石油化工自控儀表安裝調試及質量控制探究

帕哈里丁·玉素甫

（中國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發公司，新疆 澤普 844804）

0 引言

在石油化工事業飛速發展過程中，自控儀表在石油化工行業的應用范圍逐步擴大，并對油田自動化水平產生著日益顯著的影響。受石化產品特殊性質影響，石油化工企業在生產過程中存在極大的燃爆風險，一旦控制不到位，就會導致石油化工生產現場發生安全事故，造成嚴重損失。而自控儀表的安裝應用，有助于提高生產環境控制水平，保障石油化工產品生產安全性。因此，探究石油化工自控儀表安裝調試及質量控制具有非常突出的現實意義。

1 石油化工自控儀表結構

以自控儀表DCS 為例，DCS 是面向過程自動化應用的分布式控制儀表，應用多重隔離、全冗余的可靠性設計理念，保障系統長期運行。自控儀表DCS 以工業以太網和現場總線構架，集成石油化工現場智能設備，促使現場智能儀表設備、資源管理系統、控制系統之間信息無縫傳輸，儀表結構如圖1 所示。

圖1 自控儀表DCS 結構

根據石油化工生產要求，自控儀表DCS 的運行參數見表1。

表1 自控儀表DCS 運行參數

在石油化工自控儀表安裝調試時，技術人員可以根據表1 要求進行操作。

2 石油化工自控儀表安裝調試流程

2.1 安裝流程

根據圖2，在自控儀表DCS 安裝前，技術人員應確定電氣完備，吸塵器、空調機均準備齊全，且現場環境溫濕度、空氣潔凈度均與自控儀表安裝運行要求相符，確保環境靜電放電抗擾度符合IEC61000-4-2 的相關要求，且射頻電磁場輻射抗擾度符合IEC61000-4-3 的相關要求[1]。

圖2 石油化工自控儀表安裝流程

在前期準備完畢后，技術人員可以將兼具防潮性、防靜電性的高50 cm 活動底板鋪設到自控儀表DCS 安裝位置，并對盤柜底座進行磨平，去除棱角、毛刺等干擾底座運行穩定性的問題。隨后借助膨脹螺栓，將盤柜底座安裝到活動底板上，完成基礎處理。

在完成基礎處理后，技術人員可以根據相關安裝標準以及自控儀表DCS 對接地性能的要求，在本質安全接地、系統直流工作接地的基礎上，進行安全保護接地、交流電源保護接地。其中本質安全接地、直流工作接地需要以接地電阻值≤1 Ω 為標準；安全保護接地、交流電源保護接地需要以接地電阻值4 Ω 為標準，最終將安全保護接地接入整個工程接地網，進一步提高自控儀表安裝安全性。

在接地系統安裝后，可以根據I/O（輸入輸出）接口柜的位置進行槽鋼處理，平整槽鋼表面，并去除銹跡，全程利用水準儀精準測量，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 的絕緣橡膠板鋪設到槽鋼表面。進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 個儀表盤之間縫隙小于等于2 mm。隨后可以根據自控儀表操作要求，進行顯示器、打印機的規范安裝，并根據內部連線標準，進行電纜敷設，確保自控儀表正常運行。需要注意的是，在電纜敷設時，應有效區分系統屏蔽信號、非屏蔽信號，分開敷設強電纜與弱電纜，落實先強電纜后弱電纜的原則，依次排列電纜，并規范處理導電絕緣層與連接位置防潮，打造一個無強磁場的環境，盡可能減少自控儀表信號源、無信號源之間相互干擾。

2.2 調試流程

調試是彌補自控儀表安裝階段漏洞、確保自控儀表安全運行的關鍵步驟。石油化工自控儀表調試流程如圖3 所示。

圖3 石油化工自控儀表調試流程

1）在正式調試前，應全面了解自控儀表DCS 系統安裝過程，確定儀表外部接線在調試全程處于脫開狀態，同時應確定自控儀表盤柜、電纜的受電性能與絕緣性良好，在發現異常情況后及時處理，確保調試過程安全。在這個基礎上，可以進行自控儀表總受電調試，以自控儀表總電源柜為對象，對每一個開關電源進行3 次及以上的調試。若在調試期間發現受電問題或電阻過高，應第一時間斷開電源，重新開展調試，避免自控儀表模塊被毀。重新調試期間，應先檢查輸出電路，在確定輸出線路無誤后，可以對輸入電路進行檢查；確定輸入電路無誤后，可以對線芯連接與規范相符情況進行檢查；確定線芯連接無誤后，對插入模件進行傳動試驗；確定插入模件無誤后，可以帶電檢測自控儀表運行正常與否。若自控儀表可以在帶電情況下正常運行，則可以對儀表軟硬件進行調試。

2）在自控儀表硬件調試時，技術人員可以借助綜合測試手段，對自控儀表硬件性能進行測試。在獲得測試結果后，啟動自控儀表設備內部自診斷功能，科學配置儀表硬件參數，并聯動報警器、打印機，通電檢查并調試儀表硬件。

3）在硬件調試完畢后，可以根據自控儀表運行要求，以數據核對的方式，結合設計圖紙開展儀表軟件冷態調試。完成冷態調試后，可以從程序設置、參數調整環節著手，全面調試儀表軟件功能，確保儀表軟件功能順利實現。

4）在自控儀表軟件調試后，可以借助單回路模擬實驗方式，模擬多種信號，逐一檢測自控儀表運行信號，確定相關信號均與設計標準相符。進而對儀表電壓負載輸出信號進行模擬，全面檢查電壓信號通道合理性、安全性。確認無誤后，可以連通自控儀表熱態系統與電源，借助檢測儀表向整個儀表內輸入模擬信號，完成自控儀表運行性能全面檢驗、調試。完成整體調試后，整理相關資料，進行交工驗收。

3 石油化工自控儀表安裝調試質量控制要點

3.1 控制材料

在石油化工自控儀表安裝過程中，相應儀表材料種類繁多，對應市場來源復雜，質量良莠不齊，而材料質量對自控儀表質量具有直接的影響。在自控儀表材料入場前，應了解自控儀表材料市場內知名品牌以及質量標準，根據自控儀表安裝時間有序安排材料入場，避免自控儀表材料進場不及時影響安裝效率或者進場過早導致多數高精度部件在長期現場存儲過程中發生損壞。同時在安裝操作過程中，在外觀檢查的基礎上，利用專業手段判定自控儀表材料質量，確保材料質量與儀表運行要求相符，避免材料質量問題出現。在確定材料包裝外部無損壞、腐蝕、積水現象的基礎上，技術人員可以對電纜保護層完整與否、材料外觀完好與否、電纜盤是否被燒毀等問題進行檢查，并將檢查信息登記在冊，為后期安裝提供依據。在安裝期間，也可以落實“邊安裝邊檢查”的方針，控制自控儀表材料質量。

3.2 規范接地

規范接地是石油化工自控儀表安全平穩運行的前提。為確定接地效果，技術人員應參考大地零基準帶壓點，根據自控儀表運行要求選擇適宜的接地模式。因自控儀表運行電流較強，可以選擇單獨接地模式，保障電流在短時間內傳導至地下，規避設備電流超出荷載的情況，并形成強烈屏蔽連接電，確保自控儀表屏蔽干擾信號的能力。單獨接地模式下，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，接地體上方鋪設鋼蓋板，提高接地體承重能力。

3.3 科學安裝

自控儀表DCS 的安裝調試高度復雜，涉及技術要求多，對技術人員專業能力具有較高要求。因石油化工自控儀表連接管道流動介質具有易燃易爆、毒害性，對安裝工藝要求較高。技術人員應在正式安裝前進行黏結工藝（或焊接工藝）評定。通過評定后，嚴格根據工藝要求確定現場操作環境、材料以及材料外觀。

在自控儀表安裝過程中，應嚴格根據施工圖紙與要求，結合自控儀表DCS 的特點進行安裝，確保自控儀表DCS 接口、其他設備附件穩固連接，為自控儀表安全運行奠定基礎。同時在安裝過程中，應注重自控儀表外觀、內部的良好保護，避免安裝操作不當導致自控儀表受損。對于自控儀表連接的工藝管道，應全程貫徹美觀與實用兼具的原則，保障工藝管道交叉半徑，盡可能減少管道交叉敷設情況，并在工藝管道安裝完畢后進行試壓操作，通過試壓后對工藝管道進行吹掃，杜絕管道腐蝕風險。

石油化工自控儀表的驅動能源為電能，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安全事故隱患。因此，應加強對電纜敷設質量的控制，確定電纜支架經過防腐處理，電纜橋架已完成全面清潔且底部無漏水孔，規避電纜鄰近部位腐蝕或積水返潮引起的安全事故。

3.4 科學調試

調試是關系到石油化工自控儀表能否一次性投產成功的重要因素。受流動性作業模式影響，石油化工自控儀表調試人員調動頻繁，調試環境無法確定，對自控儀表調試質量提出了較大的挑戰。因此，在執行《石油化工儀表施工技術規程》（SH/T 3521）的基礎上，應根據ISO9000、ISO10012 系列標準，從量值溯源著手，探究自控儀表調試規范方法。同時應根據石油化工自控儀表運行期間環境、人員、規范、材料、機器的使用要求，落實科學、兼容、實用、合理的方針，提前規劃調試范圍、調試等級、調試數量，突出重點，兼顧一般，確保自控儀表調試效果。在這個基礎上，調試工作人員應做好工作記錄，一旦發現問題，進一步展開分析，在一定期限內糾正，形成調試閉環控制，確保自控儀表調試質量。比如，在靜態調試過程中，應先進行受電檢測，結合規范著重檢查絕緣電阻，并對系統供電電源進行若干次切換試驗，判定自控儀表DCS 中央處理器、模件是否正常，一旦發現某一部位受電故障，則需要第一時間切斷電閘進行問題溯源處理；再如，在自控儀表動態調試期間，電動調節系統無法正常問題較為常見，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調節閥門未接地具有較大關系，面對上述問題，可以將隔離器懸空電源增設到電動調節系統內，并對電動調節信號進行隔離處理，順利接觸故障。

4 結語

在石油化工自控儀表應用前，應梳理操作流程，確定儀表安裝位置，并對儀表安裝環境進行檢查。確定儀表安裝環境無誤后，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，可以根據回路信號檢測結果，進行接地電源測試以及軟硬件調試，確保自控儀表運行參數與石油化工生產環境相適應，充分發揮自控儀表優勢，為石油化工生產工作的安全平穩推進提供保障。