王金勇

中國石化集團(tuán)第十建設(shè)公司 山東淄博 255438

淺談煉化裝置DCS/ESD系統(tǒng)檢修升級改造

王金勇

中國石化集團(tuán)第十建設(shè)公司 山東淄博 255438

目前國內(nèi)許多煉化裝置都運(yùn)行多年，過時的控制系統(tǒng)對現(xiàn)代化要求很高的生產(chǎn)裝置和大型壓縮機(jī)來說已經(jīng)極不對稱，對這些老系統(tǒng)進(jìn)行全面改造，滿足裝置及機(jī)組設(shè)備的長滿優(yōu)運(yùn)行,成了當(dāng)務(wù)之急。本文從施工角度淺談煉化裝置DCS/ESD系統(tǒng)檢修升級改造。

DCS ESD 升級改造 施工

1 概述

目前國內(nèi)許多煉化裝置都運(yùn)行多年，而控制系統(tǒng)一般設(shè)計生命周期為12～15年，所以系統(tǒng)控制器經(jīng)常出現(xiàn)一些問題，如系統(tǒng)運(yùn)行緩慢、歷史數(shù)據(jù)不能調(diào)用、操作站重啟速度慢等。網(wǎng)絡(luò)連接出現(xiàn)松動、腐蝕、脫落變化，干擾增加，設(shè)備散熱不暢等會使DCS系統(tǒng)穩(wěn)定性降低。同時，部分設(shè)備老化嚴(yán)重，過時的控制系統(tǒng)對現(xiàn)代化要求很高的生產(chǎn)裝置和大型壓縮機(jī)來說已經(jīng)極不對稱，不能實現(xiàn)機(jī)組及裝置安全性和可靠性達(dá)到最優(yōu)。尤其是在石油化工生產(chǎn)中，裝置大都具有高溫、高壓、易燃、易爆、工藝連續(xù)性強(qiáng)、復(fù)雜性高、安全要求高等特點(diǎn)，對這些老系統(tǒng)進(jìn)行全面改造，滿足裝置及機(jī)組設(shè)備的長滿優(yōu)運(yùn)行,成了當(dāng)務(wù)之急。本文以大連西太平洋DCS/ESD系統(tǒng)改造工程為例，從施工角度簡述煉化裝置DCS/ESD檢修升級改造。

2 大連西太平洋DCS/ESD系統(tǒng)改造工程實例

2.1 DCS系統(tǒng)的改造

大連西太平洋石化聚丙烯裝置使用的原DCS系統(tǒng)為Honeywell TDC3000控制系統(tǒng)，系統(tǒng)改造前配置圖如圖1所示。

該裝置US操作站原配顯示器和操作員鍵盤都已老化，觸摸屏及消磁功能靈敏度也已降低甚至損壞。而且US操作站上的備件如顯示器，觸摸屏，驅(qū)動器，處理器等都是專用的，無法在一般市場上采購，交貨期長。而且它們的價格相當(dāng)昂貴，隨著時間的推移，這些部件的價格會越來越貴，甚至出現(xiàn)短缺。系統(tǒng)使用成本和維護(hù)費(fèi)用將大大提高。另外原來的US操作站技術(shù)落后，人機(jī)界面不友好，維護(hù)復(fù)雜。Honeywell已經(jīng)推出技術(shù)先進(jìn)、性能強(qiáng)大、安全可靠、基于WINDOWS XP平臺的GUS操作站替代因此本次改造將US操作站升級為工作在WINXP平臺下性能先進(jìn)的GUS操作站。

APM控制器從推出至今已有二十多年的時間了，無論從硬件的性能，以及軟件的功能上來講，都落后于HPM高性能過程管理站，而且價格要高于HPM，供貨期長達(dá)16周以上，而且供貨難度越來越大。此次改造將APM升級為HPM的下一代產(chǎn)品HPM。本次DCS系統(tǒng)升級主要內(nèi)容包括：

（1）將系統(tǒng)軟件由R640升級為R681；

（2）APP節(jié)點(diǎn)硬件平臺更換；

（3）將現(xiàn)有的6臺US操作站升級為6臺最新版本的GUS操作站，GUS軟件版本為R410；

（4）冗余APM控制器升級為HPM 。

這樣的系統(tǒng)升級方案優(yōu)點(diǎn)包括：項目工期短（一周時間）、無風(fēng)險（控制方案不變、只是版本升級）；保護(hù)投資（利用原有設(shè)備）；工程實施安全可靠（實施本升級方案步驟穩(wěn)妥可靠）；系統(tǒng)性能、可靠性提高（版本升級）。

系統(tǒng)改造后配置圖（見圖2）。

2.2 ESD系統(tǒng)的改造

大連西太平洋催化裝置系統(tǒng)現(xiàn)狀：ESD系統(tǒng)采用天津協(xié)力的PLC或沈鼓配套的PLC實現(xiàn)。機(jī)組控制系統(tǒng)采用DCS、單回路調(diào)節(jié)器、PLC實現(xiàn)。軸系儀表原來用的是Bentely3300，卡件布置也比較滿。維護(hù)成本大，穩(wěn)定性差。這樣的控制系統(tǒng)現(xiàn)狀對現(xiàn)代化要求很高的大連西太平洋煉化裝置來說極不相稱，不能實現(xiàn)機(jī)組及裝置安全性和可靠性達(dá)到最優(yōu)。

本次改造采用了TRICON TS3000系統(tǒng)，把舊系統(tǒng)全部拆除。系統(tǒng)改造后的體現(xiàn)了以下優(yōu)勢：

（1）TS3000將機(jī)組調(diào)速(505)、防喘振、性能控制、超速保護(hù)、機(jī)組聯(lián)鎖等功能集中到一套系統(tǒng)中，提升了控制水平。

（2）TS3000系統(tǒng)軟、硬件取得了TUV AK6安全認(rèn)證，可靠性達(dá) 99.999%，是一套可靠性、可用性的系統(tǒng)。

（3）TMR 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)專業(yè)的機(jī)組控制軟件、快速的系統(tǒng)掃描時間（100ms內(nèi)），大大降低機(jī)組的誤停車率，使機(jī)組的運(yùn)行更穩(wěn)定、更節(jié)能。

（4）開放的單一軟件平臺，使儀表人員，操作人員更易于學(xué)習(xí)掌握系統(tǒng)組態(tài)、診斷、操作等功能，節(jié)省維護(hù)和維修成本。

（5）TS3000使機(jī)組實現(xiàn)0～100%全范圍速度自動可調(diào)，速度波動通過DEH 改造，精度可達(dá)0.05%。

（6）TRICON ESD系統(tǒng)由三重化硬件結(jié)構(gòu)組成，這樣可使其盡可能與現(xiàn)場靠近，并對三總線表決與驅(qū)動現(xiàn)場的最終輸出間可能發(fā)生的任何錯誤進(jìn)行檢測和補(bǔ)償。

3 施工準(zhǔn)備

煉化裝置DCS/ESD檢修升級改造與新建裝置新系統(tǒng)安裝施工相比有著時間短的特殊性。在過去類似工程中，大多數(shù)施工單位只在施工階段才到位開始做施工準(zhǔn)備，這樣會造成施工單位很被動。施工單位如果準(zhǔn)備不足，在很短的檢修時間內(nèi)對裝置和機(jī)組聯(lián)鎖的核心內(nèi)容掌握不透，發(fā)現(xiàn)不了問題，很多方面只能在業(yè)主和廠家的配合下進(jìn)行施工，不能發(fā)揮施工單位的優(yōu)勢。

在大連西太平洋煉化裝置系統(tǒng)改造前，我們就進(jìn)入裝置區(qū)，和業(yè)主、設(shè)計一起對系統(tǒng)升級改造方案、安裝材料、安裝方式等進(jìn)行確認(rèn)，并統(tǒng)計相應(yīng)的材料是否統(tǒng)計齊全，并配合業(yè)主提出檢修期計劃。

檢修期間ESD/DCS改造升級是一項關(guān)鍵的工作，施工單位應(yīng)盡早參與工程的前期策劃和設(shè)計工作，特別是系統(tǒng)組態(tài)和系統(tǒng)出廠測試FAT。只有這樣才會在施工階段從容的做好各種工作。這個階段對于施工單位一定要做好前期準(zhǔn)備工作如技術(shù)、人員、機(jī)具、策劃等。

在大連西太平洋煉油裝置停車檢修前，我們把儀表槽盒和穿線管安裝完，預(yù)制了大量的穿盤線，預(yù)制好儀表盤基礎(chǔ)，機(jī)柜拆除、安裝方案等準(zhǔn)備工作。

4 施工階段

在升級改造的施工階段，施工單位要首先根據(jù)大連西太平洋煉油廠下發(fā)的檢修計劃、設(shè)計的圖紙、廠家提供的資料，提前看圖紙、查閱舊圖紙、熟悉現(xiàn)場，了解施工特點(diǎn)，全面掌握施工工程量，然后由技術(shù)負(fù)責(zé)人盡快編制施工組織設(shè)計，根據(jù)施工組織設(shè)計開展工作。施工單位要發(fā)揮主動性，起到帶頭人的作用，以自己的工作推動整個系統(tǒng)改造升級工程向前進(jìn)展。

系統(tǒng)改造升級大多是在裝置停車檢修期間進(jìn)行，工期一般都在30d以內(nèi)，有的工期在15d以內(nèi)。工期相當(dāng)緊，工程量又很大。所以編制一個可行的施工組織設(shè)計至關(guān)重要。系統(tǒng)改造升級施工組織設(shè)計必須包括以下3部分：

（1）系統(tǒng)改造升級詳細(xì)的作業(yè)進(jìn)度計劃

編制詳細(xì)的作業(yè)進(jìn)度計劃是工程中的關(guān)鍵。在大連西太平洋煉化裝置檢修前，我們根據(jù)檢修計劃統(tǒng)計出所有檢修期間的工程任務(wù)量，根據(jù)工程任務(wù)量并考慮施工特點(diǎn)和施工工期做了一份可行的詳細(xì)進(jìn)度計劃。在編制計劃時，我們儀表專業(yè)討論多次后，又和工藝安裝專業(yè)對接多次，結(jié)合施工內(nèi)容的特點(diǎn)，找出施工難點(diǎn)。對于施工難點(diǎn)要給予關(guān)注，確保施工計劃的可行性。施工時要嚴(yán)格按計劃進(jìn)行，對于沒按計劃完成的要引起重視，搞清沒完的原因并制定相應(yīng)措施以確保工期。

（2）編制主要技術(shù)方案

根據(jù)大連西太平洋煉化裝置系統(tǒng)改造升級工程的施工內(nèi)容，編制確實可行的主要施工技術(shù)方案如：《電源、接地系統(tǒng)電纜敷設(shè)》、《電纜預(yù)制、安裝、測試確認(rèn)》、《I/O 通道測試確認(rèn)》、《邏輯離線測試確認(rèn)》、《DCS/ESD改造端子柜拆線施工技術(shù)方案》、《DCS/ESD改造端子柜接線施工技術(shù)方案》、《儀表回路測試》、《邏輯在線測試》。在停車檢修前，所有方案全部經(jīng)業(yè)主審批完。

（3）勞動力需求計劃、施工責(zé)任劃分

一個好的施工進(jìn)度計劃固然重要，但勞動力責(zé)任劃分和需求計劃也很關(guān)鍵。在大連西太平洋裝置系統(tǒng)改造升級過程中，我們特別注意提高職工的施工積極性和責(zé)任心，讓管理人員知道先干什么，后干什么，多少人干，如何干，需要哪些專業(yè)配合，何時配合以及如何配合。根據(jù)具體的工程量和施工時間落實分幾個塊區(qū)，需要幾個技術(shù)員，幾個有經(jīng)驗的工程員，幾個年輕的技術(shù)員。并考慮到檢修期間，技術(shù)員能否都忙過來?，F(xiàn)在施工要求嚴(yán)格，必須每項工作都要落實到位，檢查驗收到位，才可以確保工程萬無一失。如果技術(shù)員力量配備不夠，將導(dǎo)致技術(shù)員手忙腳亂、丟三拉四，工作做不到位。使整個施工隊伍沒有信心，領(lǐng)導(dǎo)著急、發(fā)火，技術(shù)員委屈等等一些被動局面出現(xiàn)。

5 施工中的注意事項

鑒于大連西太平洋裝置DCS/ESD檢修升級改造工程的特點(diǎn)，要特別注意以下方面：

（1）施工管理人員一定要對施工圖紙、技術(shù)資料、安裝范圍非常熟悉,對儀表設(shè)備、材料、施工過程全范圍管理,并進(jìn)行各專業(yè)協(xié)調(diào)。要求技術(shù)管理人員要有較深厚的專業(yè)基礎(chǔ)、較強(qiáng)的責(zé)任心和協(xié)調(diào)能力,對工藝有一定的了解并有一定的儀表維護(hù)經(jīng)驗,對系統(tǒng)相當(dāng)熟悉。

（2）做好技術(shù)、人員和機(jī)具準(zhǔn)備，作出可行的系統(tǒng)改造施工組織設(shè)計、施工技術(shù)方案、勞動力需求計劃和調(diào)試人員分組分工計劃、做好各種技術(shù)交底和測試表格等、建立儀表施工臺賬（材料、未完事項等）。

（3）由于裝置的系統(tǒng)改造工作時間短、工程量大、再加上儀表許多拆除工程為保護(hù)性拆除，從現(xiàn)場至控制室的電纜需要再次使用，因此在拆除前的施工單位的儀表技術(shù)人員及現(xiàn)場施工人員的準(zhǔn)備工作必須充分、細(xì)致，與甲方的技術(shù)人員必須協(xié)調(diào)好，提前把利舊的儀表電纜做好標(biāo)識（原標(biāo)號保留），根據(jù)原圖紙與新圖紙對照，查看落實哪些電纜的位置需要改變及哪些電纜的電纜長度不夠并做好記錄。

（4）由于系統(tǒng)改造工作需要在裝置停車后才能開始，整個施工工序包括電纜拆除、標(biāo)識、機(jī)柜操作臺拆除、運(yùn)輸、基礎(chǔ)拆除、基礎(chǔ)制作安裝（提前預(yù)制）、DCS機(jī)柜操作臺安裝、接線及聯(lián)校，房屋吊頂、機(jī)柜間操作間裝修等工程，故工儀表施工周期短，工程量較大，施工過程中潛在的不可預(yù)見因素較多，要制定嚴(yán)格的施工技術(shù)方案。儀表調(diào)試期間，要把握主動，多做工作，贏得業(yè)主信任。

（5）DCS設(shè)備的內(nèi)部安裝接線和調(diào)試在功能調(diào)試和系統(tǒng)聯(lián)調(diào)過程中，不能僅僅是施工單位和廠家的事情，用戶工藝操作人員一定要參加，儀表自控人員一定要參加。對發(fā)現(xiàn)問題和以后運(yùn)行維護(hù)有很大的好處。

（6）系統(tǒng)上電以前，特別要做好UPS的電壓波形、頻率和接地的檢查，還要檢查DCS板卡開關(guān)的設(shè)置，最好由工程師負(fù)責(zé)這項工作。曾經(jīng)發(fā)生過因供電電壓超高燒壞多塊電源卡和設(shè)備的情況，也有因板卡插錯位置而燒壞的事故。美國、日本、西歐的設(shè)備電源一般用110V，中國要求220V，現(xiàn)在的DCS有的加了110V和220V切換開關(guān)，有的因供貨不注意，又沒有仔細(xì)檢查，把220V加到110V的設(shè)備上造成損壞。

（7）當(dāng)把現(xiàn)場信號線接到DCS端子以前，一定要測量其絕緣電阻和檢查有無異常干擾信號，尤其在裝置施工尚未結(jié)束前，曾因為引進(jìn)了電焊機(jī)或電氣的強(qiáng)干擾信號而燒壞過安全柵、模塊，因為一次表的接地?zé)龎谋ｋU的事也曾經(jīng)發(fā)生過。硬件測試過程中，所有備件都必須經(jīng)過全面檢查，保證其完好的備用狀態(tài)。

6 裝置開車

在裝置開車階段作為施工單位要配合好開車，配合開車的目的就是按照業(yè)主開車生產(chǎn)的要求，為開車生產(chǎn)提供必要的人力、物力及機(jī)具資源及可靠的技術(shù)支持，創(chuàng)造有利于開車生產(chǎn)的條件，為開車生產(chǎn)保駕護(hù)航，也是對自己施工水平是否達(dá)標(biāo)的檢驗。

大連西太平洋裝置系統(tǒng)升級改造項目成立了開車小組，成立由項目部負(fù)責(zé)人和精選的承擔(dān)該工程施工的有經(jīng)驗、責(zé)任心強(qiáng)的技術(shù)工人和管理人員組成的保運(yùn)隊，承擔(dān)開車生產(chǎn)跟蹤保運(yùn)服務(wù)任務(wù)。由保運(yùn)隊負(fù)責(zé)人組織對所有開車生產(chǎn)跟蹤保運(yùn)服務(wù)人員進(jìn)行技術(shù)和安全交底，同時請業(yè)主有關(guān)人員就生產(chǎn)廠內(nèi)有關(guān)要求對開車生產(chǎn)服務(wù)人員進(jìn)行交底。對于系統(tǒng)改造配合開車小組，主要分室內(nèi)室外兩部分。室內(nèi)部分由調(diào)試技術(shù)員在室內(nèi)操作臺和工藝操作人員一起監(jiān)控流程畫面，根據(jù)開車流程看相關(guān)數(shù)據(jù)是否在規(guī)定范圍內(nèi)。室外有調(diào)試人員，室內(nèi)室外通過對講機(jī)保持聯(lián)系。因為在前期調(diào)試階段，始終以我們調(diào)試為主，對系統(tǒng)和室內(nèi)線路等等都很熟，處理問題迅速。所以在開車階段，如發(fā)現(xiàn)問題，通知室外調(diào)試人員和業(yè)主人員一起及時處理。施工單位在配合裝置開車時要注意以下方面：

（1）各方簽字認(rèn)真做好開工條件確認(rèn)，開車時做好原始記錄。

（2）對用戶發(fā)現(xiàn)的涉及安裝質(zhì)量的問題進(jìn)行分析，不隱瞞、不護(hù)短。對不合理處及時整改嚴(yán)把施工質(zhì)量關(guān)、確保檢查無誤，檢查認(rèn)真、仔細(xì)、嚴(yán)格、查出的問題全部解決后方可進(jìn)行下一步工作。

（3）做好開工方案會審、組織開工人員培訓(xùn)、特別是系統(tǒng)改造后和以前控制方案或操作不一樣的地方、防誤操作。

（4）加強(qiáng)裝置與系統(tǒng)之間，裝置上、下工序之間的相互聯(lián)系和溝通?，F(xiàn)場與操作室之間的相互聯(lián)系必須保持暢通。

（5）如果發(fā)現(xiàn)某個信號有問題，要先讓業(yè)主工藝人員開工作票，確認(rèn)是否有聯(lián)鎖，應(yīng)解除聯(lián)鎖后，方可處理問題。

7 結(jié)束語

通過大連西太平洋裝置的系統(tǒng)升級改造項目總結(jié)如下：系統(tǒng)升級改造與新建項目的主要區(qū)別是時間短、任務(wù)量大。最大的難點(diǎn)是部分舊電纜和舊設(shè)備的重新利用。系統(tǒng)升級改造的關(guān)鍵是做好前期的準(zhǔn)備工作和確保系統(tǒng)改造升級組態(tài)準(zhǔn)確無誤。項目成功的關(guān)鍵在于對系統(tǒng)全面深入的了解、對工藝的洞悉以及對關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的把握。周密可行的實施計劃，科學(xué)嚴(yán)格的項目管理，保證項目實施的各個環(huán)節(jié)始終處于控制之中，直至系統(tǒng)開車成功。

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1672-9323（2012）02-0066-03

2012-01-12）