石化工程儀表專業(yè)試驗(yàn)管理實(shí)踐

趙光華

中海油惠州石化有限公司 廣東惠州 516086

合資工程項(xiàng)目對(duì)儀表的試驗(yàn)管理往往有特別的要求和管理程序。以某合資石化廠的儀表管理為例，其測(cè)試階段牽涉單位較多，協(xié)調(diào)界面和難度較大，時(shí)間緊迫，且要求不影響生產(chǎn)。因此，需要理清管理程序和現(xiàn)場(chǎng)特點(diǎn)，督促編制施工調(diào)試方案，并要求具備相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和資格的人員參加，組成聯(lián)合調(diào)試小組，確保儀表試驗(yàn)工作的順利開展。

1 常用儀表及控制系統(tǒng)

1.1 儀表分類

儀表按原理分為測(cè)量儀表、在線分析儀表、顯示儀表和執(zhí)行器。其中測(cè)量儀表包括溫度、壓力、流量和物位測(cè)量等，分析儀表包括氣體和色譜分析、電導(dǎo)儀和pH 計(jì)等，執(zhí)行器包括電動(dòng)和氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)閥等。隨著儀表逐步向小型化、智能化發(fā)展，又可分為普通儀表、智能型儀表和總線型儀表。常用儀表的基本參數(shù)包括量程、精度、復(fù)現(xiàn)性，儀表適應(yīng)的介質(zhì)、溫度和壓力，以及防爆防護(hù)等級(jí)和接線方式等。

1.2 自控系統(tǒng)分類

過程控制系統(tǒng)（PCS）是工廠生產(chǎn)管理運(yùn)行的基礎(chǔ)自動(dòng)化層，主要包括集散控制系統(tǒng)（DCS）、儀表安全系統(tǒng)（SIS）、可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)系統(tǒng)（GDS）、數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）、壓縮機(jī)控制系統(tǒng)（CCS）、儲(chǔ)運(yùn)控制管理系統(tǒng)、工藝（設(shè)備）包專有控制系統(tǒng)和消防報(bào)警系統(tǒng)等。

2 儀表專業(yè)界面

根據(jù)項(xiàng)目矩陣管理模式及合同策略劃分，明確儀表及自動(dòng)化系統(tǒng)工程的設(shè)計(jì)、采辦和施工界面，便于實(shí)施階段協(xié)調(diào)管理。

2.1 安裝界面

儀表及系統(tǒng)設(shè)備到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，由建設(shè)單位采購部門組織聯(lián)合驗(yàn)收，查驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量證明文件、校驗(yàn)記錄及合格證明，并做好驗(yàn)收記錄。

聯(lián)校前確?，F(xiàn)場(chǎng)到控制室（FAR）、控制室到中控室(CCR)之間通信電纜和光纜已經(jīng)敷設(shè)完成，并經(jīng)過測(cè)試檢查確保通信正常。所有線纜的終端應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)識(shí)牌及接線鼻子，芯線編號(hào)要規(guī)范。線纜進(jìn)入建筑物或不同的防爆等級(jí)區(qū)域時(shí)，要采取相應(yīng)的隔離或密封措施。在線儀表安裝時(shí)，必須完成工藝管道和設(shè)備吹洗，避免在線儀表拆除和二次安裝接線的情況。

DCS 系統(tǒng)工程與裝置單元的界面，以現(xiàn)場(chǎng)控制室的端子柜為界，現(xiàn)場(chǎng)電纜敷設(shè)及端子接線由裝置承包商負(fù)責(zé)；DCS 系統(tǒng)設(shè)備的安裝和機(jī)柜之間電纜敷設(shè)，以及機(jī)柜室與中控室之間通信光纜和電纜的敷設(shè)，由系統(tǒng)承包商負(fù)責(zé)；機(jī)柜內(nèi)的設(shè)備布置及配線，由供貨商負(fù)責(zé)；成套設(shè)備安裝和調(diào)試過程中，其供應(yīng)商技術(shù)人員必須到場(chǎng)配合。

2.2 調(diào)試界面

普通儀表單體調(diào)試由施工承包商完成，重要儀表的單體調(diào)試通常交由項(xiàng)目所在地政府部門認(rèn)可的檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)，計(jì)量交割和貿(mào)易儀表的檢驗(yàn)由建設(shè)單位（或業(yè)主）認(rèn)可的第三方專業(yè)計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)實(shí)施。有毒、有害及可燃?xì)怏w檢測(cè)儀表的檢測(cè)，由供應(yīng)商及施工單位配合廠家完成，有時(shí)是市政消防驗(yàn)收部門或第三方鑒定機(jī)構(gòu)安排現(xiàn)場(chǎng)配合檢測(cè)鑒定。

儀表專業(yè)配合設(shè)備的單機(jī)試車，主要監(jiān)測(cè)設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)（例如電機(jī)轉(zhuǎn)速、振動(dòng)、位移和軸溫等）的變化情況，確保信號(hào)正常顯示和聯(lián)動(dòng)；專用設(shè)備廠家完成設(shè)備測(cè)試后，儀表專業(yè)配合完成DCS/ SIS 系統(tǒng)與其他專用控制系統(tǒng)（如CCS、自動(dòng)投料裝置和儲(chǔ)運(yùn)控制系統(tǒng)等）的聯(lián)絡(luò)通信。單機(jī)試運(yùn)轉(zhuǎn)嚴(yán)格按照提前編制的方案實(shí)施，大型機(jī)組等關(guān)鍵設(shè)備的單機(jī)試運(yùn)轉(zhuǎn)方案應(yīng)經(jīng)設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、生產(chǎn)單位和制造單位等聯(lián)合確認(rèn)。

儀表的一次聯(lián)調(diào)（回路測(cè)試）由建設(shè)單位組織，相應(yīng)的施工和供貨單位實(shí)施，監(jiān)理監(jiān)督、生產(chǎn)運(yùn)行部門可以旁站，最后由參與見證的各方共同簽字確認(rèn)；儀表的二次聯(lián)調(diào)（聯(lián)鎖調(diào)試和功能測(cè)試）由建設(shè)單位組織，生產(chǎn)運(yùn)行部門主要參與，施工單位和設(shè)備供應(yīng)商配合，完成消防系統(tǒng)（含F(xiàn)GS）的聯(lián)動(dòng)測(cè)試和報(bào)警功能，并配合消防檢查驗(yàn)收等。

3 單體調(diào)試

3.1 基本要求

儀表設(shè)備安裝和投用前應(yīng)校準(zhǔn)和試驗(yàn)；現(xiàn)場(chǎng)的儀表試驗(yàn)室應(yīng)清潔、溫度和濕度適中，附近沒有震動(dòng)和電磁干擾，提供的電源和氣源應(yīng)滿足要求；實(shí)施單位和技術(shù)人員具備相應(yīng)的資質(zhì)和類似經(jīng)驗(yàn)；準(zhǔn)備相應(yīng)的校驗(yàn)儀器和標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，其鑒定合格且在有效期內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)表的精度要高于被校儀表；儀表的校驗(yàn)點(diǎn)一般在刻度范圍內(nèi)均勻選擇5 個(gè)；所有的儀表都要進(jìn)行外觀檢查，供電220V 和380V 的電動(dòng)儀表必須先進(jìn)行絕緣測(cè)試；校驗(yàn)過程要符合自動(dòng)化儀表工程施工及驗(yàn)收規(guī)范GB50093的要求，即時(shí)填寫校驗(yàn)記錄和鑒定報(bào)告。

HART 協(xié)議的變送器用475 手操器進(jìn)行精度校驗(yàn)即可。現(xiàn)場(chǎng)總線變送器應(yīng)對(duì)A/ D 轉(zhuǎn)換模塊信號(hào)進(jìn)行精度校驗(yàn)，并檢查存儲(chǔ)器及參數(shù)。

3.2 常用儀表校驗(yàn)

雙金屬溫度計(jì)和就地顯示壓力儀表的校驗(yàn)在試驗(yàn)臺(tái)上檢查精度、量程、零點(diǎn)，及規(guī)格和外觀是否合格，壓力表校驗(yàn)合格后應(yīng)加標(biāo)識(shí)和鉛封。重要的壓力儀表應(yīng)由業(yè)主認(rèn)可的第三方檢定機(jī)構(gòu)校驗(yàn)。

3.2.1 溫度儀表

溫度儀表一般在常溫下檢測(cè)元件的精度、量程，也可以現(xiàn)場(chǎng)加熱或采用熱水檢查，校準(zhǔn)點(diǎn)不少于兩個(gè)，可以不進(jìn)行熱電性能試驗(yàn)。

3.2.2 變送器

變送器的精度校驗(yàn)點(diǎn)應(yīng)為5 點(diǎn)，壓力和差壓開關(guān)的精度校驗(yàn)要按照設(shè)計(jì)文件和說明書要求，校準(zhǔn)報(bào)警輸出值，進(jìn)行零點(diǎn)、量程、精度等常規(guī)調(diào)整、修改和設(shè)定。

3.2.3 流量儀表

檢查流量儀表的出廠合格證書、鑒定證書、說明書和出廠證明文件等；通電或通氣檢查各部件工作顯示應(yīng)正常；采用專用校驗(yàn)儀器475 或質(zhì)量流量計(jì)轉(zhuǎn)換器面板按鍵，調(diào)出參數(shù)，與數(shù)據(jù)表核對(duì)，并修改設(shè)定。

3.2.4 物位儀表

外浮筒式（界面式）液位指示或變送器現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試可以水作為介質(zhì)，輸出和輸入信號(hào)用密度換算即可。內(nèi)浮球式變送器、液位（料位）開關(guān)采用現(xiàn)場(chǎng)模擬方法即可?，F(xiàn)場(chǎng)通電檢查雷達(dá)液位計(jì)和超聲波液位計(jì)的顯示和參數(shù)設(shè)置及指示狀態(tài)是否正常，同時(shí)可采用現(xiàn)場(chǎng)模擬的方式試驗(yàn)，采用專用校驗(yàn)儀器475 或液位計(jì)轉(zhuǎn)換器面板按鍵，調(diào)出參數(shù)，與數(shù)據(jù)表核對(duì)，并修改設(shè)定。

3.2.5 執(zhí)行機(jī)構(gòu)

閥門的試驗(yàn)首先要檢查產(chǎn)品的合格證、試驗(yàn)報(bào)告文件是否完整有效，耐壓強(qiáng)度試驗(yàn)和泄露性試驗(yàn)項(xiàng)目可以采用抽查的方式；調(diào)節(jié)閥、切斷閥及總線閥門應(yīng)做閥桿行程檢查和靈敏度試驗(yàn)，緊急切斷閥檢查上下全行程完成時(shí)間，并檢查輸出和輸入信號(hào)及相關(guān)參數(shù)設(shè)置，以及回訊開關(guān)位置接點(diǎn)動(dòng)作等。

3.2.6 成套儀表

4 系統(tǒng)設(shè)備測(cè)試

自控系統(tǒng)設(shè)備的驗(yàn)收包括FAT、SAT、SIT 三個(gè)階段，分別為出廠驗(yàn)收測(cè)試、現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收測(cè)試和現(xiàn)場(chǎng)綜合測(cè)試驗(yàn)收等工作。

4.1 系統(tǒng)設(shè)備驗(yàn)收

FAT 主要內(nèi)容包括供貨范圍設(shè)備和材料核查、自控系統(tǒng)軟件組態(tài)和功能實(shí)現(xiàn)，根據(jù)合同要求供貨商提供相應(yīng)的測(cè)試條件（資料、配件和工具等）。SAT 是在系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)并安裝完成后進(jìn)行，主要是為了驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)輸和安裝后的功能是否正常。SIT 是在所有控制系統(tǒng)SAT 完成后進(jìn)行，由建設(shè)單位牽頭組織各供應(yīng)商技術(shù)人員實(shí)施，施工單位和設(shè)計(jì)單位配合，其目的是為了確保獨(dú)立系統(tǒng)或子系統(tǒng)之間通信正常，并能夠有效實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目控制方案所要求的功能，最后要按照規(guī)范要求的檢查表和記錄表填寫，并形成檢查測(cè)試報(bào)告。

4.2 系統(tǒng)設(shè)備上電

系統(tǒng)機(jī)柜和設(shè)備安裝完成后，施工承包商發(fā)出受電申請(qǐng)，由監(jiān)理組織受電前的檢查工作，保證設(shè)備安裝、柜間電纜、接地線（接地測(cè)試記錄）、室內(nèi)通風(fēng)、空調(diào)、環(huán)境溫度和濕度滿足要求，供電電纜和UPS 安裝試驗(yàn)完成等。系統(tǒng)設(shè)備之間及其內(nèi)部的送電、檢查和測(cè)試均由供貨商自行實(shí)施。系統(tǒng)設(shè)備上電和和調(diào)試期間要24h 安保值守，并配備相應(yīng)的消防設(shè)施和通信工具，直至移交生產(chǎn)部門為止。

5 回路試驗(yàn)

試驗(yàn)回路可分為檢測(cè)回路、控制回路、報(bào)警系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)和聯(lián)鎖系統(tǒng)等?；芈吩囼?yàn)是對(duì)系統(tǒng)的硬件、軟件、電纜及現(xiàn)場(chǎng)儀表做全面的檢查和驗(yàn)收，同時(shí)，對(duì)參與的業(yè)主生產(chǎn)人員來說，也是熟悉流程的過程。試驗(yàn)前需要完成下述所有相關(guān)工作：所有儀表的校驗(yàn)或檢查合格；所有電纜電線敷設(shè)完成并接線正確；所有儀表和系統(tǒng)設(shè)備接地符合設(shè)計(jì)要求，并有完整接的測(cè)試記錄；系統(tǒng)設(shè)備安裝完成并SAT 合格，各種工藝參數(shù)已確定且軟件設(shè)置完成；電氣專業(yè)設(shè)備調(diào)試合格，并且通信正常；經(jīng)審核的儀表調(diào)試方案，施工調(diào)試組織機(jī)構(gòu)，并準(zhǔn)備相應(yīng)的通信工具和測(cè)試工具。

5.1 現(xiàn)場(chǎng)儀表上電

在系統(tǒng)設(shè)備供應(yīng)商技術(shù)人員的監(jiān)督和同意下，根據(jù)調(diào)試計(jì)劃對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表送電。其中FF 儀表送電后需要完成程序下裝后方可進(jìn)行回路測(cè)試，部分重要顯示或聯(lián)動(dòng)儀表設(shè)置有雙路信號(hào)，同時(shí)分別到SIS 和DCS 系統(tǒng)，部分信號(hào)先進(jìn)到SIS 系統(tǒng)后轉(zhuǎn)接到DCS 系統(tǒng)。

5.2 儀表聯(lián)校

5.2.1 組織管理

2.1 臨床特征及病理診斷 3例病例均為雙胎之一完全性葡萄胎。1例體外受精-胚胎移植(in vitro fertilization and embryo transfer, IVF-ET)受孕，1例為雙子宮受孕。孕婦平均年齡27歲(22～31歲)，見表1。

組成聯(lián)合調(diào)校和試驗(yàn)小組，成員包括設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、系統(tǒng)設(shè)備、建設(shè)單位和生產(chǎn)部門等相關(guān)人員，召開啟動(dòng)會(huì)并明確分工和計(jì)劃。施工單位根據(jù)設(shè)計(jì)、采購和施工界面配合相關(guān)工作?；芈吩囼?yàn)可以在機(jī)柜室進(jìn)行，操作站和工程師站可臨時(shí)放置在機(jī)柜室，以便隨時(shí)查找問題和處理故障。對(duì)于改造或擴(kuò)建工程，這種情況較多。因?yàn)橹锌厥覂?nèi)生產(chǎn)操作正在正常進(jìn)行，調(diào)試過程中的檢查或討論交流、聯(lián)絡(luò)通信會(huì)影響到生產(chǎn)操作人員的工作。待聯(lián)鎖調(diào)試和功能測(cè)試的時(shí)候，再在中控室完成。

5.2.2 回路測(cè)試

對(duì)于一般的檢測(cè)回路，從現(xiàn)場(chǎng)儀表輸入端加模擬信號(hào)，用萬用表監(jiān)測(cè)控制室機(jī)柜內(nèi)端子，同時(shí)觀察操作站的顯示值。對(duì)于調(diào)節(jié)回路，自現(xiàn)場(chǎng)儀表加模擬信號(hào)，查看操作站的顯示值是否對(duì)應(yīng)，也可以在操作站直接手動(dòng)輸入模擬信號(hào)，觀察調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作情況；同時(shí)并入萬用表查看模擬信號(hào)的輸出和變化情況，觀察執(zhí)行器的行程位置和回訊變化過程是否符合設(shè)計(jì)要求。對(duì)于復(fù)雜的聯(lián)鎖回路，可以分別試驗(yàn)單個(gè)聯(lián)鎖回路合格后，再試驗(yàn)復(fù)雜回路即可。對(duì)于開關(guān)量試驗(yàn)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件采用仿真或模擬的方式試驗(yàn)開關(guān)節(jié)電是否正常，根據(jù)操作站顯示是否對(duì)應(yīng)正常判斷即可。

FF 總線儀表單校對(duì)儀表信號(hào)和地址確定，通常廠家出廠前已經(jīng)校驗(yàn)，校驗(yàn)的信息資料儲(chǔ)存在儀表內(nèi)。對(duì)于特殊的儀表，如雷達(dá)液位計(jì)和質(zhì)量流量計(jì)，由供貨商售后技術(shù)人員配合整定設(shè)置參數(shù)，加模擬信號(hào)試驗(yàn)；對(duì)于成套設(shè)備供貨的儀表，由成套設(shè)備技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試檢查其配套儀表和控制系統(tǒng)后，與DCS 系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)通信，現(xiàn)場(chǎng)配合完成試驗(yàn)。系統(tǒng)功能測(cè)試時(shí)，控制器切換功能的時(shí)間不大于0.2s，不中斷過程控制，同時(shí)故障內(nèi)容會(huì)顯示在CRT 上。

系統(tǒng)調(diào)試結(jié)束后，去除臨時(shí)的短接線，恢復(fù)拆下的卡件、插頭、接頭、端子和蓋板等，整理試驗(yàn)記錄。全系統(tǒng)不停電考核，并準(zhǔn)備聯(lián)動(dòng)試車工作。

火災(zāi)報(bào)警和消防聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)完成后，由當(dāng)?shù)厥姓啦块T現(xiàn)場(chǎng)檢查驗(yàn)收并頒發(fā)證書。接地防雷系統(tǒng)也是如此，這是辦理工程機(jī)械竣工和生產(chǎn)投用的前提。

常見故障及處理方式見表1。

表1 儀器常見故障及處理方式

6 結(jié)語

儀表系統(tǒng)試驗(yàn)是儀表專業(yè)施工的最后一道工序，也是建設(shè)單位與施工單位進(jìn)行中間交接的過程。根據(jù)項(xiàng)目管理模式，合理規(guī)劃儀表和自動(dòng)化專業(yè)管理策略及界面并組織實(shí)施；然后按照規(guī)范和設(shè)計(jì)技術(shù)文件要求，完成儀表設(shè)備和電纜線路的安裝工作，為儀表的單校和系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試打好基礎(chǔ)。DCS 系統(tǒng)控制設(shè)備安裝在現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜室，儀表聯(lián)調(diào)及裝置聯(lián)動(dòng)試車可在現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜室操作；生產(chǎn)裝置的正常生產(chǎn)操作設(shè)在中控室，通過自控系統(tǒng)和儀表實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。儀表及控制系統(tǒng)作為生產(chǎn)裝置的“神經(jīng)系統(tǒng)”，隨時(shí)感知?jiǎng)釉O(shè)備運(yùn)行情況及工藝參數(shù)變化并及時(shí)上傳，由“神經(jīng)中樞”（CCR）匯總和處理信息并發(fā)出報(bào)警、調(diào)節(jié)和聯(lián)動(dòng)等指令，確保合資擴(kuò)建項(xiàng)目生產(chǎn)裝置的平穩(wěn)投產(chǎn)、運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效益。