浅谈炼化装置DCS/ESD系统检修升级改造

王金勇

中国石化集团第十建设公司 山东淄博 255438

浅谈炼化装置DCS/ESD系统检修升级改造

王金勇

中国石化集团第十建设公司 山东淄博 255438

目前国内许多炼化装置都运行多年，过时的控制系统对现代化要求很高的生产装置和大型压缩机来说已经极不对称，对这些老系统进行全面改造，满足装置及机组设备的长满优运行,成了当务之急。本文从施工角度浅谈炼化装置DCS/ESD系统检修升级改造。

DCS ESD 升级改造 施工

1 概述

目前国内许多炼化装置都运行多年，而控制系统一般设计生命周期为12～15年，所以系统控制器经常出现一些问题，如系统运行缓慢、历史数据不能调用、操作站重启速度慢等。网络连接出现松动、腐蚀、脱落变化，干扰增加，设备散热不畅等会使DCS系统稳定性降低。同时，部分设备老化严重，过时的控制系统对现代化要求很高的生产装置和大型压缩机来说已经极不对称，不能实现机组及装置安全性和可靠性达到最优。尤其是在石油化工生产中，装置大都具有高温、高压、易燃、易爆、工艺连续性强、复杂性高、安全要求高等特点，对这些老系统进行全面改造，满足装置及机组设备的长满优运行,成了当务之急。本文以大连西太平洋DCS/ESD系统改造工程为例，从施工角度简述炼化装置DCS/ESD检修升级改造。

2 大连西太平洋DCS/ESD系统改造工程实例

2.1 DCS系统的改造

大连西太平洋石化聚丙烯装置使用的原DCS系统为Honeywell TDC3000控制系统，系统改造前配置图如图1所示。

该装置US操作站原配显示器和操作员键盘都已老化，触摸屏及消磁功能灵敏度也已降低甚至损坏。而且US操作站上的备件如显示器，触摸屏，驱动器，处理器等都是专用的，无法在一般市场上采购，交货期长。而且它们的价格相当昂贵，随着时间的推移，这些部件的价格会越来越贵，甚至出现短缺。系统使用成本和维护费用将大大提高。另外原来的US操作站技术落后，人机界面不友好，维护复杂。Honeywell已经推出技术先进、性能强大、安全可靠、基于WINDOWS XP平台的GUS操作站替代因此本次改造将US操作站升级为工作在WINXP平台下性能先进的GUS操作站。

APM控制器从推出至今已有二十多年的时间了，无论从硬件的性能，以及软件的功能上来讲，都落后于HPM高性能过程管理站，而且价格要高于HPM，供货期长达16周以上，而且供货难度越来越大。此次改造将APM升级为HPM的下一代产品HPM。本次DCS系统升级主要内容包括：

（1）将系统软件由R640升级为R681；

（2）APP节点硬件平台更换；

（3）将现有的6台US操作站升级为6台最新版本的GUS操作站，GUS软件版本为R410；

（4）冗余APM控制器升级为HPM 。

这样的系统升级方案优点包括：项目工期短（一周时间）、无风险（控制方案不变、只是版本升级）；保护投资（利用原有设备）；工程实施安全可靠（实施本升级方案步骤稳妥可靠）；系统性能、可靠性提高（版本升级）。

系统改造后配置图（见图2）。

2.2 ESD系统的改造

大连西太平洋催化装置系统现状：ESD系统采用天津协力的PLC或沈鼓配套的PLC实现。机组控制系统采用DCS、单回路调节器、PLC实现。轴系仪表原来用的是Bentely3300，卡件布置也比较满。维护成本大，稳定性差。这样的控制系统现状对现代化要求很高的大连西太平洋炼化装置来说极不相称，不能实现机组及装置安全性和可靠性达到最优。

本次改造采用了TRICON TS3000系统，把旧系统全部拆除。系统改造后的体现了以下优势：

（1）TS3000将机组调速(505)、防喘振、性能控制、超速保护、机组联锁等功能集中到一套系统中，提升了控制水平。

（2）TS3000系统软、硬件取得了TUV AK6安全认证，可靠性达 99.999%，是一套可靠性、可用性的系统。

（3）TMR 系统结构专业的机组控制软件、快速的系统扫描时间（100ms内），大大降低机组的误停车率，使机组的运行更稳定、更节能。

（4）开放的单一软件平台，使仪表人员，操作人员更易于学习掌握系统组态、诊断、操作等功能，节省维护和维修成本。

（5）TS3000使机组实现0～100%全范围速度自动可调，速度波动通过DEH 改造，精度可达0.05%。

（6）TRICON ESD系统由三重化硬件结构组成，这样可使其尽可能与现场靠近，并对三总线表决与驱动现场的最终输出间可能发生的任何错误进行检测和补偿。

3 施工准备

炼化装置DCS/ESD检修升级改造与新建装置新系统安装施工相比有着时间短的特殊性。在过去类似工程中，大多数施工单位只在施工阶段才到位开始做施工准备，这样会造成施工单位很被动。施工单位如果准备不足，在很短的检修时间内对装置和机组联锁的核心内容掌握不透，发现不了问题，很多方面只能在业主和厂家的配合下进行施工，不能发挥施工单位的优势。

在大连西太平洋炼化装置系统改造前，我们就进入装置区，和业主、设计一起对系统升级改造方案、安装材料、安装方式等进行确认，并统计相应的材料是否统计齐全，并配合业主提出检修期计划。

检修期间ESD/DCS改造升级是一项关键的工作，施工单位应尽早参与工程的前期策划和设计工作，特别是系统组态和系统出厂测试FAT。只有这样才会在施工阶段从容的做好各种工作。这个阶段对于施工单位一定要做好前期准备工作如技术、人员、机具、策划等。

在大连西太平洋炼油装置停车检修前，我们把仪表槽盒和穿线管安装完，预制了大量的穿盘线，预制好仪表盘基础，机柜拆除、安装方案等准备工作。

4 施工阶段

在升级改造的施工阶段，施工单位要首先根据大连西太平洋炼油厂下发的检修计划、设计的图纸、厂家提供的资料，提前看图纸、查阅旧图纸、熟悉现场，了解施工特点，全面掌握施工工程量，然后由技术负责人尽快编制施工组织设计，根据施工组织设计开展工作。施工单位要发挥主动性，起到带头人的作用，以自己的工作推动整个系统改造升级工程向前进展。

系统改造升级大多是在装置停车检修期间进行，工期一般都在30d以内，有的工期在15d以内。工期相当紧，工程量又很大。所以编制一个可行的施工组织设计至关重要。系统改造升级施工组织设计必须包括以下3部分：

（1）系统改造升级详细的作业进度计划

编制详细的作业进度计划是工程中的关键。在大连西太平洋炼化装置检修前，我们根据检修计划统计出所有检修期间的工程任务量，根据工程任务量并考虑施工特点和施工工期做了一份可行的详细进度计划。在编制计划时，我们仪表专业讨论多次后，又和工艺安装专业对接多次，结合施工内容的特点，找出施工难点。对于施工难点要给予关注，确保施工计划的可行性。施工时要严格按计划进行，对于没按计划完成的要引起重视，搞清没完的原因并制定相应措施以确保工期。

（2）编制主要技术方案

根据大连西太平洋炼化装置系统改造升级工程的施工内容，编制确实可行的主要施工技术方案如：《电源、接地系统电缆敷设》、《电缆预制、安装、测试确认》、《I/O 通道测试确认》、《逻辑离线测试确认》、《DCS/ESD改造端子柜拆线施工技术方案》、《DCS/ESD改造端子柜接线施工技术方案》、《仪表回路测试》、《逻辑在线测试》。在停车检修前，所有方案全部经业主审批完。

（3）劳动力需求计划、施工责任划分

一个好的施工进度计划固然重要，但劳动力责任划分和需求计划也很关键。在大连西太平洋装置系统改造升级过程中，我们特别注意提高职工的施工积极性和责任心，让管理人员知道先干什么，后干什么，多少人干，如何干，需要哪些专业配合，何时配合以及如何配合。根据具体的工程量和施工时间落实分几个块区，需要几个技术员，几个有经验的工程员，几个年轻的技术员。并考虑到检修期间，技术员能否都忙过来。现在施工要求严格，必须每项工作都要落实到位，检查验收到位，才可以确保工程万无一失。如果技术员力量配备不够，将导致技术员手忙脚乱、丢三拉四，工作做不到位。使整个施工队伍没有信心，领导着急、发火，技术员委屈等等一些被动局面出现。

5 施工中的注意事项

鉴于大连西太平洋装置DCS/ESD检修升级改造工程的特点，要特别注意以下方面：

（1）施工管理人员一定要对施工图纸、技术资料、安装范围非常熟悉,对仪表设备、材料、施工过程全范围管理,并进行各专业协调。要求技术管理人员要有较深厚的专业基础、较强的责任心和协调能力,对工艺有一定的了解并有一定的仪表维护经验,对系统相当熟悉。

（2）做好技术、人员和机具准备，作出可行的系统改造施工组织设计、施工技术方案、劳动力需求计划和调试人员分组分工计划、做好各种技术交底和测试表格等、建立仪表施工台账（材料、未完事项等）。

（3）由于装置的系统改造工作时间短、工程量大、再加上仪表许多拆除工程为保护性拆除，从现场至控制室的电缆需要再次使用，因此在拆除前的施工单位的仪表技术人员及现场施工人员的准备工作必须充分、细致，与甲方的技术人员必须协调好，提前把利旧的仪表电缆做好标识（原标号保留），根据原图纸与新图纸对照，查看落实哪些电缆的位置需要改变及哪些电缆的电缆长度不够并做好记录。

（4）由于系统改造工作需要在装置停车后才能开始，整个施工工序包括电缆拆除、标识、机柜操作台拆除、运输、基础拆除、基础制作安装（提前预制）、DCS机柜操作台安装、接线及联校，房屋吊顶、机柜间操作间装修等工程，故工仪表施工周期短，工程量较大，施工过程中潜在的不可预见因素较多，要制定严格的施工技术方案。仪表调试期间，要把握主动，多做工作，赢得业主信任。

（5）DCS设备的内部安装接线和调试在功能调试和系统联调过程中，不能仅仅是施工单位和厂家的事情，用户工艺操作人员一定要参加，仪表自控人员一定要参加。对发现问题和以后运行维护有很大的好处。

（6）系统上电以前，特别要做好UPS的电压波形、频率和接地的检查，还要检查DCS板卡开关的设置，最好由工程师负责这项工作。曾经发生过因供电电压超高烧坏多块电源卡和设备的情况，也有因板卡插错位置而烧坏的事故。美国、日本、西欧的设备电源一般用110V，中国要求220V，现在的DCS有的加了110V和220V切换开关，有的因供货不注意，又没有仔细检查，把220V加到110V的设备上造成损坏。

（7）当把现场信号线接到DCS端子以前，一定要测量其绝缘电阻和检查有无异常干扰信号，尤其在装置施工尚未结束前，曾因为引进了电焊机或电气的强干扰信号而烧坏过安全栅、模块，因为一次表的接地烧坏保险的事也曾经发生过。硬件测试过程中，所有备件都必须经过全面检查，保证其完好的备用状态。

6 装置开车

在装置开车阶段作为施工单位要配合好开车，配合开车的目的就是按照业主开车生产的要求，为开车生产提供必要的人力、物力及机具资源及可靠的技术支持，创造有利于开车生产的条件，为开车生产保驾护航，也是对自己施工水平是否达标的检验。

大连西太平洋装置系统升级改造项目成立了开车小组，成立由项目部负责人和精选的承担该工程施工的有经验、责任心强的技术工人和管理人员组成的保运队，承担开车生产跟踪保运服务任务。由保运队负责人组织对所有开车生产跟踪保运服务人员进行技术和安全交底，同时请业主有关人员就生产厂内有关要求对开车生产服务人员进行交底。对于系统改造配合开车小组，主要分室内室外两部分。室内部分由调试技术员在室内操作台和工艺操作人员一起监控流程画面，根据开车流程看相关数据是否在规定范围内。室外有调试人员，室内室外通过对讲机保持联系。因为在前期调试阶段，始终以我们调试为主，对系统和室内线路等等都很熟，处理问题迅速。所以在开车阶段，如发现问题，通知室外调试人员和业主人员一起及时处理。施工单位在配合装置开车时要注意以下方面：

（1）各方签字认真做好开工条件确认，开车时做好原始记录。

（2）对用户发现的涉及安装质量的问题进行分析，不隐瞒、不护短。对不合理处及时整改严把施工质量关、确保检查无误，检查认真、仔细、严格、查出的问题全部解决后方可进行下一步工作。

（3）做好开工方案会审、组织开工人员培训、特别是系统改造后和以前控制方案或操作不一样的地方、防误操作。

（4）加强装置与系统之间，装置上、下工序之间的相互联系和沟通。现场与操作室之间的相互联系必须保持畅通。

（5）如果发现某个信号有问题，要先让业主工艺人员开工作票，确认是否有联锁，应解除联锁后，方可处理问题。

7 结束语

通过大连西太平洋装置的系统升级改造项目总结如下：系统升级改造与新建项目的主要区别是时间短、任务量大。最大的难点是部分旧电缆和旧设备的重新利用。系统升级改造的关键是做好前期的准备工作和确保系统改造升级组态准确无误。项目成功的关键在于对系统全面深入的了解、对工艺的洞悉以及对关键节点的把握。周密可行的实施计划，科学严格的项目管理，保证项目实施的各个环节始终处于控制之中，直至系统开车成功。

TE682

B

1672-9323（2012）02-0066-03

2012-01-12）