化工生產(chǎn)中成套設(shè)備的電儀管理

潘 登 董永兵 王 進(jìn) 劉玉斌 李專成

(北元化工集團(tuán)有限公司化工二分公司,陜西 榆林 719319)

成套設(shè)備是指由多臺(tái)(套)設(shè)備組成的相互協(xié)調(diào)連續(xù)或自動(dòng)完成某項(xiàng)任務(wù)的生產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng)，成套設(shè)備一般由主機(jī)設(shè)備、輔助設(shè)備和控制部分組成。它可以是一個(gè)工段、一條生產(chǎn)線、一個(gè)車間或一個(gè)工廠；也可以是某一專業(yè)的單項(xiàng)設(shè)備，或是數(shù)個(gè)專業(yè)的綜合設(shè)備。成套設(shè)備以其工藝完整性和獨(dú)立性存在于化工生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，為化工生產(chǎn)提供各式各樣不同的產(chǎn)品。由于成套設(shè)備一般作為獨(dú)立輔助設(shè)備或非關(guān)鍵裝置存在于化工生產(chǎn)中，因此并不被電儀維護(hù)人員所重視。以北元化工集團(tuán)有限公司化工二分公司的成套設(shè)備為例，公用工程的空壓機(jī)、干燥機(jī)、制氮機(jī)、溴化鋰?yán)鋬鰴C(jī)組及纖維球過濾器等成套設(shè)備在設(shè)計(jì)之初就配有備機(jī)，當(dāng)實(shí)際生產(chǎn)過程中因設(shè)備、電儀原因造成停車時(shí)，只要及時(shí)啟動(dòng)備用設(shè)備，并不會(huì)對其他后續(xù)工藝產(chǎn)生影響，但是在設(shè)備的巡檢和維護(hù)過程中常被忽視。從設(shè)備的長期穩(wěn)定運(yùn)行和使用壽命來看，頻繁的故障停車對設(shè)備是不利的，因此需要電儀人員系統(tǒng)地學(xué)習(xí)維護(hù)成套設(shè)備，從而減少因維護(hù)保養(yǎng)不到位而導(dǎo)致系統(tǒng)局部停車。

成套設(shè)備因工藝需求千差萬別，作為電儀維護(hù)人員不可能完全掌握設(shè)備的工藝原理和設(shè)備操作，因此在掌握基本原理和簡單操作的基礎(chǔ)上，需要把更多的精力投入到成套設(shè)備的控制部分和關(guān)鍵測控點(diǎn)上[1]。因此筆者分別從成套設(shè)備的采購期、安裝調(diào)試期和生產(chǎn)使用期來對成套設(shè)備的電儀管理進(jìn)行分析。

1 成套設(shè)備采購期的注意事項(xiàng)①

成套設(shè)備在化工裝置的設(shè)計(jì)階段會(huì)以框架方案提出，如公用工程空壓站，在設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)院會(huì)根據(jù)全廠設(shè)備的用氣量僅計(jì)算出空壓機(jī)的總負(fù)荷，但是采購設(shè)備的廠商(國產(chǎn)或進(jìn)口；一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，核心、重要的成套設(shè)備會(huì)引進(jìn)進(jìn)口或國內(nèi)知名企業(yè)的設(shè)備)和采購數(shù)量是由業(yè)主決定的，通過業(yè)主選擇的成套設(shè)備來實(shí)現(xiàn)全廠的總用氣量。選擇完設(shè)備總數(shù)和設(shè)備廠商后，就是商務(wù)部分和技術(shù)談判，商務(wù)部分略過不表，技術(shù)談判應(yīng)由工藝設(shè)備代表和電儀技術(shù)代表參加。

電儀技術(shù)要求應(yīng)涉及以下內(nèi)容：

a. 成套設(shè)備供應(yīng)商應(yīng)該提供設(shè)備使用操作維護(hù)說明、PID工藝流程圖、控制柜布置圖、控制系統(tǒng)電氣原理圖、控制系統(tǒng)電氣接線圖、電氣明細(xì)表和控制器I/O地址。設(shè)備使用操作維護(hù)說明和PID工藝流程圖在培訓(xùn)員工過程中使用?？刂乒癫贾脠D、控制系統(tǒng)電氣原理圖和控制系統(tǒng)電氣接線圖在電儀人員排查故障時(shí)使用。電氣明細(xì)表在申報(bào)備品備件時(shí)使用?？刂破鱅/O地址在成套設(shè)備DCS后臺(tái)監(jiān)控時(shí)使用。

b. 核心電氣元器件應(yīng)選用知名品牌，并提供一定比例的備品備件。溫度、壓力變送器應(yīng)為兩線制、標(biāo)準(zhǔn)信號(4～20mA、0～10V)、標(biāo)準(zhǔn)接口(M20×1.5公制(米制)螺紋、G1/2英制直管螺紋、1/2NPT美制錐管螺紋)和軌道式安裝。通常對于非通用或特殊備件，在技術(shù)談判時(shí)，務(wù)必要求供貨商提供一定比例的備品備件，以便在后期生產(chǎn)運(yùn)行過程中更換使用。提出電氣元器件的選擇要求是為了盡可能減少由于使用不合格的電氣元器件而導(dǎo)致的停車頻率和次數(shù)，更是為了避免由于電氣元器件的更新?lián)Q代而采購不到非通用或特殊備件。

c. 控制柜布局合理、設(shè)計(jì)符合規(guī)范[2]。如空開、控制器、接觸器和匯線槽布局合理，便于器件電纜的拆裝和散熱。腐蝕環(huán)境中，控制柜應(yīng)設(shè)計(jì)正壓保護(hù)；低溫環(huán)境中，應(yīng)設(shè)計(jì)加熱裝置；高溫環(huán)境中，應(yīng)設(shè)計(jì)降溫?fù)Q氣裝置。PLC及其相關(guān)設(shè)備的所有接地點(diǎn)在一點(diǎn)接地并連接到大地，以提高抗電子噪聲能力；杜絕外部24V(DC)供電電源與PLC的傳感器電源并聯(lián)，避免電源沖突，提高電源壽命；控制器使用感性負(fù)載時(shí)，要加入抑制電路來限制輸出關(guān)斷時(shí)電壓升高損壞控制器的輸出通道。

d. 業(yè)主應(yīng)盡可能要求成套設(shè)備供應(yīng)商提供的PLC程序無密碼且具有備份程序[3]。對于工藝流程和控制方案簡單的成套設(shè)備，一般情況PLC程序是不設(shè)密碼的。但對于工藝流程復(fù)雜、控制方案繁瑣的成套設(shè)備，供應(yīng)商一般都會(huì)設(shè)置PLC的上載、下載密碼或動(dòng)態(tài)密碼，更有甚者在程序中設(shè)置計(jì)時(shí)命令，當(dāng)運(yùn)行時(shí)間達(dá)到商務(wù)契約終止時(shí)間，業(yè)主和供應(yīng)商在財(cái)務(wù)方面發(fā)生糾紛時(shí)，計(jì)時(shí)命令啟動(dòng)，封鎖PLC輸出，導(dǎo)致設(shè)備無法啟用。因此，在技術(shù)談判中，盡量要求供應(yīng)商開放PLC程序權(quán)限，這樣有利于業(yè)主在后期運(yùn)行過程中在設(shè)備上添加其他控制監(jiān)測點(diǎn)，也有利于當(dāng)全廠有多臺(tái)PLC時(shí)，不必每臺(tái)PLC都備有一臺(tái)控制器，只要型號一致，就可以將備份程序下載使用。

在技術(shù)談判過程中，只有業(yè)主技術(shù)人員專業(yè)知識水平過硬，供應(yīng)商專業(yè)、態(tài)度誠懇，設(shè)備才能穩(wěn)定運(yùn)行。

2 成套設(shè)備安裝調(diào)試期的人員培訓(xùn)

成套設(shè)備采購到廠后，供應(yīng)商會(huì)安排技術(shù)人員到廠進(jìn)行安裝調(diào)試，此時(shí)，業(yè)主方大多是沒有操作經(jīng)驗(yàn)的新員工，因此，安裝調(diào)試過程是最好的學(xué)習(xí)時(shí)機(jī)，業(yè)主務(wù)必安排專人跟隨供應(yīng)商技術(shù)人員進(jìn)行安裝調(diào)試，并安排合適的場合要求技術(shù)人員對操作人員進(jìn)行培訓(xùn)。

2.1 設(shè)備的工作原理

供應(yīng)商技術(shù)人員應(yīng)該首先結(jié)合設(shè)備工藝流程圖講解設(shè)備的工作原理，給出設(shè)備進(jìn)、出物料的物化性質(zhì)，過程中需添加的輔助物料，以及會(huì)發(fā)生的物化反應(yīng)。使操作人員能夠理解設(shè)備的工作原理。

2.2 設(shè)備的操作維護(hù)

設(shè)備的操作面板都會(huì)有按鈕和設(shè)置功能，一般包括開停按鈕，手/自動(dòng)按鈕，功能按鈕及參數(shù)設(shè)置等。技術(shù)人員需詳細(xì)講解每一個(gè)按鈕和設(shè)置功能，以便操作人員掌握。成套設(shè)備的過程控制中都會(huì)涉及參數(shù)，如設(shè)備油位、物料溫度及介質(zhì)壓力等，參數(shù)穩(wěn)定并在控制范圍之內(nèi)標(biāo)志著設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行；但同時(shí)操作人員應(yīng)掌握在非正常情況下的設(shè)備操作，當(dāng)參數(shù)出現(xiàn)偏差時(shí)，操作人員能夠操作設(shè)備以重新調(diào)整參數(shù)、減小偏差來保證設(shè)備的正常運(yùn)行[4]。

2.3 設(shè)備的控制原理

設(shè)備控制的核心有兩點(diǎn)：讓設(shè)備穩(wěn)定地運(yùn)行在控制范圍之內(nèi)；讓設(shè)備按照既定指令完成一系列動(dòng)作。因此可以把設(shè)備分為動(dòng)設(shè)備和靜設(shè)備：當(dāng)滿足一定條件，一步步執(zhí)行既定動(dòng)作的設(shè)備稱為動(dòng)設(shè)備；當(dāng)物料在設(shè)備中進(jìn)行結(jié)合或冷熱交換后，形成不同產(chǎn)品或物理性質(zhì)起了變化的設(shè)備稱為靜設(shè)備。

如上所述，設(shè)備的控制原理就是將物料按比例混合發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，或通過物理途徑改變物質(zhì)的性質(zhì)。無論是化學(xué)反應(yīng)還是物理途徑都可以歸結(jié)到“量”，即“指標(biāo)”，離開指標(biāo)不談控制。在設(shè)備的控制原理中，操作人員需借助PID工藝流程圖，認(rèn)真學(xué)習(xí)每一個(gè)控制點(diǎn)的獲得方法和控制方法，這樣才能掌握設(shè)備的控制原理、控制指標(biāo)和控制途徑與方法。

在安裝調(diào)試期，電儀人員應(yīng)重點(diǎn)學(xué)習(xí)每一個(gè)測量元件的安裝和調(diào)試方法，它們在整個(gè)控制系統(tǒng)中的作用，開停車的邏輯條件，控制點(diǎn)異常會(huì)出現(xiàn)的狀況，以及處理系統(tǒng)報(bào)警及跳停等。這些問題的解決不僅需要掌握電儀基礎(chǔ)知識，更大程度是在考驗(yàn)電儀人員對整個(gè)設(shè)備的認(rèn)知程度。

通過對設(shè)備的工作原理、操作維護(hù)和控制原理的學(xué)習(xí)，操作人員能夠熟練進(jìn)行設(shè)備操作，進(jìn)而調(diào)控整個(gè)化工生產(chǎn)線。

3 成套設(shè)備生產(chǎn)使用期的日常維護(hù)

設(shè)備一旦進(jìn)入生產(chǎn)使用期，就要求操作人員和電儀人員定時(shí)巡檢，關(guān)注其運(yùn)行指標(biāo)并對其進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。日常維護(hù)應(yīng)涉及以下內(nèi)容[5]：

a. 定時(shí)巡檢，記錄運(yùn)行指標(biāo)。設(shè)備運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)調(diào)整，使指標(biāo)回歸正常?，F(xiàn)在很多企業(yè)已經(jīng)將成套設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接入DCS進(jìn)行監(jiān)控或者通過WinCC控制系統(tǒng)人機(jī)界面進(jìn)行指標(biāo)控制，并將數(shù)據(jù)形成報(bào)表和歷史趨勢線，方便物料結(jié)算和觀察分析設(shè)備的短期運(yùn)行狀況。

b. 重點(diǎn)巡檢控制柜主回路上的空開及交流接觸器等設(shè)備的端子溫度，一旦發(fā)現(xiàn)高溫及焦糊等異常現(xiàn)象，及時(shí)停電處理。

c. 轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備定期潤滑，液態(tài)油品定期分析、過濾和更換。任何轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備都需要定期進(jìn)行潤滑保養(yǎng)，潤滑油脂必須為設(shè)備指定油脂，設(shè)備送電前檢查接線及絕緣等。

d. 設(shè)備元器件連續(xù)出現(xiàn)輸入輸出故障和機(jī)械力損壞時(shí)，應(yīng)及時(shí)查明原因，找出解決辦法。

實(shí)際工作中經(jīng)常遇到電儀元器件頻繁故障導(dǎo)致的設(shè)備跳停，一般情況從以下幾點(diǎn)著手處理：一是元件的輸入是否穩(wěn)定，是否有超限的情況發(fā)生，可以通過查看趨勢線、連接HART及串聯(lián)電流表等手段進(jìn)行判斷；二是元件的供電是否穩(wěn)定可靠，可以并聯(lián)萬用表監(jiān)測工作電壓進(jìn)行判斷；三是元件是否存在質(zhì)量問題，選擇質(zhì)量好的元件進(jìn)行更換試用，通過一段時(shí)間運(yùn)行進(jìn)行判定；四是元件工作接地是否可靠，是否存在干擾信號，需要檢查工作接地牢固情況，測量阻值是否小于1Ω，調(diào)查元件故障時(shí)大功率設(shè)備的啟用情況；五是元件傳輸線路是否存在開路或短路，可以使用搖表或萬用表測量線路；六是元件有強(qiáng)電流、高電壓接入時(shí)，可以采用繼電器隔離及安全柵隔離等手段保護(hù)元件安全；七是元件因外部機(jī)械力損壞時(shí)，可以對其加以保護(hù)或?qū)⑵涓臑榉墙佑|式工作方式，如行程開關(guān)可以用光電開關(guān)替換。

4 結(jié)束語

成套設(shè)備在化工生產(chǎn)過程中就像一座小工廠，不斷地提供著公用介質(zhì)和特定產(chǎn)品。正是因?yàn)樗莫?dú)立性和不可分割性，因此需要電儀人員的格外關(guān)注，尤其是在成套設(shè)備采購過程中，不僅要選擇一款好設(shè)備，更要注重產(chǎn)品的服務(wù)及技術(shù)培訓(xùn)等軟資源。通過操作人員和電儀人員對設(shè)備的定時(shí)巡檢、定期潤滑、故障排除及改進(jìn)等措施，成套設(shè)備定會(huì)安全平穩(wěn)運(yùn)行。

[1] 郭利,仲崇梅.淺談現(xiàn)代企業(yè)的設(shè)備管理[J].科技風(fēng),2014,(17):221.

[2] 錢佳敏,周婧.進(jìn)口成套設(shè)備質(zhì)量問題表現(xiàn)形式與解決對策[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2013,(22):88.

[3] 王威隆.化工生產(chǎn)設(shè)備的維修與保養(yǎng)[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2013,(10):233.

[4] 尹憲成.淺議自動(dòng)化儀表、儀器在現(xiàn)階段生產(chǎn)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].機(jī)電信息,2013,(30):47～48.

[5] 趙艷萍,姚冠新,陳駿.設(shè)備管理與維修[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004:91～115.