聚酯裝置現(xiàn)場(chǎng)儀表調(diào)試綜述

項(xiàng)飛（中國(guó)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(yùn)營(yíng)，由此帶來(lái)了聚酯行業(yè)空前壓力。利潤(rùn)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(jì)劃停車(chē)上投入了大量的工作。做為裝置檢測(cè)、控制及報(bào)警的重要手段，儀表的健康運(yùn)行是保證裝置運(yùn)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(kāi)車(chē)調(diào)試及試運(yùn)轉(zhuǎn)期間，儀表的安裝和調(diào)試工作亦對(duì)日后的投運(yùn)產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。甚至因?yàn)橹匾獌x表調(diào)試工作的不充分，影響到裝置開(kāi)車(chē)、運(yùn)轉(zhuǎn)、增產(chǎn)等全生命周期，由此引發(fā)的非計(jì)劃停車(chē)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(bào)警與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置的測(cè)量值以及現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行裝置的動(dòng)作一致，并且真實(shí)的反映了實(shí)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(cè)量?jī)x表以及控制閥、開(kāi)關(guān)閥等設(shè)備作為檢測(cè)和控制手段，雖然每個(gè)裝置的儀表選用的廠家、型號(hào)、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(shí)，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(wàn)用表、Hart手操器、信號(hào)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(chǎng)調(diào)試的多條聚酯生產(chǎn)線的經(jīng)驗(yàn)，僅就聚酯裝置各類(lèi)型儀表的調(diào)試內(nèi)容、方法，以及常見(jiàn)的問(wèn)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(lèi)項(xiàng)目借鑒參考。

2 溫度測(cè)量?jī)x表調(diào)試

聚酯裝置使用的溫度測(cè)量?jī)x表主要有用于現(xiàn)場(chǎng)指示的雙金屬溫度計(jì)和信號(hào)遠(yuǎn)傳的鉑熱電阻。鉑熱電阻信號(hào)的接線通常有兩種方式，一種是信號(hào)直接引入至DCS輸入卡件上，另一種是信號(hào)經(jīng)信號(hào)隔離器將RTD信號(hào)變換為4～20mA信號(hào)后再送入至DCS輸入卡件上，信號(hào)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(cè)量?jī)x表的調(diào)試內(nèi)容詳見(jiàn)表1。

表1 溫度測(cè)量?jī)x表調(diào)試概述

3 壓力測(cè)量?jī)x表調(diào)試

聚酯裝置使用的壓力測(cè)量?jī)x表主要有用于現(xiàn)場(chǎng)指示的壓力表以及耐震壓力表，用于報(bào)警的電接點(diǎn)壓力表，以及信號(hào)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(cè)量?jī)x表的調(diào)試內(nèi)容詳見(jiàn)表2。

表2 壓力測(cè)量?jī)x表調(diào)試概述

聚酯裝置中用于報(bào)警的數(shù)字量信號(hào)儀表采用的開(kāi)關(guān)形式主要有兩種，一類(lèi)是無(wú)源的干接點(diǎn)信號(hào)，另一類(lèi)是接近開(kāi)關(guān)形式即Namur信號(hào)。其中干接點(diǎn)信號(hào)直接引入至DCS輸入卡件，Namur信號(hào)經(jīng)隔離柵轉(zhuǎn)換后引入DCS輸入卡件。無(wú)論采用何種開(kāi)關(guān)形式，通常從現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)狀態(tài)選擇、隔離柵的開(kāi)關(guān)輸出設(shè)置、再到DCS的組態(tài)，項(xiàng)目應(yīng)盡量采用統(tǒng)一的設(shè)置如下：

（1）現(xiàn)場(chǎng)的開(kāi)關(guān)形式無(wú)論是干接點(diǎn)形式還是接近開(kāi)關(guān)（Namur）形式，均宜選擇“斷開(kāi)報(bào)警”的工作狀態(tài)。

（2） 若開(kāi)關(guān)信號(hào)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(hào)報(bào)警時(shí)（即現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)狀態(tài)下），隔離柵送至DCS的信號(hào)為斷開(kāi)狀態(tài)，此時(shí)隔離柵內(nèi)部繼電器宜設(shè)置為非勵(lì)磁狀態(tài)。

（3）若開(kāi)關(guān)信號(hào)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(hào)報(bào)警時(shí)（即現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)狀態(tài)下），繼電器送至DCS的觸點(diǎn)信號(hào)為斷開(kāi)狀態(tài)，此時(shí)繼電器的接線宜設(shè)置為非勵(lì)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(bào)警狀態(tài)。

當(dāng)開(kāi)關(guān)信號(hào)采用隔離柵轉(zhuǎn)換后引入DCS，隔離柵可以作為調(diào)試過(guò)程中的有利工具。通過(guò)隔離柵上的信號(hào)燈可以判斷接線的正確與否；通過(guò)其撥動(dòng)開(kāi)關(guān)還可以模擬現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警，尤其對(duì)于在調(diào)試階段現(xiàn)場(chǎng)儀表無(wú)法模擬報(bào)警的情況下，隔離柵的合理利用對(duì)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(hào)儀表在進(jìn)行調(diào)試時(shí)，DCS的報(bào)警狀態(tài)可能會(huì)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況相反，這種情況往往都是隨機(jī)儀表的開(kāi)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(shí)，首先判斷隨機(jī)儀表的開(kāi)關(guān)形式是否為“斷開(kāi)報(bào)警”的工作狀態(tài)，若非如此，應(yīng)集中修改DCS組態(tài)或改動(dòng)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(hào)儀表的調(diào)試說(shuō)明不僅適用于本章節(jié)所包含的電接點(diǎn)壓力表，亦適用于其它數(shù)字量信號(hào)的測(cè)量?jī)x表，例如下文將要涉及的帶限位開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)子流量計(jì)、帶限位開(kāi)關(guān)的磁翻轉(zhuǎn)液位計(jì)、浮球液位開(kāi)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(cè)量?jī)x表調(diào)試

聚酯裝置使用的流量測(cè)量?jī)x表主要有用于現(xiàn)場(chǎng)指示的轉(zhuǎn)子流量計(jì)，用于報(bào)警的帶限位開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)子流量計(jì)，以及信號(hào)遠(yuǎn)傳的渦街流量計(jì)、電磁流量計(jì)和質(zhì)量流量計(jì)等。這些流量測(cè)量?jī)x表調(diào)試內(nèi)容詳見(jiàn)表3。

聚酯裝置采用的流量測(cè)量?jī)x表的種類(lèi)較多，每種流量計(jì)的調(diào)試內(nèi)容亦較多，影響測(cè)量的因素也是多方面的。當(dāng)調(diào)試出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，往往要結(jié)合安裝情況、流量計(jì)測(cè)量原理、流量計(jì)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(wèn)題及故障。

5 液位測(cè)量?jī)x表調(diào)試

聚酯裝置使用的液位測(cè)量?jī)x表主要有用于現(xiàn)場(chǎng)指示的磁翻轉(zhuǎn)液位計(jì)，用于報(bào)警的帶限位開(kāi)關(guān)的磁翻轉(zhuǎn)液位計(jì)、音叉料位開(kāi)關(guān)和浮球液位開(kāi)關(guān)，以及信號(hào)遠(yuǎn)傳的電浮筒液位計(jì)、放射性液位計(jì)以及法蘭液位變送器等。這些液位測(cè)量?jī)x表調(diào)試內(nèi)容詳見(jiàn)表4。

6 閥門(mén)類(lèi)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行裝置調(diào)試

聚酯裝置使用的現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行裝置主要是指控制閥和開(kāi)關(guān)閥等流量調(diào)解或切斷裝置。按閥體分類(lèi)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(kāi)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(lèi)主要分為配備智能電氣閥門(mén)定位器的控制閥和配備機(jī)械式電氣閥門(mén)定位器的控制閥，以及配帶電磁閥及閥位開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)閥。

表3 流量測(cè)量?jī)x表調(diào)試概述

6.1 控制閥調(diào)試內(nèi)容

無(wú)論配備的電氣閥門(mén)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(gè)方面：

（1）過(guò)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(mén)的計(jì)算書(shū)來(lái)設(shè)定，氣源壓力值偏低會(huì)導(dǎo)致控制閥不能完全打開(kāi)，偏高會(huì)影響閥門(mén)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(cuò)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(kāi)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(mén)的要求，個(gè)別調(diào)整氣源壓力設(shè)定值。

（2） 閥門(mén)流向檢查：確認(rèn)管道施工時(shí)閥門(mén)安裝是否正確。

（3）閥位確認(rèn)及調(diào)試：零點(diǎn)、25%、50%、75%、100%再到75%、50%、25%、零點(diǎn)開(kāi)度檢查。對(duì)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(wèn)題亦在此，下文將對(duì)常見(jiàn)問(wèn)題及處理方法有詳細(xì)闡述。

由于運(yùn)輸、安裝等因素，現(xiàn)場(chǎng)大部分控制閥的零點(diǎn)及滿開(kāi)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(tái)氣開(kāi)式控制閥配備正作用電氣閥門(mén)定位器為例，通常定位器氣信號(hào)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(hào)時(shí)，此壓力表的指針讀數(shù)應(yīng)正好為0kPa，信號(hào)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(mén)定位器的零點(diǎn)。當(dāng)定位器接收到20mA信號(hào)時(shí)，此壓力表的指針讀數(shù)應(yīng)正好為過(guò)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(mén)定位器的滿量程刻度。也有個(gè)別項(xiàng)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(kāi)，把閥門(mén)零點(diǎn)位置定在接收信號(hào)為4.2mA處，滿開(kāi)度位置定在接收信號(hào)為19.8mA處的情況。

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

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

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

6.2 開(kāi)關(guān)閥調(diào)試內(nèi)容

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

表4 液位測(cè)量?jī)x表調(diào)試概述

（1）過(guò)濾減壓閥后氣源壓力設(shè)定值。

（2）開(kāi)關(guān)動(dòng)作以及DCS閥位指示是否正確。

（3）閥門(mén)動(dòng)作性能：開(kāi)關(guān)閥的動(dòng)作性能區(qū)別于控制閥，主要是指切斷時(shí)間，調(diào)試時(shí)需注意是否滿足技術(shù)要求。

另外需要特殊說(shuō)明的是關(guān)于閥位開(kāi)關(guān)信號(hào)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(chǎng)實(shí)際的閥門(mén)開(kāi)關(guān)狀態(tài)一致，就判斷閥位開(kāi)關(guān)信號(hào)的調(diào)試沒(méi)有問(wèn)題。由于DCS的狀態(tài)顯示與DCS組態(tài)、信號(hào)隔離柵的設(shè)置、現(xiàn)場(chǎng)閥位開(kāi)關(guān)的選擇均有關(guān)聯(lián)，有可能由于幾個(gè)因素的錯(cuò)誤導(dǎo)致DCS狀態(tài)顯示反而沒(méi)有異常，但是如果閥位狀態(tài)參與了一些邏輯聯(lián)鎖，將會(huì)導(dǎo)致邏輯的失效甚至錯(cuò)誤動(dòng)作，引起嚴(yán)重后果。所以閥位開(kāi)關(guān)信號(hào)的調(diào)試要確保以下幾點(diǎn)均準(zhǔn)確無(wú)誤：

（1）現(xiàn)場(chǎng)閥位開(kāi)關(guān)無(wú)論是干接點(diǎn)形式還是接近開(kāi)關(guān)（Namur）形式，均宜選擇“到位閉合”的工作狀態(tài)。

（2）若閥位開(kāi)關(guān)信號(hào)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(hào)為閉合狀態(tài)，此時(shí)隔離柵內(nèi)部繼電器宜設(shè)置為勵(lì)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(duì)應(yīng)閥位觸發(fā)，對(duì)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(guò)程與開(kāi)關(guān)閥調(diào)試過(guò)程基本一致，但需額外關(guān)注的一點(diǎn)是調(diào)試時(shí)要檢查及確認(rèn)閥門(mén)流向，這項(xiàng)工作最好在閥門(mén)安裝時(shí)就予以檢查確認(rèn)，若閥門(mén)已經(jīng)安裝并且管道連接完畢，在流程試運(yùn)行或物料循環(huán)時(shí)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(xiàng)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(cuò)誤時(shí)，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(duì)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(lèi)型執(zhí)行裝置調(diào)試內(nèi)容

除控制閥、開(kāi)關(guān)閥這類(lèi)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(dòng)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(mén)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(mén)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(mén)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(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)等調(diào)試內(nèi)容主要是確認(rèn)閥門(mén)動(dòng)作以及閥位指示的正確與否。

6.4 常見(jiàn)問(wèn)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(guò)程中常見(jiàn)的一些問(wèn)題，以及其解決方案及故障判斷方法，詳見(jiàn)表5。

7 結(jié)束語(yǔ)

本文詳細(xì)介紹了聚酯裝置中溫度、壓力、流量、液位四大類(lèi)常規(guī)測(cè)量?jī)x表以及閥門(mén)類(lèi)執(zhí)行裝置的調(diào)試內(nèi)容、常見(jiàn)問(wèn)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(cè)量?jī)x表，如粘度計(jì)、稱(chēng)重裝置，以及上文已經(jīng)提及的放射性液位計(jì)等。這一類(lèi)儀表的現(xiàn)場(chǎng)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(zhuān)業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)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(zhuān)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(shí)候，需要將儀表自身故障的因素納入到考慮的范疇中，這時(shí)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(chǎng)測(cè)量?jī)x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(guò)多贅述?？傊惶籽b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(wú)論如何，調(diào)試工作的內(nèi)容和深度都不能輕視或忽略，因?yàn)檫@個(gè)過(guò)程既能彌補(bǔ)設(shè)計(jì)階段的不足，又能發(fā)現(xiàn)施工階段的錯(cuò)誤，為裝置日后的良好運(yùn)轉(zhuǎn)提供了堅(jiān)實(shí)保障。

表5 閥門(mén)類(lèi)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行裝置調(diào)試概述

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