一体化集成装置标准化电气安装与调试方法研究

2021-04-03李保全庄磊周红杰

中国设备工程 2021年18期

李保全，庄磊，周红杰

（长庆油田分公司机械制造总厂，陕西西安 710201）

一体化集成装置是指有机结合机械、电子、自控、信息等技术，对常规中小型站场或大型站场中工艺单元的全部或部分功能进行高度集成、优化设备配置与布局，各功能单元自成系统的一类装置。因各类一体化集成装置的功能多样、自动化程度高、使用便捷和调拨灵活，所以在油气田生产和管理中广泛使用。电气安装、调试作为一体化集成装置制造过程中的重要工序，其施工标准和质量决定了装置电控系统的运行效果，影响了机械系统的功能实现。根据在一体化集成装置电气安装、调试、运行和售后服务中发现的问题，结合各类一体化集成装置的功能特性，从一体化集成装置电气安装工序、工艺标准和检验规则等方面进行了详细的阐述，提出一体化集成装置的电气安装、调试相关技术建议。

1 一体化集成装置电气安装与调试的重要性

在一体化集成装置投运前，必须做好电气安装、电气调试和相应的检验工作，才能实现整个装置的功能。在外购材料进入生产环节前必须进行复验，防止不合格产品或转运中损坏的产品流入。在电器安装和电气调试时严格执行安全技术操作规程，保障施工人员安全。电气安装和电气调试应该按照合理的工序进行，避免因工序的交叉造成施工等待过长，以及因应检验不及时、不到位造成返工。针对不同电气仪表和电气设备的特性，应选择合适的安装和调试方法，满足数据采集和电气控制要求。加强电气电气安装、调试和检验过程的质量控制，通过质量管理工具进行生产质量记录，便于对质量问题进行溯源分析。

2 电气安装方法

2.1 安装前的准备

从事电气作业人员应持电工特种作业操作证。从事焊接作业人员应持焊接与热切割特种作业操作证。安装前准备好施工技术文件，确认电气元件的相互连接关系、作用以及安装的技术要求。选择适当的装配工作地点，准备好必要的设备、仪表、工具和装配时所需的电气元件、电缆、接线端子及线号管等。在选择工作场地时，应注意设备对环境的特殊要求，如防尘、防磁、防辐射和防静电等。安装的电气元件及配件均应具有产品合格证。应对易损元件进行仔细检查测试，确定各功能完好后再进行安装。编制电气安装调试记录表，表中应包含装置的名称、型号、编号、工序名称、工序内容、施工要求、检验人员、检验结论和检验日期等信息。

2.2 安装仪表设备

安装仪表设备时应按设计文件核对其位号、型号、规格、材质和附件，安装位置和流程方向符合工艺技术要求。按照设计文件安装跨接线，先将法兰的电气接触面打磨平整，除去金属氧化膜，清除毛刺和脏物，然后在接触面上均匀地涂上一层0.1～0.2mm厚的导电膏，最后紧固好螺栓。按照设计文件安装接地线，接地线两端应安装接线端子后与螺栓连接，其中一端连接仪表接地螺栓，另一端连接接地排，先将接地排的电气接触面打磨平整，除去金属氧化膜，清除毛刺和脏物，然后在接触面上均匀地涂上一层0.1～0.2mm厚的导电膏，最后紧固好螺栓。

2.3 敷设电伴热带

电伴热带施工环境温度不宜低于-10℃。施工前应检测电伴热带的绝缘电阻，电伴热带的导体与金属护套及屏蔽层之间的绝缘电阻不应小于500MΩ。然后按照设计文件布置电伴热带。固定电伴热带时，应将电伴热带安装在管道、阀门、三通、引压管、孔板、泵、水位器、法兰、弯头和过滤器等，安装方法应符合16S401的有关规定；使用玻璃纤维胶带将电伴热带固定在管道和设备上；安装电伴热带要充分考虑管道附件和设备拆卸的可能性，确保电伴热带不被损坏；电伴热带安装时均有最小弯曲半径要求，一般弯曲半径不应小于其厚度的5倍。电伴热带起始端接入防爆电源接线盒，其导线在接线盒内与电源线相连接，金属保护层与接地端子连接。电伴热带之间的连接应通过专用的直通（二通）接线盒、T型（三通）接线盒。电伴热带末端使用防爆终端接线盒密封。截口按产品使用说明制作，并用704硅橡胶加固密封。检查电伴热带无破损、过度弯折、缠绕错误等现象，检测电伴热带绝缘电阻合格。检查合格后用铝箔压敏胶带沿着电伴热带走向进行全面粘贴覆盖。保温制作完毕后，再次测试电伴热带的绝缘电阻，确保电伴热带完好。按照设计文件安装接地线。在电伴热带敷设区域的保温层外面粘贴安全警示标识。

2.4 安装配电箱、接线箱

根据配电箱、接线箱的外形尺寸制作支架，根据其螺栓孔形位尺寸钻支架孔。对支架外表面除锈达Sa2.5级，其防腐涂层干膜总厚度不小于200μm。对支架进行除锈、喷漆。将支架焊接至一体化集成装置橇座上的指定位置，用螺栓把防爆接线箱固定在支架上。按照设计文件安装接地线，接地线一端连接配电箱、接线箱的接地螺栓，另一端连接接地排，先将接地排的电气接触面打磨平整，除去金属氧化膜，清除毛刺和脏物，然后在接触面上均匀地涂上一层0.1～0.2mm厚的导电膏，最后紧固好螺栓。

2.5 布置电缆护管

布置电缆护管应将动力电缆和信号电缆隔离开。根据所用仪表或电器的安装位置测量长度，并截取所需钢管。将钢管加工螺纹，并除去钢管截口处内壁的毛刺。用防爆穿线盒将加工好螺纹的钢管（除立管）依次连接好，连接好的钢管应布置在一体化集成装置橇座上指定的位置。护管的排布应遵循不与容器、管线、机械活动部件发生干涉的原则，且不应干扰保温层、机械部件的拆卸更换。电缆护管与接线盒、穿线盒应采用螺纹连接，螺纹有效啮合部分不应少于5扣，螺纹连接处应涂导电膏。将确定好位置的钢管用U型卡座固定在一体化集成装置橇座上，卡座摆放整齐，且保证U型螺栓与钢管径向垂直，其数量宜足够稳固钢管。焊接U型卡座，除去焊渣。用U型螺栓将钢管固定在U型卡座上。制作立管，根据防爆穿线盒的位置焊接立杆和U型卡座，立杆和U型卡座的位置要确保立管垂直于一体化集成装置橇座。焊接完毕后除去焊渣。用U型螺栓将立管固定在U型卡座上。当电缆护管进入配电箱、接线箱时，应安装防爆密封管件，并应充填密封。

2.6 敷设电缆

敷设电缆时的环境温度不应低于下列温度值：塑料绝缘电缆0℃，橡皮绝缘电缆-15℃。敷设时应将动力电缆和信号电缆隔离开。根据电气仪表、设备所用的电缆规格、数量及长度截取电缆，电缆中间不应有接头，但可根据需要设置接线箱或接线柜。先检测截取电缆的质量，绝缘电阻不应小于5MΩ，每根独立的电缆不得断路。再将电缆穿入电缆护管，引至对应的电气仪表、设备端的出口处。最后检测穿出电缆的质量，绝缘电阻不应小于5MΩ，每根独立的电缆不得断路。将电缆穿入防爆挠性连接管，再将防爆挠性连接管一端紧固至电缆护管出口处，另一端通过防爆电缆密封夹紧接头与电气仪表、设备连接，并夹紧电缆。按设计图纸制作线缆标识，标识应正确、字迹清晰且不易褪色。接线前再次检测待接线缆的质量，合格后方可接线。

对电气仪表、设备进行接线的方法及要求：线缆与端子排或螺栓连接因均匀牢固、导电良好；接线盒、接线箱或接线柜内的线缆排布整齐；多股芯线端头宜采用接线端子，线缆与接线端子的连接应压接。

3 电气调试方法

3.1 调试前的准备

调试人员要掌握急救触电人员的方法，并能进行实际操作。调试人员应使用绝缘良好的电工专用工具。进行调试工作应劳保上岗，要求2人及以上共同配合作业。清除电动机和泵周围妨碍运转的物体，泵应提前盘活。与调试工作有关的设备上，应挂上警告指示牌，如“当心触电”“禁止合闸”等。先连接电机和启动柜间的电缆（U、V、W及GND），连接轴流风机和启动柜间的电缆（U、V、W及GND），再将配电柜的电源（U、V、W及N）接入启动柜，然后连接控制机柜和一体化集成装置防爆接线箱之间的电缆，最后将配电柜的电源（220V）接入控制机柜断路器。检查所有回路和电气设备的绝缘完好，绝缘电阻符合设计文件和产品技术文件的要求，检查供电电压平稳。准备好调试电脑和程序。送电前由调试负责人对所有接线、仪表、工具、被调试设备、安全用具及措施进行全面复查。调试过程中各个岗位联系畅通，操作人员应坚守岗位，准备随时紧急停车。

3.2 调试电气仪表

在送电时，应先送主电源，然后送操作电源。在断电时，应先断开操作电源，然后断开主电源。数字式显示仪表的示值应清晰、稳定，在测量范围内的误差应符合仪表准确度的规定。用控制器或上位机等调试装置读取电气仪表的数值或状态的方法及要求：温度变送器、压力变送器、差压变送器和可燃气体探测器等的数值稳定，在测量范围内的误差应符合仪表准确度的规定；电热液位计、磁致伸缩液位变送器、静压液位计、雷达液位计和流量计等的数值稳定，在测量范围内的误差应符合仪表准确度的规定；自动液位浮球控制器、音叉限位开关和火焰探测器等的状态正确、稳定。

3.3 调试泵

在送电时，应先送主电源，然后送操作电源。在断电时，应先断开操作电源，然后断开主电源。调试人员应避开动部件的运动方向。利用启动柜启动泵，查看电机、轴流风机和泵是否启动，且保证转向正确，无异常响声。当电机达到正常转速时即可停泵，泵运行时间不得超过15s。

通过变频器驱动的泵进行调试的方法：若工频状态下泵正转，变频状态下泵反转，则需要将启动柜的进线（U、V、W）中的任意两相交换，还需要将电机出线（U、V、W）中的任意两相交换，交换后再次测试。若工频状态下泵反转，变频状态下泵正转，则需要将启动柜的进线（U、V、W）中的任意两相交换，还需要将电机出线（U、V、W）中的任意两相交换，交换后再次测试。若工频状态下、变频状态下泵均反转，则需要将电机出线（U、V、W）中的任意两相交换，交换后再次测试。

3.4 调试电动控制阀

在送电时，应先送主电源，然后送操作电源。在断电时，应先断开操作电源，然后断开主电源。将所有电动控制阀的工作模式设置为“本地”，分别手动控制开关型电动控制阀的开和关，以及手动控制调节型电动控制阀的开度，各功能均应实现。将所有电动控制阀的工作模式设置为“远程”，用上位机等调试装置给定PLC或RTU指令，分别控制开关型电动控制阀的开和关，以及控制调节型电动控制阀的开度，各功能均应实现。执行机构的机械传动灵活，应无松动和卡涩现象。用上位机等调试装置读电动控制阀的状态，开、关位置状态正确。

3.5 调试其他电气设备

在送电时，应先送主电源，然后送操作电源。在断电时，应先断开操作电源，然后断开主电源。用控制器或上位机等调试装置控制电磁阀的开闭功能。用自动燃烧器控制加热炉水温，水温应保持在设定范围内。在协议箱或上位机设置控制参数，远程控制流量计并读取数值。用配电箱上的开关或按钮控制一体化集成装置上的电气设备,开关或旋钮应灵活、可靠、无卡阻，配电箱上的电压表、电流表和指示灯等显示正确。未提到电气设备的调试，应保证其运行安全和功能实现。

4 检验验收要求

4.1 电气安装检验

对一体化集成装置的电气仪表、设备做必要的电气安装检验。电气仪表、设备的型号、规格符合设计要求。检验电伴热带的敷设方法应符合16S401图集的有关规定。检测电伴热带的质量时，使用500V的兆欧表，测量电伴热带的导体与金属护套或屏蔽层之间的绝缘电阻，摇试时间持续1分钟以上，绝缘电阻应不小于500MΩ。配电箱、接线箱支架的焊接应牢固，焊缝应平滑无毛刺，支架与箱体的接触面应保证平整。电缆护管布置整齐，一体化集成装置橇座上的钢管与其对应的橇座边平行，立管垂直于橇座。检测电缆的质量时，应进行外观检查和导通检查，并应用直流500V兆欧表测量绝缘电阻，100V以下的线路采用直流250V兆欧表测量绝缘电阻，其阻值不应小于5MΩ，每根独立的电缆不得断路等。检测电缆的绝缘电阻时，必须将已连接的仪表设备及部件断开。

4.2 电气调试检验

对一体化集成装置的电气仪表、设备做必要的电气调试检验。温度变送器、压力变送器、差压变送器和可燃气体探测器的采集值在控制器或上位机等调试装置显示准确、稳定。电热液位计、磁致伸缩液位变送器、静压液位计和雷达液位计的本地显示值和控制器或上位机等调试装置显示值准确、稳定。自动液位浮球控制器和音叉限位开关能够强制切换应急流程。

流量计的本地显示值与协议箱和上位机等调试装置显示值准确、稳定，能够远程控制流量计。控制器或上位机等调试装置显示火焰探测器的监测状态正确，且数据稳定。泵启停平稳无异常响声，泵的转向与标识一致。控制器或上位机等调试装置显示泵的启停状态正确。电动控制阀的本地、远程和停止功能正常，故障状态正确。开关型电动控制阀的开关状态在上位机等调试装置显示正确，调节型电动控制阀的开度在控制器或上位机等调试装置显示准确、稳定。控制器或上位机等调试装置正常控制电磁阀的开闭。燃烧器能够自动点火和熄火，可独立控制加热炉的温度在一定的范围，其状态显示正确。