黃光明,馮海臣，饒 佳

(中國(guó)輕工業(yè)長(zhǎng)沙工程有限公司，湖南長(zhǎng)沙 410114 )

文章通過(guò)蒸發(fā)結(jié)晶項(xiàng)目?jī)x表安裝和調(diào)試期間所發(fā)生的問(wèn)題為實(shí)例，講述如何解決MVR蒸發(fā)結(jié)晶儀表工程期間所發(fā)生的安裝、設(shè)計(jì)及調(diào)試問(wèn)題，并通過(guò)解決所遇到的難題給從事蒸發(fā)結(jié)晶項(xiàng)目?jī)x表工程管理人員參考和借鑒 。

1 MVR蒸發(fā)結(jié)晶項(xiàng)目介紹

(1)項(xiàng)目是利用機(jī)械式蒸汽再壓縮技術(shù),簡(jiǎn)稱MVR是二次蒸汽通過(guò)蒸發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)生，低效率的蒸汽經(jīng)蒸汽壓縮機(jī)機(jī)械做功提升到高效率的蒸汽。項(xiàng)目的建成能極大地提升廢水處理能力，為項(xiàng)目的生產(chǎn)改造、產(chǎn)能擴(kuò)充夯實(shí)基礎(chǔ)。

(2)項(xiàng)目?jī)x表工程主要包含蒸發(fā)車間儀表工程和膜車間儀表工程兩部分，主要有現(xiàn)場(chǎng)儀表、分析儀器、自控閥門、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)及DCS控制系統(tǒng)，主要工程量如表1。

表1 項(xiàng)目?jī)x表工程Tab.1 Instrument engineering of the project

(3)工程里程碑。儀表安裝和調(diào)試完成時(shí)間為2018-06-15，安裝竣工時(shí)間為2018-6-22，工程驗(yàn)收時(shí)間為2018-10-15。

2 儀表工程進(jìn)度和質(zhì)量管理

(1)在MVR蒸發(fā)結(jié)晶項(xiàng)目開(kāi)始前，排定工程進(jìn)度計(jì)劃及做好相關(guān)程序文件。根據(jù)工程量大小和整體進(jìn)度情況排定工程進(jìn)度計(jì)劃，包含設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃、采購(gòu)進(jìn)度計(jì)劃、安裝進(jìn)度計(jì)劃和調(diào)試進(jìn)度計(jì)劃；根據(jù)儀表種類及安裝內(nèi)容，結(jié)合自動(dòng)化儀表工程施工及質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范和儀表說(shuō)明書(shū)，編制儀表相關(guān)的質(zhì)量程序文件、儀表施工組織設(shè)計(jì)、儀表安裝程序文件和DCS邏輯程序和連鎖調(diào)試文件。

(2)在MVR蒸發(fā)結(jié)晶項(xiàng)目施工時(shí)，需要深入施工現(xiàn)場(chǎng)，掌握工程進(jìn)度、質(zhì)量及施工的各個(gè)環(huán)節(jié)，根據(jù)施工進(jìn)度情況，及時(shí)調(diào)整進(jìn)度計(jì)劃和人力需求，保證蒸發(fā)結(jié)晶項(xiàng)目的儀表安裝和調(diào)試按時(shí)完成，另外每周將剩余儀表安裝剩余工作量告知安裝單位，以便安裝人員調(diào)整安裝計(jì)劃和人力需要。

(3)在項(xiàng)目安裝工期只有2個(gè)月的情況下通過(guò)排定安裝計(jì)劃，制定各種安裝程序文件，平常深入現(xiàn)場(chǎng)管理，掌握儀表工程進(jìn)度和質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)安裝進(jìn)度跟不上總體進(jìn)度時(shí)及時(shí)調(diào)整人力需要，改變安裝次序和工法等措施，保證了工程按期完成儀表安裝和調(diào)試，保證了系統(tǒng)正常開(kāi)車調(diào)試和投運(yùn)。

3 廢水處理蒸發(fā)結(jié)晶項(xiàng)目常見(jiàn)的儀表選型建議

因廢水處理工藝介質(zhì)復(fù)雜，廢水處理和制鹽行業(yè)工藝介質(zhì)主要有鹵水、酸堿性介質(zhì)以及含氯離子的介質(zhì)含量高，具有很強(qiáng)的腐蝕性，另外鹽漿是顆粒狀，硬度較高，具有一定的沖刷性并容易結(jié)晶，在儀表選型階段需格外注意。

(1)與介質(zhì)直接接觸的壓力變送器、電磁流量計(jì)、溫度計(jì)套管等需考慮材料的耐腐蝕性、耐沖刷性問(wèn)題，在選型上一定要選316L或者哈氏合金或鉭材質(zhì)一般選用橫河、ABB、西門子等品牌；溫度計(jì)和壓力表一般選用上海自動(dòng)化儀表和重慶川儀品牌；在制鹽項(xiàng)目中常使用稱重儀，主要使用在增稠器部位，需要選用高性能稱重儀器，對(duì)性能和品質(zhì)要求較高，因此需要選用進(jìn)口品牌，比如梅特勒托利多品牌。

(2)對(duì)于制鹽項(xiàng)目中，因?yàn)辂}漿容易結(jié)晶結(jié)塊等特征，結(jié)晶物硬度很高，控制閥泄漏等級(jí)要求較高，對(duì)于鹵水、排鹽重要工藝段的控制閥，V型球閥選型要求選用金屬密封、 閥座材質(zhì)要求316L部分為堆焊斯太來(lái)合金，閥芯材質(zhì)要求316L整體噴涂碳化鎢處理，硬度需要達(dá)到洛氏70度；對(duì)于蝶閥，閥座閥芯需做硬化處理，比如鍍硬鉻處理，控制閥門常選用FISHER品牌。

4 儀表安裝和調(diào)試期間問(wèn)題處理及對(duì)策

MVR蒸發(fā)結(jié)晶項(xiàng)目?jī)x表方面相對(duì)于制漿造紙或石油化工項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，儀表控制點(diǎn)和安裝量要少，但儀表種類相差不大，控制邏輯方面也并不簡(jiǎn)單。現(xiàn)場(chǎng)儀表主要類型有孔板流量計(jì)、靶式流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、流量開(kāi)關(guān)、壓力變送器、液位變送器、熱電阻、壓力開(kāi)關(guān)、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、電動(dòng)旋塞閥、角閥等以及DCS控制系統(tǒng)和壓縮機(jī)現(xiàn)場(chǎng)控制單元等。DCS程序和組態(tài)方面主要是壓縮機(jī)控制程序和連鎖報(bào)警及防喘振控制程序，蒸發(fā)罐溶液密度計(jì)算，蒸發(fā)罐液位串級(jí)控制程序，壓縮機(jī)出口溫度串級(jí)控制及調(diào)節(jié)回路和加熱器壓力比例調(diào)節(jié)等回路以及各類報(bào)警連鎖程序，報(bào)警畫(huà)面等。

4.1 安裝階段問(wèn)題總結(jié)

在蒸發(fā)結(jié)晶裝置安裝階段主要問(wèn)題為：材料問(wèn)題，如到貨材料型號(hào)規(guī)格與設(shè)計(jì)提資規(guī)格不一致問(wèn)題；設(shè)計(jì)圖紙問(wèn)題，如DCS操作臺(tái)安裝空間問(wèn)題，液位開(kāi)關(guān)安裝空間不夠問(wèn)題以及增稠器設(shè)備未預(yù)留稱重儀安裝孔問(wèn)題等；儀表安裝問(wèn)題，比如轉(zhuǎn)子流量計(jì)未嚴(yán)格按照下進(jìn)上出，垂直安裝原則進(jìn)行安裝等。

4.1.1 材料問(wèn)題

(1)到貨的儀表設(shè)備配件缺少或者遺漏問(wèn)題，比如合同要求電磁流量計(jì)配帶法蘭，但實(shí)際到貨的設(shè)備沒(méi)有配帶或者遺漏。

(2)到貨的儀表設(shè)備與采購(gòu)品牌不一致問(wèn)題，比如流量開(kāi)關(guān)采購(gòu)的是美國(guó)普林柯，但實(shí)際到貨的品牌為上海雄風(fēng)。

(3)到貨的儀表材質(zhì)不符合要求或者尺寸不符合國(guó)標(biāo)要求，比如氣源不銹鋼管厚度不夠，端面不平，有毛刺，內(nèi)壁生銹等，到貨的鍍鋅鋼管采購(gòu)要求為熱鍍鋅，實(shí)際到貨為冷鍍鋅，而且鍍鋅鋼管厚度不符合要求，很容易彎管變形。

(4)部分到貨的設(shè)備無(wú)校驗(yàn)報(bào)告或者合格證。解決方法：需對(duì)供應(yīng)商建立懲罰機(jī)制，對(duì)供應(yīng)商建立檔案，每年進(jìn)行一次評(píng)分，對(duì)于多次出現(xiàn)問(wèn)題的供應(yīng)商，建議打入黑名單，不再進(jìn)入公司采購(gòu)部門的名單。

4.1.2 設(shè)計(jì)圖紙問(wèn)題

(1)PVC管道上的儀表測(cè)點(diǎn)因設(shè)計(jì)遺漏，未考慮PVC三通變徑接頭，導(dǎo)致儀表測(cè)點(diǎn)無(wú)法安裝。

(2)因設(shè)計(jì)考慮不周，原控制室操作臺(tái)空間不夠，導(dǎo)致部分操作員站和視頻監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)法安裝，必須考慮新建控制室。

(3)因設(shè)備與土建專業(yè)溝通原因，設(shè)計(jì)階段未進(jìn)行有效的溝通，洗氣塔離土建大梁空間不夠，導(dǎo)致液位開(kāi)關(guān)安裝的空間不夠，無(wú)法安裝上，需重新開(kāi)孔。

(4)增稠器設(shè)備提資稱重儀安裝孔尺寸，導(dǎo)致到貨的設(shè)備未開(kāi)孔，稱重儀無(wú)法安裝，需要現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)孔安裝，安裝難度加大。

(5)部分測(cè)點(diǎn)、材料、通訊電纜設(shè)計(jì)遺漏，安裝過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后，再次提資購(gòu)買，影響工程進(jìn)度。解決方案：藍(lán)圖曬圖前建立審圖制度，在審圖過(guò)程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)圖紙中存在的設(shè)計(jì)遺漏或者明顯的技術(shù)方案錯(cuò)誤問(wèn)題；在設(shè)計(jì)前期各專業(yè)之前需要提前溝通，將各專業(yè)接口，空間尺寸考慮清楚。

4.1.3 安裝問(wèn)題

(1)因安裝人員對(duì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)安裝方式理解不清楚，導(dǎo)致未按下進(jìn)上出，垂直安裝的方式安裝轉(zhuǎn)子流量計(jì)，導(dǎo)致微小流量計(jì)檢測(cè)信號(hào)時(shí)有時(shí)無(wú)，經(jīng)更換安裝后問(wèn)題解決。

(2)因安裝期間，部分儀表電纜保護(hù)管未做防堵或者防水措施，導(dǎo)致室外部分儀表進(jìn)水，進(jìn)水原因?yàn)殡娎|保護(hù)管未封堵或者金屬軟管最下端部分未開(kāi)孔導(dǎo)致水從電纜保護(hù)管處進(jìn)入慢慢從變送器葛蘭頭滲入，以致室外部分儀表進(jìn)水損壞。

(3)因部分儀表在交叉安裝過(guò)程中，因儀表防護(hù)措施做的不到位，導(dǎo)致其他專業(yè)在周邊施工時(shí)將儀表碰撞損壞。解決方案：安裝前需對(duì)安裝人員進(jìn)行安裝交底，闡明重點(diǎn)設(shè)備的安裝要點(diǎn)和方法，讓安裝人員熟悉每種儀表的安裝方式；安裝過(guò)程中對(duì)儀表做好防水措施，防止儀表進(jìn)水損壞;在安裝期間需做好儀表防護(hù)，以免儀表受到外力碰撞而損壞。

4.2 調(diào)試階段問(wèn)題總結(jié)

在華友項(xiàng)目一期和二期的蒸發(fā)結(jié)晶裝置調(diào)試及運(yùn)行階段經(jīng)常出現(xiàn)如下問(wèn)題:因PID參數(shù)設(shè)置問(wèn)題，導(dǎo)致閥門開(kāi)度波動(dòng)較大，經(jīng)常出現(xiàn)蒸發(fā)罐液位控制不穩(wěn)問(wèn)題；壓縮機(jī)出口溫度不穩(wěn)定；蒸發(fā)罐容易密度波動(dòng)大或者壓力接口堵塞檢測(cè)不到密度；壓縮機(jī)喘振、振動(dòng)大、軸承溫度高引起連鎖跳停等問(wèn)題；因腐蝕原因?qū)е聝x表或者閥門損壞問(wèn)題；DCS通訊故障等問(wèn)題。

4.2.1 調(diào)試運(yùn)行期間儀表故障原因及解決方案統(tǒng)計(jì)表(如表2)

表2 試運(yùn)行期間代表故障原因及解決方案Tab.2 Reason and solution of instrument failure during trial operation

續(xù)表2 (Continue)

4.2.2 幾種典型的蒸發(fā)結(jié)晶項(xiàng)目?jī)x表調(diào)試運(yùn)行期間故障處理方案

問(wèn)題一：蒸發(fā)罐密度計(jì)未安裝導(dǎo)致液位控制不穩(wěn)

(1)液位不準(zhǔn)原因分析：原蒸發(fā)罐液位是通過(guò)雙法蘭式壓力變送器測(cè)出蒸發(fā)罐內(nèi)部液位的差壓，再通過(guò)測(cè)量原理，得出蒸發(fā)罐液位L=h=△P/ρg,根據(jù)DCS設(shè)置程序，通過(guò)工藝操作人員定期從實(shí)驗(yàn)室測(cè)出蒸發(fā)液中的密度，輸入到DCS控制系統(tǒng)中，從而得出蒸發(fā)罐的液位見(jiàn)圖1，這樣測(cè)量液位的隨機(jī)性和主觀性較強(qiáng)而且測(cè)量密度值不連續(xù)，不能實(shí)時(shí)測(cè)量液位計(jì)的密度值，在試車階段或者工藝不穩(wěn)定的狀況下時(shí)，因密度不能及時(shí)更新，測(cè)量的誤差非常大，不能滿足生產(chǎn)要求，為了使液位測(cè)量準(zhǔn)確，需增加實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)密度的測(cè)量?jī)x表。

圖1 無(wú)密度計(jì)的液位測(cè)量Fig.1 Liquid level measurement without densimeter

(2)改善方案：在蒸發(fā)罐和循環(huán)管上總共安裝三只壓力變送器，來(lái)測(cè)量蒸發(fā)罐不同部位壓力值P1、P2、P3,再根據(jù)計(jì)算公式1:ρ=(VPTn3-VPTn2)/gH,然后代入DCS計(jì)算公式2:L=(VPTn2-VPTn1)/ρg，式中:ρ為蒸發(fā)罐內(nèi)物料密度kg/m3，VPTn1為蒸發(fā)罐壓力變送器P1的測(cè)量值kPa,VPTn2為蒸發(fā)罐壓力變送器P2的測(cè)量值kPa，VPTn3為循環(huán)管壓力變送器P3的測(cè)量值kPa，g為重力加速度9.8 m/s2;通過(guò)公式1和公式2得出公式3:L=(VPTn2-VPTn1)/(VPTn3-VPTn2)×H，通過(guò)此方式就可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到蒸發(fā)罐的實(shí)際液位，從而避免了試運(yùn)行階段和工藝狀況不穩(wěn)定時(shí)候的液位測(cè)量不準(zhǔn)的缺點(diǎn)，測(cè)量原理圖見(jiàn)圖2。

圖2 增加密度計(jì)后的液位測(cè)量Fig.2 Liquid level measurement after adding densimeter

(3)測(cè)量的誤差影響和注意事項(xiàng)。在液位測(cè)量過(guò)程中，常常受到壓力變送器的沖洗水管道的堵塞以及蒸發(fā)罐和循環(huán)管物料的影響，每次泵啟動(dòng)過(guò)程中密度值就會(huì)存在一定的偏差值，主要原因?yàn)楸迷趩?dòng)過(guò)程中存在阻力影響以及重力因素和取壓口當(dāng)時(shí)的濃度、密封水微小壓力的影響，在運(yùn)行過(guò)程中跟蹤分析，繪制偏差曲線圖進(jìn)行密度補(bǔ)償，誤差問(wèn)題得以解決。

問(wèn)題二：蒸發(fā)罐介質(zhì)密度經(jīng)常不穩(wěn)或測(cè)量不到

蒸發(fā)罐介質(zhì)密度經(jīng)常不穩(wěn)定或者測(cè)量不到，因蒸發(fā)罐密度是通過(guò)差壓原理測(cè)量測(cè)出△P，再通過(guò)DCS程序中的計(jì)算公式ρ=△P/gh計(jì)算出密度ρ，從而得以分析得出，當(dāng)差壓測(cè)量不準(zhǔn)時(shí)，計(jì)算出來(lái)的密度值肯定不準(zhǔn)確，通常導(dǎo)致差壓檢測(cè)不正?；蛘邫z測(cè)不到的原因是壓力變送器法蘭處經(jīng)常結(jié)晶而堵塞，導(dǎo)致差壓經(jīng)常檢測(cè)不到。解決方案在法蘭短管出安裝一沖洗水管，為了保證沖洗水管水流恒定而不影響到差壓的測(cè)量，在沖洗水管上安裝一微小流量計(jì)，通過(guò)此措施解決了因堵塞而檢測(cè)不到密度的問(wèn)題，見(jiàn)圖3。

問(wèn)題三：DCS控制系統(tǒng)通訊及數(shù)據(jù)故障

DCS控制系統(tǒng)在調(diào)試運(yùn)行期間出現(xiàn)問(wèn)題如下：①服務(wù)器數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)層經(jīng)常無(wú)法通訊，解決辦法只能用服務(wù)器將數(shù)據(jù)還原，如果還原失敗，還需重裝系統(tǒng)，解決辦法麻煩而且不能徹底解決問(wèn)題；②控制器冗余失效，當(dāng)主控制器出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)不能正常切換到副控制器上，導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)行，當(dāng)通過(guò)手動(dòng)進(jìn)行切換時(shí)，主控制器帶有DP通訊網(wǎng)絡(luò)，通訊設(shè)備數(shù)據(jù)無(wú)法傳給副控制器，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中斷；③硬件交換機(jī)，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為以太網(wǎng)，兩臺(tái)主副網(wǎng)絡(luò)，由一根網(wǎng)線連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)同步，交換機(jī)數(shù)據(jù)交換不冗余，當(dāng)兩對(duì)交換機(jī)副網(wǎng)絡(luò)口連接時(shí)，會(huì)出現(xiàn)通訊異常，服務(wù)器數(shù)據(jù)丟失情況，操作站死機(jī)情況。該問(wèn)題發(fā)生后，組織MOX系統(tǒng)專家對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行檢查，檢查情況如下：

a)首先進(jìn)行DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)診斷，檢查發(fā)現(xiàn)當(dāng)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)堵塞情況時(shí)，操作員站畫(huà)面登錄不上，數(shù)據(jù)不刷新；服務(wù)器連接一臺(tái)交換機(jī)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)堵塞時(shí)，兩臺(tái)交換機(jī)之間無(wú)法正常通訊，導(dǎo)致數(shù)據(jù)無(wú)法刷新，解決方案為取消兩臺(tái)交換機(jī)的環(huán)網(wǎng)設(shè)置，采用級(jí)聯(lián)方式，兩臺(tái)管理型工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)之間采用跳線直連，則可以避免上述問(wèn)題的發(fā)生，此時(shí)的網(wǎng)絡(luò)仍為環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)的安全性是有保障的。

b)DCS下位系統(tǒng)診斷, 經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)CP5通訊卡連接的水晶頭接觸不良, 重新制作水晶頭恢復(fù)。

通過(guò)以上檢查，廠商給出結(jié)論及建議：目前衢州華友硫酸銨蒸發(fā)一期DCS系統(tǒng)軟件、硬件采用單服務(wù)器模式，可調(diào)整為冗余模式；一期系統(tǒng)DP 通訊只有主CPU有，所以切換至備用CPU無(wú)法與壓縮機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行通訊；是因?yàn)楫?dāng)時(shí)壓縮機(jī)隨機(jī)PLC系統(tǒng)為單機(jī)結(jié)構(gòu)，如果需要實(shí)現(xiàn)，提供一個(gè)DP接口。DP通訊冗余，則需在壓縮機(jī)PLC增加冗余DP通訊接口(取決于壓縮機(jī)隨機(jī)PLC的系列是否滿足)，同時(shí)增加DCS副CPU的DP通訊接口。

解決方案：將一期DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與二期DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連通(已經(jīng)在二期施工時(shí)敷設(shè)好了光纖)，DCS系統(tǒng)上位組態(tài)軟件合并成一套，利用二期DCS系統(tǒng)服務(wù)器硬件。在原二期DCS系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加四個(gè)客戶端，用于一期的畫(huà)面監(jiān)控。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4。

圖3 密度計(jì)沖洗水管安裝流量計(jì)Fig.3 Installation of flowmeter for flushing water pipe of densimeter

圖4 DCS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖及配置情況Fig.4 DCS network structure diagram and configuration

通過(guò)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了一期和二期 DCS 系統(tǒng)的軟件融合，提高了一期 DCS 系統(tǒng)的可靠性。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以蒸發(fā)結(jié)晶項(xiàng)目?jī)x表安裝和調(diào)試期間所發(fā)生的問(wèn)題為實(shí)例，講述如何解決MVR蒸發(fā)結(jié)晶儀表工程期間所發(fā)生的安裝、設(shè)計(jì)及調(diào)試問(wèn)題，在蒸發(fā)結(jié)晶裝置安裝調(diào)試階段重點(diǎn)需要解決蒸發(fā)罐介質(zhì)密度檢測(cè)，壓縮機(jī)出口壓力、溫度控制問(wèn)題，蒸發(fā)罐液位控制問(wèn)題，壓縮機(jī)防喘振檢測(cè)及控制問(wèn)題以及各種設(shè)備連鎖保護(hù)問(wèn)題和各種測(cè)點(diǎn)檢測(cè)準(zhǔn)確問(wèn)題，并通過(guò)解決所遇到的難題，供從事蒸發(fā)結(jié)晶項(xiàng)目?jī)x表工程管理人員參考和借鑒。