石油化工自控仪表安装调试及质量控制探究

帕哈里丁·玉素甫

（中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司塔西南勘探开发公司，新疆 泽普 844804）

0 引言

在石油化工事业飞速发展过程中，自控仪表在石油化工行业的应用范围逐步扩大，并对油田自动化水平产生着日益显著的影响。受石化产品特殊性质影响，石油化工企业在生产过程中存在极大的燃爆风险，一旦控制不到位，就会导致石油化工生产现场发生安全事故，造成严重损失。而自控仪表的安装应用，有助于提高生产环境控制水平，保障石油化工产品生产安全性。因此，探究石油化工自控仪表安装调试及质量控制具有非常突出的现实意义。

1 石油化工自控仪表结构

以自控仪表DCS 为例，DCS 是面向过程自动化应用的分布式控制仪表，应用多重隔离、全冗余的可靠性设计理念，保障系统长期运行。自控仪表DCS 以工业以太网和现场总线构架，集成石油化工现场智能设备，促使现场智能仪表设备、资源管理系统、控制系统之间信息无缝传输，仪表结构如图1 所示。

图1 自控仪表DCS 结构

根据石油化工生产要求，自控仪表DCS 的运行参数见表1。

表1 自控仪表DCS 运行参数

在石油化工自控仪表安装调试时，技术人员可以根据表1 要求进行操作。

2 石油化工自控仪表安装调试流程

2.1 安装流程

根据图2，在自控仪表DCS 安装前，技术人员应确定电气完备，吸尘器、空调机均准备齐全，且现场环境温湿度、空气洁净度均与自控仪表安装运行要求相符，确保环境静电放电抗扰度符合IEC61000-4-2 的相关要求，且射频电磁场辐射抗扰度符合IEC61000-4-3 的相关要求[1]。

图2 石油化工自控仪表安装流程

在前期准备完毕后，技术人员可以将兼具防潮性、防静电性的高50 cm 活动底板铺设到自控仪表DCS 安装位置，并对盘柜底座进行磨平，去除棱角、毛刺等干扰底座运行稳定性的问题。随后借助膨胀螺栓，将盘柜底座安装到活动底板上，完成基础处理。

在完成基础处理后，技术人员可以根据相关安装标准以及自控仪表DCS 对接地性能的要求，在本质安全接地、系统直流工作接地的基础上，进行安全保护接地、交流电源保护接地。其中本质安全接地、直流工作接地需要以接地电阻值≤1 Ω 为标准；安全保护接地、交流电源保护接地需要以接地电阻值4 Ω 为标准，最终将安全保护接地接入整个工程接地网，进一步提高自控仪表安装安全性。

在接地系统安装后，可以根据I/O（输入输出）接口柜的位置进行槽钢处理，平整槽钢表面，并去除锈迹，全程利用水准仪精准测量，控制槽钢水平方向最大误差≤1 mm/m。在槽钢表面处理完毕后，可以将一层厚5 mm 的绝缘橡胶板铺设到槽钢表面。进而将自控仪表盘成排安装到绝缘橡胶板上，确保自控仪表盘垂直方向最大偏差≤1.5 mm/m，水平方向最大偏差≤1 mm/m，且相邻2 个自控仪表盘顶部高度（含接缝位置）最大偏差≤2 mm，其他自控仪表盘之间顶部高度最大偏差≤5 mm，相邻2 个仪表盘之间缝隙小于等于2 mm。随后可以根据自控仪表操作要求，进行显示器、打印机的规范安装，并根据内部连线标准，进行电缆敷设，确保自控仪表正常运行。需要注意的是，在电缆敷设时，应有效区分系统屏蔽信号、非屏蔽信号，分开敷设强电缆与弱电缆，落实先强电缆后弱电缆的原则，依次排列电缆，并规范处理导电绝缘层与连接位置防潮，打造一个无强磁场的环境，尽可能减少自控仪表信号源、无信号源之间相互干扰。

2.2 调试流程

调试是弥补自控仪表安装阶段漏洞、确保自控仪表安全运行的关键步骤。石油化工自控仪表调试流程如图3 所示。

图3 石油化工自控仪表调试流程

1）在正式调试前，应全面了解自控仪表DCS 系统安装过程，确定仪表外部接线在调试全程处于脱开状态，同时应确定自控仪表盘柜、电缆的受电性能与绝缘性良好，在发现异常情况后及时处理，确保调试过程安全。在这个基础上，可以进行自控仪表总受电调试，以自控仪表总电源柜为对象，对每一个开关电源进行3 次及以上的调试。若在调试期间发现受电问题或电阻过高，应第一时间断开电源，重新开展调试，避免自控仪表模块被毁。重新调试期间，应先检查输出电路，在确定输出线路无误后，可以对输入电路进行检查；确定输入电路无误后，可以对线芯连接与规范相符情况进行检查；确定线芯连接无误后，对插入模件进行传动试验；确定插入模件无误后，可以带电检测自控仪表运行正常与否。若自控仪表可以在带电情况下正常运行，则可以对仪表软硬件进行调试。

2）在自控仪表硬件调试时，技术人员可以借助综合测试手段，对自控仪表硬件性能进行测试。在获得测试结果后，启动自控仪表设备内部自诊断功能，科学配置仪表硬件参数，并联动报警器、打印机，通电检查并调试仪表硬件。

3）在硬件调试完毕后，可以根据自控仪表运行要求，以数据核对的方式，结合设计图纸开展仪表软件冷态调试。完成冷态调试后，可以从程序设置、参数调整环节着手，全面调试仪表软件功能，确保仪表软件功能顺利实现。

4）在自控仪表软件调试后，可以借助单回路模拟实验方式，模拟多种信号，逐一检测自控仪表运行信号，确定相关信号均与设计标准相符。进而对仪表电压负载输出信号进行模拟，全面检查电压信号通道合理性、安全性。确认无误后，可以连通自控仪表热态系统与电源，借助检测仪表向整个仪表内输入模拟信号，完成自控仪表运行性能全面检验、调试。完成整体调试后，整理相关资料，进行交工验收。

3 石油化工自控仪表安装调试质量控制要点

3.1 控制材料

在石油化工自控仪表安装过程中，相应仪表材料种类繁多，对应市场来源复杂，质量良莠不齐，而材料质量对自控仪表质量具有直接的影响。在自控仪表材料入场前，应了解自控仪表材料市场内知名品牌以及质量标准，根据自控仪表安装时间有序安排材料入场，避免自控仪表材料进场不及时影响安装效率或者进场过早导致多数高精度部件在长期现场存储过程中发生损坏。同时在安装操作过程中，在外观检查的基础上，利用专业手段判定自控仪表材料质量，确保材料质量与仪表运行要求相符，避免材料质量问题出现。在确定材料包装外部无损坏、腐蚀、积水现象的基础上，技术人员可以对电缆保护层完整与否、材料外观完好与否、电缆盘是否被烧毁等问题进行检查，并将检查信息登记在册，为后期安装提供依据。在安装期间，也可以落实“边安装边检查”的方针，控制自控仪表材料质量。

3.2 规范接地

规范接地是石油化工自控仪表安全平稳运行的前提。为确定接地效果，技术人员应参考大地零基准带压点，根据自控仪表运行要求选择适宜的接地模式。因自控仪表运行电流较强，可以选择单独接地模式，保障电流在短时间内传导至地下，规避设备电流超出荷载的情况，并形成强烈屏蔽连接电，确保自控仪表屏蔽干扰信号的能力。单独接地模式下，可以选择镀锌管接地体，由接地体与接地总干线相连接，接地体周边浇筑混凝土，接地体上方铺设钢盖板，提高接地体承重能力。

3.3 科学安装

自控仪表DCS 的安装调试高度复杂，涉及技术要求多，对技术人员专业能力具有较高要求。因石油化工自控仪表连接管道流动介质具有易燃易爆、毒害性，对安装工艺要求较高。技术人员应在正式安装前进行黏结工艺（或焊接工艺）评定。通过评定后，严格根据工艺要求确定现场操作环境、材料以及材料外观。

在自控仪表安装过程中，应严格根据施工图纸与要求，结合自控仪表DCS 的特点进行安装，确保自控仪表DCS 接口、其他设备附件稳固连接，为自控仪表安全运行奠定基础。同时在安装过程中，应注重自控仪表外观、内部的良好保护，避免安装操作不当导致自控仪表受损。对于自控仪表连接的工艺管道，应全程贯彻美观与实用兼具的原则，保障工艺管道交叉半径，尽可能减少管道交叉敷设情况，并在工艺管道安装完毕后进行试压操作，通过试压后对工艺管道进行吹扫，杜绝管道腐蚀风险。

石油化工自控仪表的驱动能源为电能，电能使用阶段存在较多安全隐患，埋下了石油化工装置生产安全事故隐患。因此，应加强对电缆敷设质量的控制，确定电缆支架经过防腐处理，电缆桥架已完成全面清洁且底部无漏水孔，规避电缆邻近部位腐蚀或积水返潮引起的安全事故。

3.4 科学调试

调试是关系到石油化工自控仪表能否一次性投产成功的重要因素。受流动性作业模式影响，石油化工自控仪表调试人员调动频繁，调试环境无法确定，对自控仪表调试质量提出了较大的挑战。因此，在执行《石油化工仪表施工技术规程》（SH/T 3521）的基础上，应根据ISO9000、ISO10012 系列标准，从量值溯源着手，探究自控仪表调试规范方法。同时应根据石油化工自控仪表运行期间环境、人员、规范、材料、机器的使用要求，落实科学、兼容、实用、合理的方针，提前规划调试范围、调试等级、调试数量，突出重点，兼顾一般，确保自控仪表调试效果。在这个基础上，调试工作人员应做好工作记录，一旦发现问题，进一步展开分析，在一定期限内纠正，形成调试闭环控制，确保自控仪表调试质量。比如，在静态调试过程中，应先进行受电检测，结合规范着重检查绝缘电阻，并对系统供电电源进行若干次切换试验，判定自控仪表DCS 中央处理器、模件是否正常，一旦发现某一部位受电故障，则需要第一时间切断电闸进行问题溯源处理；再如，在自控仪表动态调试期间，电动调节系统无法正常问题较为常见，直接原因是电源不匹配，而电源不匹配与自控仪表电源接地而电动调节阀门未接地具有较大关系，面对上述问题，可以将隔离器悬空电源增设到电动调节系统内，并对电动调节信号进行隔离处理，顺利接触故障。

4 结语

在石油化工自控仪表应用前，应梳理操作流程，确定仪表安装位置，并对仪表安装环境进行检查。确定仪表安装环境无误后，可以逐一安装仪表支架、仪表用管路、电管、电气线路、电缆等。在自控仪表安装完毕后，可以根据回路信号检测结果，进行接地电源测试以及软硬件调试，确保自控仪表运行参数与石油化工生产环境相适应，充分发挥自控仪表优势，为石油化工生产工作的安全平稳推进提供保障。