淺談煉化裝置DCS/ESD系統(tǒng)檢修升級(jí)改造

王金勇

中國(guó)石化集團(tuán)第十建設(shè)公司 山東淄博 255438

淺談煉化裝置DCS/ESD系統(tǒng)檢修升級(jí)改造

王金勇

中國(guó)石化集團(tuán)第十建設(shè)公司 山東淄博 255438

目前國(guó)內(nèi)許多煉化裝置都運(yùn)行多年，過(guò)時(shí)的控制系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)代化要求很高的生產(chǎn)裝置和大型壓縮機(jī)來(lái)說(shuō)已經(jīng)極不對(duì)稱，對(duì)這些老系統(tǒng)進(jìn)行全面改造，滿足裝置及機(jī)組設(shè)備的長(zhǎng)滿優(yōu)運(yùn)行,成了當(dāng)務(wù)之急。本文從施工角度淺談煉化裝置DCS/ESD系統(tǒng)檢修升級(jí)改造。

DCS ESD 升級(jí)改造 施工

1 概述

目前國(guó)內(nèi)許多煉化裝置都運(yùn)行多年，而控制系統(tǒng)一般設(shè)計(jì)生命周期為12～15年，所以系統(tǒng)控制器經(jīng)常出現(xiàn)一些問(wèn)題，如系統(tǒng)運(yùn)行緩慢、歷史數(shù)據(jù)不能調(diào)用、操作站重啟速度慢等。網(wǎng)絡(luò)連接出現(xiàn)松動(dòng)、腐蝕、脫落變化，干擾增加，設(shè)備散熱不暢等會(huì)使DCS系統(tǒng)穩(wěn)定性降低。同時(shí)，部分設(shè)備老化嚴(yán)重，過(guò)時(shí)的控制系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)代化要求很高的生產(chǎn)裝置和大型壓縮機(jī)來(lái)說(shuō)已經(jīng)極不對(duì)稱，不能實(shí)現(xiàn)機(jī)組及裝置安全性和可靠性達(dá)到最優(yōu)。尤其是在石油化工生產(chǎn)中，裝置大都具有高溫、高壓、易燃、易爆、工藝連續(xù)性強(qiáng)、復(fù)雜性高、安全要求高等特點(diǎn)，對(duì)這些老系統(tǒng)進(jìn)行全面改造，滿足裝置及機(jī)組設(shè)備的長(zhǎng)滿優(yōu)運(yùn)行,成了當(dāng)務(wù)之急。本文以大連西太平洋DCS/ESD系統(tǒng)改造工程為例，從施工角度簡(jiǎn)述煉化裝置DCS/ESD檢修升級(jí)改造。

2 大連西太平洋DCS/ESD系統(tǒng)改造工程實(shí)例

2.1 DCS系統(tǒng)的改造

大連西太平洋石化聚丙烯裝置使用的原DCS系統(tǒng)為Honeywell TDC3000控制系統(tǒng)，系統(tǒng)改造前配置圖如圖1所示。

該裝置US操作站原配顯示器和操作員鍵盤都已老化，觸摸屏及消磁功能靈敏度也已降低甚至損壞。而且US操作站上的備件如顯示器，觸摸屏，驅(qū)動(dòng)器，處理器等都是專用的，無(wú)法在一般市場(chǎng)上采購(gòu)，交貨期長(zhǎng)。而且它們的價(jià)格相當(dāng)昂貴，隨著時(shí)間的推移，這些部件的價(jià)格會(huì)越來(lái)越貴，甚至出現(xiàn)短缺。系統(tǒng)使用成本和維護(hù)費(fèi)用將大大提高。另外原來(lái)的US操作站技術(shù)落后，人機(jī)界面不友好，維護(hù)復(fù)雜。Honeywell已經(jīng)推出技術(shù)先進(jìn)、性能強(qiáng)大、安全可靠、基于WINDOWS XP平臺(tái)的GUS操作站替代因此本次改造將US操作站升級(jí)為工作在WINXP平臺(tái)下性能先進(jìn)的GUS操作站。

APM控制器從推出至今已有二十多年的時(shí)間了，無(wú)論從硬件的性能，以及軟件的功能上來(lái)講，都落后于HPM高性能過(guò)程管理站，而且價(jià)格要高于HPM，供貨期長(zhǎng)達(dá)16周以上，而且供貨難度越來(lái)越大。此次改造將APM升級(jí)為HPM的下一代產(chǎn)品HPM。本次DCS系統(tǒng)升級(jí)主要內(nèi)容包括：

（1）將系統(tǒng)軟件由R640升級(jí)為R681；

（2）APP節(jié)點(diǎn)硬件平臺(tái)更換；

（3）將現(xiàn)有的6臺(tái)US操作站升級(jí)為6臺(tái)最新版本的GUS操作站，GUS軟件版本為R410；

（4）冗余APM控制器升級(jí)為HPM 。

這樣的系統(tǒng)升級(jí)方案優(yōu)點(diǎn)包括：項(xiàng)目工期短（一周時(shí)間）、無(wú)風(fēng)險(xiǎn)（控制方案不變、只是版本升級(jí)）；保護(hù)投資（利用原有設(shè)備）；工程實(shí)施安全可靠（實(shí)施本升級(jí)方案步驟穩(wěn)妥可靠）；系統(tǒng)性能、可靠性提高（版本升級(jí)）。

系統(tǒng)改造后配置圖（見(jiàn)圖2）。

2.2 ESD系統(tǒng)的改造

大連西太平洋催化裝置系統(tǒng)現(xiàn)狀：ESD系統(tǒng)采用天津協(xié)力的PLC或沈鼓配套的PLC實(shí)現(xiàn)。機(jī)組控制系統(tǒng)采用DCS、單回路調(diào)節(jié)器、PLC實(shí)現(xiàn)。軸系儀表原來(lái)用的是Bentely3300，卡件布置也比較滿。維護(hù)成本大，穩(wěn)定性差。這樣的控制系統(tǒng)現(xiàn)狀對(duì)現(xiàn)代化要求很高的大連西太平洋煉化裝置來(lái)說(shuō)極不相稱，不能實(shí)現(xiàn)機(jī)組及裝置安全性和可靠性達(dá)到最優(yōu)。

本次改造采用了TRICON TS3000系統(tǒng)，把舊系統(tǒng)全部拆除。系統(tǒng)改造后的體現(xiàn)了以下優(yōu)勢(shì)：

（1）TS3000將機(jī)組調(diào)速(505)、防喘振、性能控制、超速保護(hù)、機(jī)組聯(lián)鎖等功能集中到一套系統(tǒng)中，提升了控制水平。

（2）TS3000系統(tǒng)軟、硬件取得了TUV AK6安全認(rèn)證，可靠性達(dá) 99.999%，是一套可靠性、可用性的系統(tǒng)。

（3）TMR 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)專業(yè)的機(jī)組控制軟件、快速的系統(tǒng)掃描時(shí)間（100ms內(nèi)），大大降低機(jī)組的誤停車率，使機(jī)組的運(yùn)行更穩(wěn)定、更節(jié)能。

（4）開放的單一軟件平臺(tái)，使儀表人員，操作人員更易于學(xué)習(xí)掌握系統(tǒng)組態(tài)、診斷、操作等功能，節(jié)省維護(hù)和維修成本。

（5）TS3000使機(jī)組實(shí)現(xiàn)0～100%全范圍速度自動(dòng)可調(diào)，速度波動(dòng)通過(guò)DEH 改造，精度可達(dá)0.05%。

（6）TRICON ESD系統(tǒng)由三重化硬件結(jié)構(gòu)組成，這樣可使其盡可能與現(xiàn)場(chǎng)靠近，并對(duì)三總線表決與驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)的最終輸出間可能發(fā)生的任何錯(cuò)誤進(jìn)行檢測(cè)和補(bǔ)償。

3 施工準(zhǔn)備

煉化裝置DCS/ESD檢修升級(jí)改造與新建裝置新系統(tǒng)安裝施工相比有著時(shí)間短的特殊性。在過(guò)去類似工程中，大多數(shù)施工單位只在施工階段才到位開始做施工準(zhǔn)備，這樣會(huì)造成施工單位很被動(dòng)。施工單位如果準(zhǔn)備不足，在很短的檢修時(shí)間內(nèi)對(duì)裝置和機(jī)組聯(lián)鎖的核心內(nèi)容掌握不透，發(fā)現(xiàn)不了問(wèn)題，很多方面只能在業(yè)主和廠家的配合下進(jìn)行施工，不能發(fā)揮施工單位的優(yōu)勢(shì)。

在大連西太平洋煉化裝置系統(tǒng)改造前，我們就進(jìn)入裝置區(qū)，和業(yè)主、設(shè)計(jì)一起對(duì)系統(tǒng)升級(jí)改造方案、安裝材料、安裝方式等進(jìn)行確認(rèn)，并統(tǒng)計(jì)相應(yīng)的材料是否統(tǒng)計(jì)齊全，并配合業(yè)主提出檢修期計(jì)劃。

檢修期間ESD/DCS改造升級(jí)是一項(xiàng)關(guān)鍵的工作，施工單位應(yīng)盡早參與工程的前期策劃和設(shè)計(jì)工作，特別是系統(tǒng)組態(tài)和系統(tǒng)出廠測(cè)試FAT。只有這樣才會(huì)在施工階段從容的做好各種工作。這個(gè)階段對(duì)于施工單位一定要做好前期準(zhǔn)備工作如技術(shù)、人員、機(jī)具、策劃等。

在大連西太平洋煉油裝置停車檢修前，我們把儀表槽盒和穿線管安裝完，預(yù)制了大量的穿盤線，預(yù)制好儀表盤基礎(chǔ)，機(jī)柜拆除、安裝方案等準(zhǔn)備工作。

4 施工階段

在升級(jí)改造的施工階段，施工單位要首先根據(jù)大連西太平洋煉油廠下發(fā)的檢修計(jì)劃、設(shè)計(jì)的圖紙、廠家提供的資料，提前看圖紙、查閱舊圖紙、熟悉現(xiàn)場(chǎng)，了解施工特點(diǎn)，全面掌握施工工程量，然后由技術(shù)負(fù)責(zé)人盡快編制施工組織設(shè)計(jì)，根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)開展工作。施工單位要發(fā)揮主動(dòng)性，起到帶頭人的作用，以自己的工作推動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)改造升級(jí)工程向前進(jìn)展。

系統(tǒng)改造升級(jí)大多是在裝置停車檢修期間進(jìn)行，工期一般都在30d以內(nèi)，有的工期在15d以內(nèi)。工期相當(dāng)緊，工程量又很大。所以編制一個(gè)可行的施工組織設(shè)計(jì)至關(guān)重要。系統(tǒng)改造升級(jí)施工組織設(shè)計(jì)必須包括以下3部分：

（1）系統(tǒng)改造升級(jí)詳細(xì)的作業(yè)進(jìn)度計(jì)劃

編制詳細(xì)的作業(yè)進(jìn)度計(jì)劃是工程中的關(guān)鍵。在大連西太平洋煉化裝置檢修前，我們根據(jù)檢修計(jì)劃統(tǒng)計(jì)出所有檢修期間的工程任務(wù)量，根據(jù)工程任務(wù)量并考慮施工特點(diǎn)和施工工期做了一份可行的詳細(xì)進(jìn)度計(jì)劃。在編制計(jì)劃時(shí)，我們儀表專業(yè)討論多次后，又和工藝安裝專業(yè)對(duì)接多次，結(jié)合施工內(nèi)容的特點(diǎn)，找出施工難點(diǎn)。對(duì)于施工難點(diǎn)要給予關(guān)注，確保施工計(jì)劃的可行性。施工時(shí)要嚴(yán)格按計(jì)劃進(jìn)行，對(duì)于沒(méi)按計(jì)劃完成的要引起重視，搞清沒(méi)完的原因并制定相應(yīng)措施以確保工期。

（2）編制主要技術(shù)方案

根據(jù)大連西太平洋煉化裝置系統(tǒng)改造升級(jí)工程的施工內(nèi)容，編制確實(shí)可行的主要施工技術(shù)方案如：《電源、接地系統(tǒng)電纜敷設(shè)》、《電纜預(yù)制、安裝、測(cè)試確認(rèn)》、《I/O 通道測(cè)試確認(rèn)》、《邏輯離線測(cè)試確認(rèn)》、《DCS/ESD改造端子柜拆線施工技術(shù)方案》、《DCS/ESD改造端子柜接線施工技術(shù)方案》、《儀表回路測(cè)試》、《邏輯在線測(cè)試》。在停車檢修前，所有方案全部經(jīng)業(yè)主審批完。

（3）勞動(dòng)力需求計(jì)劃、施工責(zé)任劃分

一個(gè)好的施工進(jìn)度計(jì)劃固然重要，但勞動(dòng)力責(zé)任劃分和需求計(jì)劃也很關(guān)鍵。在大連西太平洋裝置系統(tǒng)改造升級(jí)過(guò)程中，我們特別注意提高職工的施工積極性和責(zé)任心，讓管理人員知道先干什么，后干什么，多少人干，如何干，需要哪些專業(yè)配合，何時(shí)配合以及如何配合。根據(jù)具體的工程量和施工時(shí)間落實(shí)分幾個(gè)塊區(qū)，需要幾個(gè)技術(shù)員，幾個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的工程員，幾個(gè)年輕的技術(shù)員。并考慮到檢修期間，技術(shù)員能否都忙過(guò)來(lái)。現(xiàn)在施工要求嚴(yán)格，必須每項(xiàng)工作都要落實(shí)到位，檢查驗(yàn)收到位，才可以確保工程萬(wàn)無(wú)一失。如果技術(shù)員力量配備不夠，將導(dǎo)致技術(shù)員手忙腳亂、丟三拉四，工作做不到位。使整個(gè)施工隊(duì)伍沒(méi)有信心，領(lǐng)導(dǎo)著急、發(fā)火，技術(shù)員委屈等等一些被動(dòng)局面出現(xiàn)。

5 施工中的注意事項(xiàng)

鑒于大連西太平洋裝置DCS/ESD檢修升級(jí)改造工程的特點(diǎn)，要特別注意以下方面：

（1）施工管理人員一定要對(duì)施工圖紙、技術(shù)資料、安裝范圍非常熟悉,對(duì)儀表設(shè)備、材料、施工過(guò)程全范圍管理,并進(jìn)行各專業(yè)協(xié)調(diào)。要求技術(shù)管理人員要有較深厚的專業(yè)基礎(chǔ)、較強(qiáng)的責(zé)任心和協(xié)調(diào)能力,對(duì)工藝有一定的了解并有一定的儀表維護(hù)經(jīng)驗(yàn),對(duì)系統(tǒng)相當(dāng)熟悉。

（2）做好技術(shù)、人員和機(jī)具準(zhǔn)備，作出可行的系統(tǒng)改造施工組織設(shè)計(jì)、施工技術(shù)方案、勞動(dòng)力需求計(jì)劃和調(diào)試人員分組分工計(jì)劃、做好各種技術(shù)交底和測(cè)試表格等、建立儀表施工臺(tái)賬（材料、未完事項(xiàng)等）。

（3）由于裝置的系統(tǒng)改造工作時(shí)間短、工程量大、再加上儀表許多拆除工程為保護(hù)性拆除，從現(xiàn)場(chǎng)至控制室的電纜需要再次使用，因此在拆除前的施工單位的儀表技術(shù)人員及現(xiàn)場(chǎng)施工人員的準(zhǔn)備工作必須充分、細(xì)致，與甲方的技術(shù)人員必須協(xié)調(diào)好，提前把利舊的儀表電纜做好標(biāo)識(shí)（原標(biāo)號(hào)保留），根據(jù)原圖紙與新圖紙對(duì)照，查看落實(shí)哪些電纜的位置需要改變及哪些電纜的電纜長(zhǎng)度不夠并做好記錄。

（4）由于系統(tǒng)改造工作需要在裝置停車后才能開始，整個(gè)施工工序包括電纜拆除、標(biāo)識(shí)、機(jī)柜操作臺(tái)拆除、運(yùn)輸、基礎(chǔ)拆除、基礎(chǔ)制作安裝（提前預(yù)制）、DCS機(jī)柜操作臺(tái)安裝、接線及聯(lián)校，房屋吊頂、機(jī)柜間操作間裝修等工程，故工儀表施工周期短，工程量較大，施工過(guò)程中潛在的不可預(yù)見(jiàn)因素較多，要制定嚴(yán)格的施工技術(shù)方案。儀表調(diào)試期間，要把握主動(dòng)，多做工作，贏得業(yè)主信任。

（5）DCS設(shè)備的內(nèi)部安裝接線和調(diào)試在功能調(diào)試和系統(tǒng)聯(lián)調(diào)過(guò)程中，不能僅僅是施工單位和廠家的事情，用戶工藝操作人員一定要參加，儀表自控人員一定要參加。對(duì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和以后運(yùn)行維護(hù)有很大的好處。

（6）系統(tǒng)上電以前，特別要做好UPS的電壓波形、頻率和接地的檢查，還要檢查DCS板卡開關(guān)的設(shè)置，最好由工程師負(fù)責(zé)這項(xiàng)工作。曾經(jīng)發(fā)生過(guò)因供電電壓超高燒壞多塊電源卡和設(shè)備的情況，也有因板卡插錯(cuò)位置而燒壞的事故。美國(guó)、日本、西歐的設(shè)備電源一般用110V，中國(guó)要求220V，現(xiàn)在的DCS有的加了110V和220V切換開關(guān)，有的因供貨不注意，又沒(méi)有仔細(xì)檢查，把220V加到110V的設(shè)備上造成損壞。

（7）當(dāng)把現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)線接到DCS端子以前，一定要測(cè)量其絕緣電阻和檢查有無(wú)異常干擾信號(hào)，尤其在裝置施工尚未結(jié)束前，曾因?yàn)橐M(jìn)了電焊機(jī)或電氣的強(qiáng)干擾信號(hào)而燒壞過(guò)安全柵、模塊，因?yàn)橐淮伪淼慕拥責(zé)龎谋ｋU(xiǎn)的事也曾經(jīng)發(fā)生過(guò)。硬件測(cè)試過(guò)程中，所有備件都必須經(jīng)過(guò)全面檢查，保證其完好的備用狀態(tài)。

6 裝置開車

在裝置開車階段作為施工單位要配合好開車，配合開車的目的就是按照業(yè)主開車生產(chǎn)的要求，為開車生產(chǎn)提供必要的人力、物力及機(jī)具資源及可靠的技術(shù)支持，創(chuàng)造有利于開車生產(chǎn)的條件，為開車生產(chǎn)保駕護(hù)航，也是對(duì)自己施工水平是否達(dá)標(biāo)的檢驗(yàn)。

大連西太平洋裝置系統(tǒng)升級(jí)改造項(xiàng)目成立了開車小組，成立由項(xiàng)目部負(fù)責(zé)人和精選的承擔(dān)該工程施工的有經(jīng)驗(yàn)、責(zé)任心強(qiáng)的技術(shù)工人和管理人員組成的保運(yùn)隊(duì)，承擔(dān)開車生產(chǎn)跟蹤保運(yùn)服務(wù)任務(wù)。由保運(yùn)隊(duì)負(fù)責(zé)人組織對(duì)所有開車生產(chǎn)跟蹤保運(yùn)服務(wù)人員進(jìn)行技術(shù)和安全交底，同時(shí)請(qǐng)業(yè)主有關(guān)人員就生產(chǎn)廠內(nèi)有關(guān)要求對(duì)開車生產(chǎn)服務(wù)人員進(jìn)行交底。對(duì)于系統(tǒng)改造配合開車小組，主要分室內(nèi)室外兩部分。室內(nèi)部分由調(diào)試技術(shù)員在室內(nèi)操作臺(tái)和工藝操作人員一起監(jiān)控流程畫面，根據(jù)開車流程看相關(guān)數(shù)據(jù)是否在規(guī)定范圍內(nèi)。室外有調(diào)試人員，室內(nèi)室外通過(guò)對(duì)講機(jī)保持聯(lián)系。因?yàn)樵谇捌谡{(diào)試階段，始終以我們調(diào)試為主，對(duì)系統(tǒng)和室內(nèi)線路等等都很熟，處理問(wèn)題迅速。所以在開車階段，如發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，通知室外調(diào)試人員和業(yè)主人員一起及時(shí)處理。施工單位在配合裝置開車時(shí)要注意以下方面：

（1）各方簽字認(rèn)真做好開工條件確認(rèn)，開車時(shí)做好原始記錄。

（2）對(duì)用戶發(fā)現(xiàn)的涉及安裝質(zhì)量的問(wèn)題進(jìn)行分析，不隱瞞、不護(hù)短。對(duì)不合理處及時(shí)整改嚴(yán)把施工質(zhì)量關(guān)、確保檢查無(wú)誤，檢查認(rèn)真、仔細(xì)、嚴(yán)格、查出的問(wèn)題全部解決后方可進(jìn)行下一步工作。

（3）做好開工方案會(huì)審、組織開工人員培訓(xùn)、特別是系統(tǒng)改造后和以前控制方案或操作不一樣的地方、防誤操作。

（4）加強(qiáng)裝置與系統(tǒng)之間，裝置上、下工序之間的相互聯(lián)系和溝通?，F(xiàn)場(chǎng)與操作室之間的相互聯(lián)系必須保持暢通。

（5）如果發(fā)現(xiàn)某個(gè)信號(hào)有問(wèn)題，要先讓業(yè)主工藝人員開工作票，確認(rèn)是否有聯(lián)鎖，應(yīng)解除聯(lián)鎖后，方可處理問(wèn)題。

7 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)大連西太平洋裝置的系統(tǒng)升級(jí)改造項(xiàng)目總結(jié)如下：系統(tǒng)升級(jí)改造與新建項(xiàng)目的主要區(qū)別是時(shí)間短、任務(wù)量大。最大的難點(diǎn)是部分舊電纜和舊設(shè)備的重新利用。系統(tǒng)升級(jí)改造的關(guān)鍵是做好前期的準(zhǔn)備工作和確保系統(tǒng)改造升級(jí)組態(tài)準(zhǔn)確無(wú)誤。項(xiàng)目成功的關(guān)鍵在于對(duì)系統(tǒng)全面深入的了解、對(duì)工藝的洞悉以及對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的把握。周密可行的實(shí)施計(jì)劃，科學(xué)嚴(yán)格的項(xiàng)目管理，保證項(xiàng)目實(shí)施的各個(gè)環(huán)節(jié)始終處于控制之中，直至系統(tǒng)開車成功。

TE682

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1672-9323（2012）02-0066-03

2012-01-12）