問題，做好清潔工作。

3.3 流量測量儀

流量測量儀種類較多，對應(yīng)的故障問題就更加復(fù)雜，但就總體而言，故障集中發(fā)生于儀表讀數(shù)有大波動(dòng)或者數(shù)值偏離嚴(yán)重時(shí)，主要是由工藝密度差異、溫度測量不穩(wěn)定、儀表雷諾數(shù)偏差等因素引起的。此外，流量測量儀自身運(yùn)行原理就存在客觀上的故障發(fā)生可能性，比如管線震動(dòng)、壓管泄漏等。避免這類故障出現(xiàn)最佳的方式就是保護(hù)好儀表回路的接線端，杜絕接線端破損或松動(dòng)。

4 大型化工裝置儀表自控系統(tǒng)故障處理方法

4.1 按時(shí)檢查儀表自控系統(tǒng)

分布式控制系統(tǒng)本身存在諸多優(yōu)勢，正確率高、超高效運(yùn)行、動(dòng)態(tài)化檢測結(jié)果、實(shí)時(shí)備份數(shù)據(jù)等。正是因?yàn)槿绱耍Ｔ趦x表自控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)得以運(yùn)用，檢查現(xiàn)場儀表效果最好的就是分布式控制系統(tǒng)。具體工作過程中，要按時(shí)檢查儀表自控系統(tǒng)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)檢測到潛在于儀表自控系統(tǒng)中的安全隱患。分布式控制系統(tǒng)可綜合性全面檢測生產(chǎn)技術(shù)、內(nèi)部元件、操作流程等，保障工作效率與質(zhì)量。

4.2 基于故障部位展開合理分析

絕大部分測量儀故障的發(fā)生都與儀器自身工作原理有關(guān)，所以可鎖定到測量儀內(nèi)部工作原理進(jìn)行故障原因分析，讓維修人員快速確定故障位置。要快速確定故障部位，對檢修人員專業(yè)知識(shí)有著較高的要求，尤其是關(guān)于儀表自控系統(tǒng)的工作性能、生產(chǎn)過程和相關(guān)參數(shù)等。建議多引進(jìn)有對應(yīng)專業(yè)背景的人才，或者讓檢修人員接受儀表自動(dòng)系統(tǒng)工作者的指導(dǎo)和培訓(xùn)，以便快速、準(zhǔn)確地找到故障發(fā)生部位，并分析具體原因。

4.3 做好儀表自控系統(tǒng)日常維護(hù)

日常維護(hù)于保養(yǎng)是化工企業(yè)儀表檢修管理工作的重要內(nèi)容，基于對化工行業(yè)特殊性的考慮，為企業(yè)運(yùn)營提供安全保障的主要方式之一就是做好日常維護(hù)工作。儀表自動(dòng)系統(tǒng)日常維護(hù)工作需從細(xì)節(jié)入手，逐一排查潛在的安全隱患，與此同時(shí)還要評估儀表運(yùn)行環(huán)境和零件磨損度，對于老舊部件要及時(shí)更換，并做好現(xiàn)有零部件清潔，還有最容易被忽略的季節(jié)氣溫因素。圍繞儀表自控系統(tǒng)制定日常維護(hù)制度也是非常有必要的。一方面，要求相關(guān)工作人員在定期故障排查中留意測量儀清潔度，用新儀器替換老舊、受損測量儀；另一方面，要求檢修人員抓住季節(jié)轉(zhuǎn)換時(shí)點(diǎn)，最大程度控制季節(jié)氣溫對系統(tǒng)運(yùn)行的影響。

4.4 基于測量儀特征開展故障維修

每種儀表設(shè)計(jì)上和使用上的差異化都決定了其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同，所以故障排查工作也要根據(jù)不同儀表特性做出針對性的調(diào)整。比如遇到加熱系統(tǒng)控制裝置故障，需要檢修人員基于對加熱系統(tǒng)控制裝置特征進(jìn)行檢修，通常情況下溫差＞5℃時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)行，但暫停運(yùn)行后再次啟動(dòng)就可能停爐，檢修人員可從這一點(diǎn)入手采用預(yù)防措施。

5 升級改造過程中的維護(hù)與維修重點(diǎn)

5.1 各個(gè)自控儀表典型故障主要原因

組成化工企業(yè)生產(chǎn)的幾大部分主要是執(zhí)行儀表、檢測儀表、控制儀表和通信工具等，當(dāng)中的檢測儀表的主要對象就是現(xiàn)場材料，具體監(jiān)測材料構(gòu)成、材料流量和材料溫度等數(shù)值，不過實(shí)際的生產(chǎn)過程有諸多方面的影響因素，在復(fù)雜工作環(huán)境下很容易在介質(zhì)影響下頻頻出現(xiàn)各種故障。

化工生產(chǎn)中的每個(gè)自控儀表都是管理人員賴以觀察和判斷的主要數(shù)值來源，如果在常規(guī)工作條件下有異常現(xiàn)象出現(xiàn)于參數(shù)、數(shù)據(jù)中時(shí)，必然會(huì)給整個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程都造成影響，從而破壞產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量這一層面的有效保障，甚至引發(fā)安全問題。如果自控儀表發(fā)生故障，第一步要考慮的問題就是就操作層面上是否符合要求，有沒有異常操作；第二步才是分析自控儀表自身的問題和故障，判斷是否是自控儀表自身損壞。因此，管理人員每次在處理儀表故障問題時(shí)，一定要仔細(xì)研究相關(guān)參數(shù)，以此來準(zhǔn)確找出故障原因，一切主觀性的判斷都比不上切實(shí)的數(shù)據(jù)、參數(shù)分析，這對儀表故障管理人員而言意味著要具備專業(yè)的參數(shù)理論基礎(chǔ)并靈活運(yùn)用，如此才能高效找出切實(shí)的故障原因。

5.2 化工企業(yè)自控系統(tǒng)故障檢修

化工企業(yè)的生產(chǎn)操作在化工行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平逐步提升的過程中，對相關(guān)操作人員和管理人員提出了掌握自控系統(tǒng)內(nèi)部軟件知識(shí)的要求，整個(gè)自控系統(tǒng)由多個(gè)軟硬件組成，其中任一硬件或軟件有異常情況出現(xiàn)都會(huì)引發(fā)運(yùn)行故障，因此有必要嚴(yán)格開展系統(tǒng)檢修與維護(hù)。現(xiàn)階段自控儀表普遍應(yīng)用的都是DCS控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)的一大特點(diǎn)就是及時(shí)反映控制中心的系統(tǒng)參數(shù)。管理人員要根據(jù)參數(shù)記錄來分析所呈現(xiàn)的直線信息，如若經(jīng)前后對比無變化，則可以判斷儀表自身故障[6]。另外，當(dāng)呈現(xiàn)出來的結(jié)果隨變化產(chǎn)生了不同程度的反映時(shí)，也能判斷儀表自身出現(xiàn)了問題。反之，如果曲線隨著參數(shù)變動(dòng)而變化，就基本能排除自控儀表自身故障。

6 結(jié)語

對化工企業(yè)而言，生產(chǎn)過程自控儀表技術(shù)改造和系統(tǒng)檢修有著非常重要的意義，當(dāng)然終極目的就是為了有效防控降低發(fā)生安全事故的概率，最大化保證化工產(chǎn)品數(shù)量與質(zhì)量。在相關(guān)技術(shù)水平提升的進(jìn)程中，化工企業(yè)還要提高對專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)的重視，讓管理人員具備基礎(chǔ)的檢修維護(hù)能力。