仪表自控系统论文

仪表自控系统论文（精选12篇）

仪表自控系统论文 第1篇

1 橇装设备的特点*

橇装设备的优点有:结构紧凑、节约空间, 整体运输较为方便;大部分安装工作在工厂完成, 现场只需将橇块安装到基础上或完成橇块进/出口管线与一些电气仪表的接线工作, 减少了现场的工作量和安装时间。但是橇装设备在安装过程中对吊装设备的要求较高。

2 橇装设备的分类

在油田地面的工程设计中, 橇装设备作为整体设计的一部分, 不仅要求独立实现工艺功能, 还有可能与站控系统之间产生联系。如果将橇装设备看作是模块化设备, 理清接口条件就是至关重要的。从橇装设备的复杂程度和仪表自控系统的接口条件出发, 可将其分为以下3类:

a.P1类, 仅配有现场仪表的橇装设备;

b.P2类, 配有现场仪表和接线箱的橇装设备;

c.P3类, 配有现场仪表、接线箱和控制系统的橇装设备。

此处的现场仪表泛指各类就地仪表、远传仪表、控制阀及执行机构等。

2.1 P1类橇装设备

P1类橇装设备功能较为简单, 以少量的仪表便能实现其功能, 因而很少要求这类设备厂家提供桥架、电缆和接线箱。

中控室的分散式控制系统DCS将实现橇块内的过程控制、远程监视及顺序控制等功能。同时, 中控室的安全系统SSS (Safety&Shutdown System) 将确保橇块内的设备安全。如果设备周围有可能发生可燃气体或有毒气体的泄漏, 或发生火灾, 总包方设计人员应将这一区块的气体和火灾报警设备纳入站场, 统一规划。

P1类橇装设备的功能相对来说较为简单专一, 在设计中使用广泛, 如化学药剂注入橇和排污橇, 都是将罐 (池) 、泵设备及电加热等集成在一个橇底座上, 仪表测控点很少, 起着辅助作用。在工艺流程图上, 一定要明确标明设备的测控点和信号界面。P1类橇装设备的仪表自控系统简图如图1所示。

2.2 P2类橇装设备

这类设备设置有一定数量的仪表测控点, 控制功能比P1类要复杂一些, 一般除了要求厂家提供并安装现场仪表, 还要完成橇内仪表的接线, 直至橇边的接线箱。P2类设备撬内控制功能的实现与P1类橇装设备完全一致, 也是由站控系统实现过程控制、安全保护和火灾报警功能的。P2类橇装设备的功能相对来说要复杂一些, 涉及到的设备也更多, 甚至需要集成到多个橇座基础上。橇的范围不仅是直观上的某个单体设备, 如三相生产分离器, 配置的仪表众多, 如果不集成到橇边的接线箱, 在现场接线时工作量将会增加;又如三甘醇脱水橇, 配置的设备众多, 吸收塔、循环塔、闪蒸罐、换热器、空冷器、泵设备及排污池等, 是一个完整的小流程。若干个橇装设备组成一个完整的包, 与站控系统之间以接线箱为接口。工艺流程图上, 一定要明确标明设备的测控点和逻辑功能, 以方便站控系统进行组态。P2类橇装设备的仪表自控系统简图如图2所示。

2.3 P3类橇装设备

目前, P3类橇装设备的应用越来越广泛。这类设备单体设备多, 逻辑关系复杂, 往往充当关键环节。其控制功能比P1、P2类橇装设备要复杂得多, 某些部分 (如轴承温度、振动监测、压缩机及加热炉等) 是相对专业的领域。厂家除了安装现场仪表, 完成橇内仪表的接线, 更重要的是配置专用的PLC来构成整个设备的就地控制盘 (Local Control Panel, LCP) , 使这类设备能实现真正意义上的独立和完整。

P3类橇装设备控制功能的实现完全靠自带的LCP编程, 这是其与P1、P2类设备最明显的区别。同时, 为了实现对全站设备的统一监控, 在LCP的设计中要考虑与站控系统之间必要的信号传输。DCS不仅有远程监控功能, 还能对某些关键参数进行远程设置, 如操作人员在中控室通过与现场人员的配合, 完成压缩机的远程启动。同时, 某些设备考虑降噪会加装隔音罩, 甚至于密闭的厂房 (棚) , 有可能引起可燃气或有毒气体局部浓度超标, 所以相关的火气探头和保护系统也需一并纳入橇装设备的设计中。可以这么理解, 就算脱离开站控系统, 这类设备也要能够完全正常地运行。P3类橇装设备的仪表自控系统简图如图3所示。

(1) 橇装设备的特点和用途决定是否配备该系统; (2) P3类橇装设备就地控制盘LCP包括独立的I/E接口柜; (3) 电气专业设计部分

现将不同类型撬装设备的供货界面比对结果列于表1。

3 结束语

仪表及自控系统管理规定 第2篇

控

仪自篇

大庆石化公司仪表及自控系统管理规定

第一章

总

则

第一条

为加强大庆石化公司（以下简称公司）仪表及自控系统管理工作，保障仪表及自控系统安全运行，依据国家相关法律、法规和中国石油天然气股份有限公司（以下简称股份公司）《炼油化工企业设备管理规定（试行）》，制定本规定。

第二条

本规定所指的仪表是指在生产过程中进行检测、显示、控制、执行等作用的仪表总称；自控系统包括集散控制系统（DCS）、过程控制可编程控制器（PLC）、紧急停车系统（ESD）、机组控制系统（ITCC）及过程控制微机、小型机、附属网络设备等。

第三条

本规定适用于公司相关部门、二级生产单位（以下简称二级单位）、信息技术中心和仪表安装工程公司。

第四条

本规定是公司仪表及自控系统管理的基本要求，二级单位和部门在仪表及自控系统设计、制造、选型、购置、安装、组态、使用、维护、修理、改造、更新、报废等管理工作中，应严格执行国家的有关法规、标准和本规定。

第二章

管理职责

第五条

公司和二级单位机动部门负责管理仪表及自控系统。各二级单位在机动部门应设相应岗位和专职技术管理人员。机动部门在主管设备管理的副厂长（副经理）领导下，负责本单位仪表及自控系统的管理。

第六条

机动设备处负责计量仪表、安全仪表的维修管理工作；计划经营处、质量安全环保处负责计量仪表、安全仪表的检定管理工作。

第七条 机动设备处负责组织安全环保项目、计量配备项目中仪表自控部分的设计、设计审查、选型、技术交流、签订技术协议、施工组织和竣工验收工作，质量安全环保处、计划经营处参加；

机动设备处负责组织技改项目、技术性维修项目中仪表自控部分的设计审查、选型、技术交流、签订技术协议、施工组织和竣工验收工作，科技信息处参加；

机动设备处参与新建项目中仪表自控部分的设计审查、选型、技术交流、签订技术协议和竣工验收工作；

机动设备处参与先进控制、优化、信息化项目中仪表自控部分的方案确定、设计审查和验收工作。

第八条

科技信息处负责信息化及网络设备的运行管理工作。

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第三章

基础管理

第九条

仪表及自控系统实行A、B、C类管理，两级机动部门按公司设备管理规定组织检查评比。机动设备处负责管理A类仪表及自控系统，二级单位机动部门负责管理A、B类仪表及自控系统，二级单位仪表车间负责管理所属全部仪表及自控系统。

A类仪表指确定为A级联锁的所有仪表；B类仪表指确定为B级联锁的所有仪表及参与装置质量控制的所有仪表；Ｃ类仪表指除Ａ类、Ｂ类之外的所有仪表。

自控系统按套进行分类。Ａ类自控系统指对列为公司级非计划停工考核管理的生产装置或公司级关键机组进行监控的自控系统；Ｂ类自控系统指除Ａ类之外的所有DCS系统及影响装置停工或局部停工的自控系统；Ｃ类自控系统指除Ａ类、Ｂ类之外的所有自控系统。

第十条

二级单位仪表车间应建立健全相关仪表和自控系统资料。

（一）仪表车间应健全以下仪表资料： １．各装置仪表设备台帐和档案资料。

２．各装置仪表汇总表。

３．仪表检维修作业规程，工艺操作规程。

４．各种仪表技术说明书。

５．仪表及其附件检修校验单。

６．标准仪器鉴定证书和合格证。

７．装置仪表自控系统设计的全套图纸。

８．各装置静密封点统计表。

９．仪表技术状况月报。

（二）仪表车间应健全以下自控系统资料：

１．各装置自控系统台帐和档案资料。

２．各装置自控系统汇总表。

３．自控系统检维修作业规程。

４．自控系统技术说明书。

５．装置仪表自控系统设计的全套图纸。

６．自控系统硬件、软件、系统详细资料。

７．自控系统技术状况季报。

８．自控系统运行状态记录。

９．自控系统定期维护和检修记录。１０．仪表自控系统软、硬件修改审批单。１１．自控系统购置技术协议及开工会纪要。

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第十一条

仪表车间如需更新或报废仪表，由仪表车间提出申请，由二级单位机动部门审查、鉴定、批准；如需更新或报废自控系统，由仪表车间提出申请，由公司机动设备处审查、鉴定、批准。能源、物料交接计量仪表报废、停用须经计量管理部门签署意见。

第十二条

使用单位如需增加、拆除仪表或自控回路，应提出申请，经技术部门确认，二级单位机动部门审查，仪表副总工程师批准，设备厂长（经理）同意后方可实施。

第十三条

凡属固定资产的仪表或自控系统，应按固定资产管理制度管理。

第十四条

仪表或自控系统调出，必须由二级单位主管设备的厂长（经理）批准。

第十五条

二级单位仪表车间应按时上报月报和季报，信息技术中心和仪表安装工程公司应按时上报对安全仪表和自控系统的巡检情况。

（一）二级单位仪表车间每月填报仪表自动化技术状况表，经二级单位机动部门仪表主管人员签字确认、主管技术负责人审核后，每月1日前报公司机动设备处。内容包括：

１．本厂仪表设备“六率”报表。

２．各装置仪表“六率”统计汇总表。

３．本月主要工作和存在问题，下月工作打算。

４．本月因仪表原因造成装置停车的事故分析报告。

５．联锁解除报表。

６．不完好及不能投入自控回路的原因说明。

（二）二级单位仪表车间每季度填报自控系统技术状况季报，经二级单位机动部门仪表主管人员确认、主管技术负责人审核后，每季度第一个月的1日前报公司机动设备处。内容包括：

１．自控系统季报。

２．本季度主要工作和存在问题，下季度工作打算。

３．本季度自控系统原因造成装置停车的事故分析报告。

４．本季度自控系统软、硬件修改及点数变化情况。５．本季度自控系统运行维护情况。

（三）仪表安装工程公司在每季度最后一月的30日之前把安全仪表的检查巡访情况报公司机动设备处。

（四）信息技术中心在每半年最后一月的30日之前把自控系统维护报表报公司机动设备处。

第十六条

各二级单位年终按股份公司要求进行仪表及自控系统统计，并做好运行总结，上报公司机动设备处。

第十七条

由于仪表或自控系统原因造成Ａ类机组或主要生产装置停车的故障时，二级单位应立即处理并及时上报有关领导和公司机动设备处。

239 第十八条

标准仪器应按国家计量局规定进行定期检定，过期未检定的标准仪器禁止使用。

第十九条

生产装置Ａ类仪表及Ａ类设备所属仪表变更（如：仪表型号、种类、材质、重要技术参数、厂家的变更等）时，经二级单位机动部门审核后，报机动设备处审批后执行。其他仪表变更由二级单位机动部门审批后执行。

第二十条

使用单位如需对自控系统进行软、硬件修改，应提出申请，经技术部门确认，仪表车间填写《仪表自控系统软、硬件修改审批单》，经机动部门批准后方可实施。对系统负荷及安全无影响的（如修改个别应用参数或增减少量组态语句等）可由二级单位审定，对系统负荷及安全有影响的（如增减回路、设备或修改重要系统参数等）应由公司审批。

第二十一条

仪表自控系统采购、更新应遵守《大庆石化公司仪表自控系统选型、订货框架》，机动设备处对《大庆石化公司仪表自控系统选型、订货框架》定期组织评价、修订。

第二十二条

新技术、新产品的使用及使用新厂家的产品必须报公司机动设备处审批，公司机动设备处同意后方可试用，经一年的试用后公司机动设备处组织验收，验收合格才能在公司推广应用。

第四章

仪表与其他专业业务划分

第二十三条

仪表专业与工艺专业的界面划分：

1．仪表风罐及出口第一道阀（包括第一道阀）由生产车间负责管理，第一道阀后的仪表用风线由仪表车间负责管理。仪表风管线上的压力容器（包括仪表储气罐）由生产车间管理。

2．仪表与生产装置共用伴热线由生产车间负责管理，仪表专用伴热线由仪表车间负责管理。

3．压力表、机械水表、水银温度计、温包式温度计、双金属温度计、玻璃板（管）液位计、磁翻板液位计、不带远传的转子流量计等就地指示仪表，自力式调节阀等由生产车间负责管理。

4．仪表操作室的仪表卫生及盘后卫生由仪表车间负责，仪表盘面及盘前卫生由生产车间负责；操作室内自控系统设备（包括操作台、显示器、打印机）的环境卫生由生产车间负责，机柜室内的环境卫生由仪表车间负责。

5．仪表记录纸、打印纸统一由生产车间提出计划领取，由操作工更换、保存。

第二十四条

仪表专业与电气专业的界面划分：

1．进入仪表电源箱端子后，所有仪表用电源由仪表车间管理；进出仪表控制室的信号线以端子排为界，电气侧的由供电（电气）车间管理，仪表侧由仪表车间管理；电

240 源箱、端子柜及端子排由仪表车间管理。

2．电气配电间（电气盘）去（或来自）工艺现场中的检测、控制仪表及附件由电气专业负责管理（附件包括继电器、电磁阀、计时器、限位器等）；仪表控制盘（柜）去（或来自）工艺现场中的检测、控制仪表及附件由仪表专业负责管理。

3．在线固定安装的可燃气体报警器、毒气报警器、烟雾报警器维修由仪表车间负责管理。

4．工艺设备和管线上安装的电动阀由电气车间负责管理。控制信号部分由仪表车间负责管理。

5．装置生产使用的扩音对讲系统、摄像监视系统由仪表车间负责管理。6．电气专用可编程控制器（PLC）由电气车间负责管理。

第二十五条

仪表专业与机械专业的界面划分：

1．气缸阀、滑阀、蝶阀、隔膜阀等的控制信号部分由仪表车间负责管理，其他部分由机械专业负责维修，生产车间负责管理。

2．设备、工艺管线上仪表管嘴、一次阀、阀前引压管的焊接由机械专业负责，运行中由生产车间负责管理；一次阀由仪表车间使用，若在使用过程中发生一次阀内漏或内件损坏等故障时，仪表车间应及时通知生产车间进行处理。

3．仪表调节阀两端法兰的密封及阀体由仪表专业维护、管理，外法兰焊口及其以外部分由机械专业负责安装维修，运行中由生产车间负责管理。

第二十六条

仪表专业与信息化工作的界面划分：

与信息管理网络相连的自控系统，以自控系统自带的接口服务器的接口卡为界，机动设备处负责管理包括接口服务器（含接口卡）在内的自控系统，科技信息处负责管理与自控系统连接的网线及网络设备；机动设备处负责管理在自控系统机柜室内放置的与自控系统连接的网络设备的电源及接地（含电缆）。

第五章

运行管理

第二十七条

各二级单位要根据生产装置的工艺特点，制订仪表及自控系统运行的岗位责任、设备承包、巡回检查、交接班、设备强制保养、安全生产制、自控系统管理、放射性仪表管理等方面的实施细则。

第二十八条

仪表回路的自动、手动、自控系统操作切换，复杂回路的投运及切换，控制仪表的给定操作按钮、操作员键盘、打印机的使用等由工艺操作工负责。

第二十九条

仪表维护人员处理仪表及自控系统故障、调整控制仪表或自控系统内部参数、需要检查在用仪表或自控系统时，必须先办理“仪表检维修工作票”，经工艺操作人员同意并采取防护措施后，方可修理、调试有关仪表及自控系统。

第三十条

凡属自动调节回路，在工艺条件满足的情况下，不允许手动操作。对未

241 能投运自控的回路，仪表维护人员要与工艺人员密切配合，分析原因，提出解决办法。仪表自控系统控制回路中的 PID参数的调整由仪表维护人员负责，工艺操作人员配合。

第三十一条

装置运转中，仪表设备或自控系统进行动作试验时（可能引发装置或机组停车），必须办理工作票，经工艺技术人员同意并签字，同时报二级单位相关部门同意，生产车间主管领导和仪表技术人员必须到现场。

第三十二条

仪表维护人员应及时做好仪表或自控系统使用前的准备工作，待满足仪表或自控系统使用技术条件后与工艺人员配合，由仪表维护人员启动仪表或自控系统。

第三十三条

各装置仪表班每月至少对仪表风总管线的低点进行一次排水，在有停车的机会时，对过滤器减压阀进行排水排尘，并做好记录。

第三十四条

仪表车间定期检查高温、高压、有毒、腐蚀介质引压管路，保证引压管路完好、无泄漏，大检修时根据具体情况进行检查或检验。

第三十五条

仪表维护人员及工艺操作人员必须经过岗位操作考试合格后，方可顶岗操作自控系统。

第三十六条

自控系统中的联锁系统要设计第一事故记忆报警功能、联锁逻辑图、联锁报警值一览表、趋势记录功能、操作事件记录以及事故序列记录（SOE）功能。报警打印机要处于完好状态。

第三十七条

自控系统的工作环境要符合技术说明书中的工作环境要求。控制机房内应配备温湿度计，并按要求进行标定。仪表车间定期检查机房温湿度并做好记录。

第三十八条

自控系统机房及电缆入口应采取防水、防小动物措施。

第三十九条

公司自控系统采用三级运行维护（以下简称运维）体系，公司内部实现两级技术保障（二级单位为第一级，信息技术中心为第二级），外部有生产厂家技术（第三级）维护支持，确保公司各生产装置自控系统平稳运行。

第四十条

机动设备处负责对各级自控系统维护队伍的管理、工作协调和考核。第四十一条

二级单位仪表车间负责本单位自控系统运行的日常检查、维护、常见故障处理；生产车间负责自控系统的使用，并及时将发现的问题、系统报警通报仪表车间。二级单位机动部门负责本单位内部组织、协调，与信息技术中心工作联络及生产厂家现场服务的组织工作。

第四十二条

信息技术中心的自控系统服务中心负责较为重大的、突发性的自控系统故障处理，定期对自控系统进行技术检查、维护，提供24小时现场服务，负责各自控系统生产厂家技术支持的联络和配合，参与生产厂家现场服务全过程。

第四十三条

二级单位仪表车间运维巡检内容：

１．检查各自控系统的系统报警及设备、网络运行情况。

２．检查各节点和控制器的电源和蓄电池、现场仪表供电电源的工作情况。３．检查各节点和机柜风扇运行情况。

242 ４．检查网络和控制器等关键部分的冗余、热备用状态。

５．检查操作室、机柜室等自控系统机房的卫生、温度、湿度等指标是否符合要求。６．以上各项巡检周期：A类自控系统每周两次，B类自控系统每周一次，C类自控系统每月一次；巡检应填写自控系统巡检记录，二级单位根据情况确定具体时间。

７．每半年检查并记录自控系统负荷。

８．定期检查机房内电缆槽盒封闭，防水、防小动物情况。第四十四条

二级单位仪表车间日常维护内容：

１．机房（工程师站、机柜间）的卫生清扫，确保设备环境卫生条件。２．实施联锁投用/解除，并记录（根据各二级单位实际情况）。３．常见设备问题处理，并在PMIS中填报故障处理记录。

４．每次对应用软件增加、修改时，要填写软件修改记录，并进行备份。

５．对于重大问题、疑难问题，班组要及时向车间报告，由车间联系二级维护解决，同时向本单位机动部门汇报，对于A类自控系统的故障级别为中风险以上的故障由机动部门向公司机动设备处专业主管报告。

６．做好自控系统扩容、改造等变更图纸、资料的保管。

第四十五条

二级单位仪表车间应建立本单位所维护的自控系统台帐，内容包括：位号、型号、生产厂家、投用日期等。

第四十六条

二级单位仪表车间自控系统主管技术人员，每周对本单位的自控系统进行至少一次检查，并在班组检查记录中签字。

第四十七条

信息技术中心运维内容：

１．及时处理二级单位仪表车间提出的服务请求，并填写服务记录单。

２．每个月对全公司各装置A、B类自控系统进行巡检，对系统隐患进行排查、分析，并提出处理方案，进行处理。

３．每两个月对全公司各装置C类控制系统进行巡检，对自控系统隐患进行排查、分析，并提出处理方案，进行处理。

４．每半年对自控系统进行维护和在线备份，检查系统资源、负荷、系统故障信息等，并对一级维护提出运维指导。

５．对定期检查后的自控系统，与生产厂家联系咨询，综合给出自控系统运行评价，对下一步的运维给出指导性建议。

６．每季度对二级单位进行回访，了解自控系统运行状况和存在问题，及时发现、解决问题，尤其对于通性问题，进行统一防范和处理。

７．信息技术中心每半年向公司机动设备处上报维护报表。

８．经常与生产厂家联系，了解公司内通用自控系统的技术发展情况；反馈自控系统存在的问题及潜在问题，并制定解决方案。

９．根据自控系统运行情况提出点检及更新计划方案。

243 １０．每半年检查操作站操作系统临时文件、病毒防护情况。第四十八条

信息技术中心修订和完善自控系统二级维护操作规程。

第四十九条

信息技术中心逐步建立自控系统经验知识库，并将知识库纳入对一级运维人员的培训内容。

第五十条

信息技术中心按要求做好一级运维人员的技术培训。信息技术中心建立自控系统培训基地，各二级单位仪表车间每年报培训计划，自控系统服务中心根据二级单位的计划情况编制培训计划，对一级维护人员进行有计划的、有针对性的系统培训，以进一步提高维护水平。

第五十一条

信息技术中心为公司新建、更新、改造的自控系统提供建议和技术支持，确保自控系统的先进性、完整性，以便于自控系统的维护。

第五十二条

各自控系统生产厂家作为自控系统的最终技术支持。服务内容： １．对于公司二级维护无法解决的系统故障及时提供现场技术支持。２．自控系统厂家提供系统服务人员的技术培训。

３．由各主流自控系统厂家专业技术人员分别组织一次系统回访，解决系统中存在的问题，交流自控系统常见问题的处理方法，交流自控系统存在隐患、问题的相关信息，提供系统维护建议和指导。

４．框架内的自控系统厂家每半年要向大庆石化公司通报本公司自控系统的软、硬件产品更新情况及已经不再生产的系统备件供货情况。

第五十三条

一般服务请求由各二级单位仪表车间负责联系信息技术中心自控系统服务中心，并由二级单位仪表车间值班人员对服务内容（服务任务单）进行签字确认并记录。

第五十四条

二级维护无法解决的疑难问题，首先向生产厂家技术服务人员进行技术咨询，如果在生产厂家的指导或建议下，仍没有解决问题，信息技术中心以书面形式报石化公司机动设备处，申请生产厂家的专业技术服务人员来现场帮助解决。

第五十五条

信息技术中心将二级单位自控系统备件进行彻底清查统计、归类，统计近年备件损坏状况，分析哪些备件经常易损坏，哪些备件长时间或根本没有损坏过。根据公司各二级单位现有备件资源情况及今后系统易损耗情况，对二级单位所报计划，提出审核意见，统一规划、采购和管理。

第五十六条

与大型自控系统生产厂家联系，在信息技术中心逐步建立统一的备件库，采取集中仓储和管理，提高备品备件使用效率。对于超期备件协调自控系统生产厂家及时更换。

第五十七条

信息技术中心每年利用装置停车、检修等机会，有计划、分批次地进行备品备件的检测，保证备品备件时刻处于完好状态，保证生产应急所用。

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第六章

检修管理

第五十八条

仪表及自控系统检修内容及周期按有关自动化仪表检修检定规程确定。仪表及自控系统检修要编写检修作业规程，经二级单位机动部门仪表主管人员审查、主管技术负责人批准后实施。检修作业规程是仪表检修的指导性文件。

第五十九条

每次装置大检修必须对各装置仪表及自控系统接地全面检查测试一次，测试应委托有资质的专业部门进行，测试后出具测试报告，仪表车间存档。接地不合格应采取措施保证合格。

第六十条

经二级单位机动部门批准的仪表及自控系统检修项目，由二级单位上报计划，经公司机动设备处批准后方可实施。

第六十一条

重要检修项目（例如：电子调速器、防喘振系统、联锁系统、机组监测系统等）应由二级单位机动部门组织有关人员共同验收，一般项目由仪表车间验收。

第六十二条

仪表及自控系统检修要符合HSE管理体系要求，建立完善的安全、质量检查及验收保证体系。

第六十三条

仪表及自控系统检修验收应有检修作业规程、检验记录、试压记录、测试记录等有关技术资料（计量仪表要有有效的检定证书）。

第六十四条

装置大检修后，二级单位要做好仪表及自控系统检修总结，存档并上报公司机动设备处。

第六十五条

仪表检定周期执行《中国石油大庆石化公司计量器具分级管理规定》（庆化计字[2003]5号）。

第六十六条

复印机、计算机、空调的维修执行《复印机、计算机、空调的维修管理规定》（庆化办字[2005]2号）。

第七章

竣工装置验收管理

第六十七条

机动部门仪表主管人员及仪表车间参加新建、改扩建生产装置的仪表及自控系统选型、设计审查、技术交流、验收及开工投运的全过程。

第六十八条

仪表及自控系统验收必须按设计要求及有关的仪表安装标准和技术规范进行。

第六十九条

工程存在的问题，必须在交接前处理完毕，不得留有施工尾项。在交接时应有严格的交接验收手续。仪表及其附件、备品备件、工具、仪器和资料要齐全，否则二级单位有权拒绝验收。

第七十条

仪表及自控系统交接验收资料应包括：

１．装置的全套仪表自控设计图纸、施工图、竣工图。

245

２．设计修改核定单。

３．全部仪表的单机校验、回路联调及联锁联调记录，仪表风线、导压管线等扫线、试压、试漏记录，报警联锁系统定点值设定记录，电缆绝缘、接地电阻测试记录等。

４．全部仪表的使用说明书。

５．仪表及自控系统合格证书（所有仪表必须有产品合格证和防爆认证，计量仪表要有计量认证和有效的检定证书，安全仪表要有计量认证和消防认证）。

６．隐蔽工程资料和记录。

７．高温高压管线与管件材质合格证书。

８．脱脂记录。

９．工程交接证书。

１０．自控系统结构图、机柜柜内布置图、端子接线图等随机图纸。

１１．自控系统硬件维护手册、软件介质及说明书。

１２．自控系统操作及组态说明书。

１３．仪表、自控系统购置技术协议及开工会纪要。

第八章

设计管理

第七十一条

投资大、技术性强的仪表及自控系统项目的设计，原则上由设计部门完成，二级单位不准自行设计。

第七十二条

公司确定的项目由项目所属单位提供详细技术条件，经充分论证，公司机动设备处确认后委托设计。

第七十三条

设计人员应按设计委托技术要求及国家相关设计标准规范实施设计，设计之前视其必要性做好可行性分析论证报告，选择技术先进、经济合理的方案。形成初步设计后进行交底，会同概算报审，经公司机动设备处组织审查认可后，实施施工图设计。

第七十四条

施工图设计完成后，经施工图设计审查并做修改后，施工图入库并下发。

第七十五条

设计人员应具备技术前瞻，广泛掌握技术信息，在设计中采用先进成熟的仪表自动化产品和技术。

第九章

自控系统软件管理

第七十六条

自控系统软件（包括系统软件、应用软件、驱动程序等）必须定期进行备份，原则上每年进行一次。如果没有条件，每次大检修也必须进行备份。不论任何情况，软件的备份期不应超过三年。软件备份至少两份，介质应异地存放。

246 第七十七条

自控系统软件必须进行定点存放，并由专人进行管理，存放地应建立相应的管理制度、管理台帐，满足软件介质的存放条件，保证软件的存放质量，做到随时可用。

第七十八条

在用自控系统软件要在大检修期间（结合点检工作）进行全面检查或抽检，保证系统程序安全稳定可靠、应用程序功能正常、组态参数正确、各点测量准确。

第七十九条

自控系统禁止使用U盘、移动硬盘等移动存储设备进行软件备份，防止自控系统感染计算机病毒。与信息管理网络连接的设备应独立设置，不能与操作站通过以太网互连。

第十章

装置安全仪表管理

第八十条

各二级单位生产装置安全仪表要全部投入使用，仪表出现故障时要及时修理，确保仪表长期处于完好状态。

第八十一条

安全仪表的选型执行大庆石化公司仪表自控系统选型、订货的有关规定，选择《大庆石化公司仪表自控系统选型、订货框架》内的仪表生产商的产品。

第八十二条

公司安全仪表的选型原则：依据国家及行业的设计规范，并结合公司的实际情况，对主要生产装置及装置的关键部位和仪表监测环境气体组分较重、较特殊的选用进口的国际知名厂家的产品；一般装置和仪表监测环境气体组分较轻的选用国内或合资的及大庆石化仪表安装工程公司生产的产品。

第八十三条

各二级单位生产装置安全仪表的更新、更换由仪表车间提计划，机动部门审核、设备厂长签字后报公司机动设备处审批，经公司机动设备处审批后交物资供应中心订货。

第八十四条

二级单位仪表车间负责安全仪表的日常检修（除仪表设备故障以外的仪表回路故障的修理）和维护，并设有专人管理；生产车间负责安全仪表使用，并及时将发现的问题通报仪表车间；仪表安装工程公司负责公司安全仪表设备的修理。

第八十五条

二级单位仪表车间应建立本单位所维护的安全仪表台帐；仪表安装工程公司要建立各二级单位安全仪表台帐。

第八十六条

二级单位仪表车间维护班组负责对安全仪表进行定期检查、维护，并做好记录。发现问题及时与仪表安装工程公司联系，并协助仪表安装工程公司修理。仪表维护班组定期检查、维护内容如下：

１．仪表值班人员每天对所维护的安全仪表的运行状况及指示情况进行检查并做记录。

２．仪表值班人员每周按动报警器自检试验系统按钮一次，检查指示系统运行状况。

３．仪表值班人员每两周进行一次外观检查，项目包括：

247（1）连接部位、可动部件、显示部位和控制旋钮。（2）故障灯。

（3）检测器防爆密封件和紧固件。（4）检测器部件是否堵塞。（5）检测器防水罩。

４．对本条第三项中涉及安装在高处的检测器，检查周期可每月一次，但需保证正常运行。

５．二级单位仪表车间安全仪表主管技术人员，每月对本单位的安全仪表进行一次检查，并在班组检查记录中签字。

６．仪表安装工程公司组织技术人员每季度到各二级单位对各类安全仪表现场检查一次，同时巡访安全仪表使用情况，排查、了解各装置安全仪表存在的问题，建立档案，制定解决办法并给予解决，并建立巡访记录，要求双方人员签字。仪表安装工程公司在每季度最后一月的30日之前把检查巡访情况报公司机动设备处。

第八十七条

各二级单位要根据本单位使用的安全仪表说明书提供的探头使用寿命及实际使用情况，做好备品备件工作，以便及时对探头进行更换。安全仪表的探头更换由各二级单位仪表车间组织实施，更换后仪表检定工作由仪表安装工程公司实施。

第八十八条

对于临时停用的安全仪表，各二级单位要按照安全部门的规定，办理停用的审批手续。

第八十九条

各二级单位仪表车间应建立单独的安全仪表修理档案及维修后的使用记录，并及时归档。

第九十条

仪表安装工程公司对二级单位交付修理的安全仪表必须建立档案。修理前后双方进行交接确认，对待修的安全仪表逐台标识，做到安全仪表从维修至交回全过程的唯一性和可追溯性。

第九十一条

经检修的安全仪表在投用前必须进行检定，并出据检定报告。第九十二条

安全仪表的检定由二级单位仪表车间编写计划，经二级单位安全部门审核后报公司质量安全环保处审批，公司质量安全环保处审批后由仪表安装工程公司组织实施。

第九十三条

安全仪表的检定周期执行公司质量安全环保处的有关文件。第九十四条

本规定中的生产装置“安全仪表”是指可燃气体报警器、毒气报警器、烟雾（火灾）报警器。

第十一章

检查和考核

第九十五条

大庆石化公司及二级单位机动部门在设备检查中，把仪表及自控系统作为重要内容之一组织检查。具体考核内容见公司业绩考核办法。

248 第九十六条

各二级单位生产装置自控系统要全部投入使用，机动设备处将定期对各二级单位的自控系统运行维护情况进行检查，对检查情况进行讲评及考核。二级单位机动部门每季度对本单位的自控系统运行维护情况进行一次检查，检查情况随《自控系统技术状况季报》上报，对查出的问题进行考核。

第九十七条

信息技术中心、仪表安装工程公司必须牢固竖立以装置安全生产为中心的工作理念，提供优质快捷服务，若存在服务不及时，服务质量有问题，设备、部件损坏等事件，机动设备处将按公司业绩考核办法进行考核。

第九十八条

《仪表设备台件及测量控制回路统计方法》见附件１；《自控系统台件统计方法》见附件 ２；仪表及自控系统技术考核指标计算方法》见附件３。

第九十九条

对于仪表及自控系统，按以下技术指标进行检查、考核：

１．仪表完好率，仪表使用率，仪表自动控制率，仪表泄漏率，仪表回路故障率，仪表联锁投用率。

２．自控系统硬件故障率。

第十二章

附

则

第一百条

各二级单位应根据本规定，结合实际，制定具体的实施细则。第一百零一条

本规定由公司机动设备处负责解释。第一百零二条

本规定自发布之日起施行。

本规定起草部门：大庆石化公司机动设备处 本规定主要执笔人：周雷

李宁

249 附件1：

仪表设备台件及测量控制回路统计方法

一、按台件统计的仪表：

凡能独立完成检测、控制、指示、计算、显示、记录、执行功能的独立单元分别按台件统计，其中包括：

1．压力仪表：

压力变送器、差压变送器、压力开关、差压开关、拉力传感器、单法兰压力变送器等。

2．流量仪表：

差压变送器、容积式流量计（齿轮流量计）、旋涡流量计、超声波流量计、电磁流量计、涡街流量计、转子流量计、靶式流量计、质量流量计、流量开关、冲板式流量计批量控制器、流量测量的一次元件，如：孔板（包括内孔板）、威力巴、喷嘴、文丘里管、阿扭巴、超声波流量计探头、热物质流量计等。

3．温度仪表：

一体化温度变送器、热电偶、热电阻、半导体测温元件、温包、温度开关等。4．液位仪表：

差压变送器、压力变送器、单法兰差压变送器、双法兰差压变送器、浮球式液位仪表、沉筒式液位仪表、放射性式液位仪表、超声波式液位仪表、射频导纳式液位仪表、雷达式液位仪表、称重式液位仪表、钢带液位仪表、浮子式液位仪表（包括电、光传输）、投入式液位仪表、电极式液位开关、磁浮子式液位仪表、超声波式液位开关、浮球式液位开关、沉筒式液位开关、音叉开关、放射源等。

5．在线分析仪表：（按套统计，同时每套中独立的仪表按台件统计）

色谱分析仪表、红外分析仪表、热导分析仪表、PH计、电导分析仪表、微量氧分析仪表、微量水分析仪表、磁氧分析仪表、氧化锆分析仪表、密度计、氢分析仪表、粘度计、溶解氧分析仪表、冰点分析仪表、钠离子分析仪表、磷酸根分析仪表、蒸汽压分析仪表、SO2分析仪表、湿度计、倾点分析仪表、总烃分析仪表、CO2分析仪表、浊度分析仪表、露点分析仪表、浓度分析仪表、余氯分析仪表、折光（射）仪、可燃气体检测器（包括探头）、毒气检测器（包括探头）、酸度计、碱度计、余溴氧分析仪表、粒度仪、比值分析仪表。

6．特殊仪表：

自动计量秤、轴振动仪表（探头、前置放大器）、轴位移仪表（探头、前置放大器）、测速仪表（探头、前置放大器）、胀差仪表（探头、前置放大器）、摄像监视系统、喷码机、火焰监测器、工业电视、称重仪、通讯对讲系统、火灾报警器（包括探头）等。

250 其中：自动计量秤、摄像监视系统、火焰监测器、通讯对讲系统、火灾报警器按套统计，同时每套中独立的仪表按台件统计。

7．执行机构：

气动调节阀、气动切断阀、电/液转换器、电磁阀、阀位变送器、执行器等。8．其他仪表及附件：

就地调节器、电接点压力表、气动继动器、光/电转换器、电/气转换器、气/电转换器、气/气转换器、电压/电流转换器、电流/电压转换器、电流/电流转换器、电/气定位器、气/电定位器、气/气定位器、伺服放大器、可控硅电压调整器、过滤器减压阀、行程开关、限位开关、气动制动器、反馈开关、阀位回讯器、光电开关、多点切换开关。

10．二次仪表：

安全栅、调节器、手操器、记录仪、温度变送器、毫伏变送器、指示仪、开方器、累计计算器、加减器、乘除器、比例设定器、积算器、信号分配器、计时器、火焰监测器、报警设定器、高低值选择器、仪表电源、闪光报警器、轴振动指示仪、轴位移指示仪、速度指示仪、胀差指示仪、可燃气体指示报警器、毒气指示报警器、火灾报警器。

二、不做台件统计的仪表：

1．各种继电器、防爆接线箱、各种按扭开关、各种独立的显示灯。2．仪表使用的空调。

3．在大庆石化公司《机动设备管理规定（汇编）》中明确不由仪表专业管理的各种仪表、设备。

三、回路和回路仪表的统计方法： 1．测量回路和回路仪表：

由测量元件、测量仪表及附件等组成的测量系统按一套测量回路统计，组成测量回路的所有仪表及附件按测量回路仪表台件统计（不包括质量分析、特殊仪表、联锁报警回路中的测量回路及仪表）。

2．控制回路和回路仪表：

由检测元件、测量仪表、调节器（调节单元、遥控单元）、执行器及附件等组成的控制系统按一套控制回路统计，组成控制回路的所有仪表及附件按控制回路仪表台件统计。

由N个检测元件、测量仪表、和调节器（调节单元、遥控单元）、执行器及附件等组成的控制系统按N套控制回路统计，组成控制回路的所有仪表及附件按控制回路仪表台件统计。

此回路统计不包括质量分析、特殊仪表、联锁报警回路中的控制回路及仪表。3．在线质量分析回路和回路仪表：

用来分析或控制某种介质组成含量和分析某种产品质量的仪表回路，按一套质量分析仪表回路统计，组成在线质量分析回路的全部仪表按在线质量分析回路仪表台件统

251 计。

4．特殊仪表回路和回路仪表：

用来监测特殊参数和采用特殊仪表的仪表回路，按检测元件或测量仪表的数量统计回路，组成特殊回路的所有仪表及附件按特殊回路仪表台件统计。

5．联锁报警回路和回路仪表：

由N个检测元件、测量仪表、报警器、联锁执行机构组成的独立完成对某一设备或工艺过程保护功能的仪表回路，按一套联锁报警系统N个回路统计，组成联锁报警回路所有仪表及附件按联锁报警回路仪表台件统计。

四、说明：

1．仪表同时出现在二个或二个以上回路中时，只统计一次。

2．在线分析仪表在“仪表设备统计表”表3中按套统计，在表1中按台件统计。

252 附件2：

自控系统台件统计方法

1．系统的统计 ：

凡用于生产过程检测、控制、操作、管理、联锁等由本地网络设备联接起来的DCS、PLC、ESD/ITCC，以及全部或部分完成上述功能的独立的工业控制计算机和微机系统，都作为一套自控系统统计。

（1）控制站：隶属于本自控系统内的，由一个或多个（冗余）CPU控制，可完成独立功能的控制单元系统。

（2）操作站：挂接在自控系统主干网上，通过通讯可独立对全过程或部分过程进行控制、操作、组态及数据存贮的终端单元。

（3）工程师站：对整个自控系统进行组态、控制、管理的工程师终端单元以及通过与自控系统进行通讯实现控制、通讯、管理等特定功能的终端单元。

2．硬件设备台数统计：

台数：凡是能组成自控系统的具有特定功能的独立硬件设备均分别按台数统计。（1）主机：包括操作站、应用站、工程师站、工控机中的主机。其中应用站包括AP、HM、AM、与信息管理网通讯的网关。

（2）外部设备：主机所属的完成特定功能的外围设备，包括显示器、打印机、磁带机、键盘、驱动器、接口卡、球标等。其中打印机包括针式打印机、喷墨打印机、激光打印机、绘图仪、硬拷贝机；键盘包括操作员键盘、工程师键盘、普通键盘；驱动器包括软驱、硬盘、光驱、外置式光驱、外置式硬盘、外置式软驱；接口卡指主机内完成特定功能的独立插卡；球标包括球标、鼠标。触屏不计台件。

（3）过程接口设备：检测站、控制站、I/O单元（单点或多点）中的所有独立电子单元，包括电源卡、CPU卡、AI卡、AO卡、DI卡、DO卡、温度卡、串口卡、脉冲卡、组合信号卡等。控制站、检测站所带的卡笼及机柜不计台件，I/O卡附带的端子板、继电器板、FTA及电源卡不计台件。

（4）网络设备：实现网络通讯及协议转换功能的电子单元，包括通讯卡、通讯总线、增幅器、转换卡等。通讯卡包括网间通讯卡件、与主机通讯的卡件、NIM；通讯总线包括LCN、UCN、Vnet、节点总线、以太网，控制站、检测站内部通讯网络（如I/O总线或现场总线）不计为通讯总线；增幅器包括集线器、交换机。IO Link卡、UCN接口卡计入通讯卡中。冗余的通讯总线按1套统计。

（5）附属设备：包括稳压电源、空调机等。辅操台、机柜、电源分配器、空气开关不计台件。辅操台上的仪表另计台件。计入仪表台件的单元不再重复统计。

3．应用软件统计

253 应用软件包括两部分：

一部分为由数学模型组成的实现装置局部优化，总体优化或稳定化控制，顺序控制，先进控制以及生产管理的应用软件，作为一个应用软件统计。

另一部分为利用自控系统提供的组态或编程平台，实现特定功能的具有独立性的组态文件或程序，也作为一个应用软件统计。包括整套系统的回路组态、SOE功能、防喘振功能、独立设备的顺控逻辑功能等。

未经鉴定或未能考核通过的应用软件不做软件统计。4．系统输入输出点统计

本系统内所有的模拟输入/输出点、脉冲输入点、离散输入/输出点和通讯点。

254 附件3：

仪表及自控系统技术考核指标计算方法

一、总则

为了规范大庆石化公司仪表自控专业技术管理工作，完善监督机制，强化处罚力度，制定本方法。

二、考核指标

大庆石化公司仪表自控专业技术考核指标分成两部分管理，一部分为常规仪表，另一部分为自控系统。

（一）常规仪表的技术考核指标 1．仪表完好率

凡是达到仪表完好标准的常规仪表都按实际完好仪表台件统计，否则按不完好仪表台件统计。

仪表完好率实际完好仪表台件数100%

总的仪表台件数

2．仪表使用率

为了确保装置连续稳定生产而在线连续使用的仪表测控回路，都按实际投用仪表测控回路数统计。若仪表测控回路因故障，在线停用时间月累计超过24小时以上，则按停用仪表测控回路数统计。

仪表使用率实际投用仪表测控回路数100%

总测控回路数非仪表原因停用测控回路数

3．仪表自动控制率

凡是仪表调节控制回路能够连续、稳定投入自动控制的，都按实际投用仪表自动调节控制回路数统计。若仪表调节控制回路因故障，在线切到手动控制时间月累计超过48小时以上，则按停用仪表调节控制回路数统计。

仪表自动控制率实际投用仪表自动控制回路数100%

总控制回路数非仪表原因停用控制回路数

4．仪表联锁投用率

凡是仪表联锁控制回路能够连续、稳定投入自动控制的，都按实际投用仪表联锁控

255 制回路数统计。若仪表联锁控制回路因故障，在线解除联锁控制时间月累计超过24小时以上，则按停用仪表联锁控制回路数统计。

仪表联锁投用率实际投用仪表联锁控制回路数100%

总联锁控制回路数

5．仪表回路故障率

凡是按回路统计的仪表，因某台仪表故障进行修理后再使用或需要更新，都按仪表回路故障统计。

仪表回路故障率故障仪表回路数100%

仪表总回路数

6．仪表泄漏率

凡是仪表密封点、焊接点、砂眼，或其他原因造成的泄漏，都按泄漏点统计。

仪表泄漏率泄漏点数100%

静密封总点数

（二）自控系统的技术考核指标 1．自控系统利用率

系统利用率MTBF100%

MTBFMTTRMTNS

注：故障系指整个自控系统瘫痪的故障。上式中

MTBF——平均故障间隔时间

MTTR——平均故障处理时间

MTNS——平均正常停系统时间 2．自控系统硬件完好率

凡是达到自控系统硬件完好标准的，都按实际完好硬件台数统计，否则按不完好硬件台数统计。

硬件完好率n100% NH

256 式中

n——完好硬件台数

NH——硬件总台数 3．自控系统硬件故障率

硬件故障率tNHT100%

式中

t——单台硬件故障时间（小时）

T——统计期总时间（小时）4．自控系统应用软件投用率

应用软件投用率NSaTtjti100%

式中

ti——单个应用软件实际投用时间（小时）

NSa——应用软件总套数

tj——单个应用软件因非仪表原因停用的时间（小时）5．自控系统软件故障率

软件故障率tsNST100%

式中

ts——单个软件故障时间（小时），NS——软件总套数 注：软件系指系统软件和应用软件集合。

浅谈安全仪表系统的认识 第3篇

关键词：安全仪表系统；安全完整性等级；冗余表决；最优配置

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 02-0023-01

一、引言

石化、化工等过程工业生产装置具有高温、高压、易燃、易爆的生产特点，为了保证人员、设备的安全，设置了复杂的联锁、紧急停车系统，以在非正常工况时，针对不同情况，按照预先设定好的顺序，使机泵、阀门等动作，从而避免危险的发生或将其产生的伤害、损失控制在可以接受的范围之内。

二、分析与思考

（一）安全仪表系统的初步理解

2000年5月，国际电工委员会正式发布了IEC61508标准，名为《电气/电子/可编程电子安全系统的功能安全》。并在随后，又专门针对流程工业领域安全仪表系统的功能安全标准推出了IEC61511。它将使用电气（E）/电子（E）/可编程电子（PE）技术的仪表安全系统构成定义了传感器、逻辑运算器、最终元件三个部分。

在IEC61508中，对应用于安全仪表系统的系统、子系统或仪表器件是需要进行SIL级别评估的，并有相应的等级认证，从低到高依次为SIL1、SIL2、SIL3和SIL4。SIL是指安全完整性等级，即Safety Integrity Level，它是以功能失效的概率来划分的。

SIS是安全仪表系统的简称，即Safety Insrumented System，它控制的是联锁的从检测、逻辑运算、直至执行的全过程各个环节。严格意义上的安全仪表系统是这样形成和构成的：

（二）逻辑运算

天津石化公司烯烃部有乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙二醇四个生产主装置，1995年建成投产。聚丙烯、乙二醇两个装置的主要联锁系统均采用了HONEYWELL LM。该控制系统身性能就有缺陷，随着运行日期的增长软、硬件故障率愈加呈高发趋势，更加频繁地由于系统离线或卡件的冗余切换不成功而引发停车；如在2007年发生的典型案例：

（1）2007.07.20 聚丙烯装置DCS软件版本升级时，须进行SWAP PRIMARY（交换主）操作，LM13在线切换失败，在主控制器仍显示正常工作的状态下造成联锁停车。

（2）2007.06.01 乙二醇装置LM07主机与I/O RACK2通讯故障，在更换主卡过程中，由于系统不能自动切换到备卡，造成后工段联锁停车。

鉴于上述这些问题的存在；同时又适逢集团公司于07年5月启动仪表隐患治理项目，有专项资金的支持。因此于2008年将聚丙烯、乙二醇两个装置联锁控制系统进行了改造。

（三）检测传感

2010年某日，乙烯装置I-1901-3突然启动。该联锁为脱甲烷塔压力联锁，联锁输入信号仅为脱甲烷塔塔顶压力PSHH373，当压力值高于720KPA时联锁启动。I-1901-3联锁设计为三取二联锁，设置了PSHH373A＼B＼C三个压力开关，当时三个压力开关全部动作，因此初步判断为是真实联锁。但工艺人员通过调用模拟量压力的趋势及结合其它工艺参数进行分析，认为该联锁有可能为误报，要求仪表人员再次进行确认。经过检查，发现三个压力开关测量点取自一个取压阀，检查该取压阀，发现已被异物堵塞，检测到的却是不是实际的工况。

通过上述联锁误动作的事例，我们可以看到，采用SIL3等级的控制器仅仅是保证了整个联锁系统的多个构成环节中的一个环节的问题，检测回路、最终执行回路的问题仍然没有得到解决。按照SIL等级的验证理论，也可以使用硬件SIL等级较高的变送器构成单通道检测回路，但更实际的选择是使用低级别的变送器采用2003冗余的方式来配置。虽然高SIL等级变送器的可靠性比低级别的要好，但是只是自身的故障率小，而不是完全无故障，而且无法应对诸如端子虚接、仪表进水、测量点堵塞、信号电缆短路断路等更为常见的故障；而2003的表决方式则是检测到达逻辑运算器的信号，涵盖了取源点、线路、仪表等全部的现场故障，并采取了冗余表决的安全增强措施，综合的适用性和安全型更强。需提到的是，用硬件SIL等级较高的变送器搭建2003冗余结构，固然性能更出色，但费用高昂，对应用结果影响不大，不符合满足需要即为最好的经济性原则。

（四）最终执行元件

当联锁命令发出后，通常经由隔离继电器送至现场的电磁阀或是MCC。送至MCC的信号没有过多的选择余地，给出符合电气控制回路的要求的信号即可，或为闭合启动断开停止，或为启动停止分送两组信号均闭合有效或脉冲有效。对于电磁阀，如采用冗余配置，则有串联和并联两种选择方式。串联方式采用1002冗余，安全性较好，可用性稍差。并联方式采用2002冗余，可用性稍好，安全性差，但由于对输出回路的信号检测没有足够的手段，当单通道的故障出现后不易被发现，会形成事实上的在非冗余状态下运行。对于紧急停车部分用于控制切断阀门的电磁阀更多的是采用2个串联方式设置，以防止某一个电磁阀失效而造成联锁动作失效。

三、结论

SIS系统着重强调的是回路整体安全的概念，在工程实践中，需要采用经济、合理的技术方案，统筹考虑单独系统（如传感器、通信系统逻辑运算器、最终执行元件）中各元件以及各单独系统的组合配置，并最终寻求一种最优配置，即在达到安全度等级的前提下，合理配置经济实用的系统。

参考文献：

[1]乐嘉谦.化工仪表维修工[M].北京：化学工业出版社，2005：332-346.

仪表着陆系统监控技术 第4篇

一个完整的仪表着陆系统主要包括发射机、监控器、本地/远程接口、电源和天线系统。发射机和监控器都被独立特定的微处理器控制。其中监控器处理器的主要任务就是处理和评估内部的、整体的和近场偶极子的检测信号, 在发现故障时执行适当的动作 (台站转换或关台) , 同时, 确保监控器自身的性能不受环境条件、元件老化的影响。因此, 监控器是确保仪表着陆系统为飞机提供的引导信息准确可靠不可或缺的组件。

2 监控器的功能

仪表着陆系统的监控器有两个功能, 首先监视实际的外场信号, 检测外场信号不允许的改变, 如果不正确的引导信号被发现, 监控器装换到备用发射机, 在没有备用系统可用的情况下关闭系统。其次, 要确保环境条件改变和器件的老化不影响监控器本身的性能 (故障安全特征) 。

监视过程由硬件和软件两个模块实现, 被选的射频信号 (内部、整体和外场检测) 被放大, 校正到一个被定义的确定电平, 再由精密度检测器解调。在取样 (取样率960Hz) 和A/D转换信号之前, 复合视频信号被滤波并且被转换成单独的数字值, 避免在随后的监视器微处理器离散傅里叶变换算法 (DFT) 中出现假信号, 借着筛选算法, 直流成份和导航频率的调制成份被得到, 通过与编程并且储存的告警门限比较, 信号成份被检查是否在容限以内。如果参数是在容限以外, 告警被检测到, 就会启动初始执行动作 (转换或关闭) 。同时监测结果可在本地或远程连接装有软件的电脑上读出, 简单的状态指示也会在本地面板上显示。

3 监控器的组成

监控器有它自己的微处理器, 监视辐射的信号, 同时检测任何可能引起航空危险的错误或故障。另外, 监控器数据可用来早期识别任何偏离或性能上较小的不足, 预防在连续的服务或系统有效性的范围内可能引发的有害影响 (警告监视) , 对一个告警的响应是一个逻辑控制的装换或发射机的切断。

监控器主要由监控信号处理器、控制和选择逻辑、监控器分配开关和检测接口适配器四个模块组成

3.1 监控信号处理器

监控信号处理器 (MSP) 是监控器的核心部分, 它确保只有正确的导航信号才被辐射。如果导航信号被发现包含错误, 监视器处理器启动对备用发射机的一个转换而且断开当前在用的发射机, 如果备用发射机也发射不正确的导航信号, 它同样被断开。MSP的测量单元包含解调、取样和射频信号的转换、测试产生器信号的处理和BIT信号的测量。其主要功能单元包括监控器的射频通道部分、标准信道的射频部分、AF信号处理、数字部分的输入/输出口、监控处理器及外围设备。

检测ILS信号有三种方式:

(1) 发射机输出信号的部分被耦合出来并且供应到监控器作为内部信号;

(2) 整体网络混合从发射天线单元耦合的信号形成等同于空间的信号;

(3) 借着近场的一个偶极子天线接收到的ILS信号。

两个监控器信号来自在监控器分配开关的信号源开关, 开关是双路冗余并且独立运作的, 它们分别被两个监控器控制。每个监控器放大输入信号到一个固定的电平, 然后解调它而且将它转换成离散的数字值。这些值被计算而且与参考值比较。结果送到LCSU (指示) 或连接的本地/远端个人计算机。监控器交换状态信号。如果一个监控器故障, 完好的监控器立刻决定不等侯来自另一个故障监控器的回应。这保障监控器在所有的情况下可以快速而正确地起作用。发射机和监控器彼此间是独立的。

3.2 其它部分

控制和选择逻辑有五个主要的功能单元:发射机1和2 ON/OFF逻辑、同轴继电器的控制、电池监视和过放电保护、和DME (测距器) 适配的DME接口和测试信号产生器。

监控器分配开关分配所有监视信号到两个监控器信号处理器。每个监控器控制解码器经由通道选择开关轮流询问信号用于计算。解码器选择来自8个独立的监控信号之一, 而且连接这个信号的监控信号处理器1或2的路径。

监控器接口适配器为备用发射机的射频信号在MSP中处理做好准备和混合。航道和余隙的载波/边带信号在射频转换开关中耦合而且送到检测接口适配器, 航道和余隙处理分支是统一的设计。

4 监控器软件

监控软件用英特尔PL/M86高级语言编写。监控器软件运行监控器控制功能, 可粗略地分成“系统初值设定”和“系统监视”。主要工作就是确保发射机辐射的信号的正确性。如果监控器发现有故障的信号和已经过它的告警延时, 就关闭故障的发射机并让备用发射机运行, 如果这台发射机也故障, 则台站关闭。

有两种运行模式:监视模式和旁路模式。两个模式的状态略有不同, 在旁路模式中, 监控器接受输入指令, 用于调整监控器的设置和发射机调整或维护, 监视程序同样也被运行, 除非在存在告警的状况, 执行的工作被中止;在监视模式中, 不接受输入指令, 发射机状态全在监视控制下。然而, 数据输出在两个模式中都被运行, 当监控器被打开时, 默认进入旁路模式, 可以手动从一个模式变更到另一个。

5 结束语

软件和硬件的完美结合形成了完整的仪表着陆系统监控技术, 简单便捷的操作界面是该监控系统的另一优点, 通过它技术人员可以科学、直观的了解设备的工作状态, 同时还可以在出现细微偏差时及时调整, 保证为飞机提供的引导信息的精准可靠。该技术是比较先进完整的设备监控技术, 可为国内同行业产品设计时提供参考。

摘要：监控器是仪表着陆系统的重要组成部分, 对确保设备正常工作以及辐射信号准确可靠至关重要。本文从仪表着陆系统监控器的功能入手, 详细描述了监控器的组成和工作机理, 为技术人员的测试维护工作提供帮助。

仪表自控技术员职责 第5篇

1、执行厂部、车间有关安全工作指令，及时向车间报告生

产和设备方面的情况和安排。

2、不断学习本专业知识、法规和规定。

3、负责全厂计算机控制系统、各种仪表和计量、检斤设备的稳定运行。

4、对自己管辖区域的电气设备进行点巡检，并负全面责

任。

5、参加事故调查与处理，负责对员工的专业技术技能培训

指导。

6、协调本专业与其他相关专业，交叉作业时的关系，不能

解决时报上级主管。

7、负责对职工进行专业技术知识培训。

8、负责对检查出现的设备问题汇总、分类，下派工作任务

现场仪表控制系统常见故障分析 第6篇

关键词老化;电源;外界信号干扰;DCS PLC系统故障;仪表故障;原因;故障处理

中图分类号 TQ2文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)051-0136-01

随着石油化工企业规模不断扩大、工业设备自动化控制技术的快速发展,仪表控制系统应用越来越广泛,同时也对仪表维护人员的综合技术水平提出了更高要求,主要是故障发生后的原因分析,只有快速准确的查找出故障点及故障发生的原因,才能及时排除故障,保证企业的生产连续性,现阐述一下在仪表控制系统故障分析方面的一些看法,供仪表维护人员共同探讨。

1石化控制系统故障原因可分为

元件老化、外界干扰信号、故障、现场仪表本体故障、环境影响、人为因素等几方面。

1.1元件老化

对于新建的化工装置来讲,所使用的系统及元器件都是比较新的,元件本身发生故障的概率是比较低的。但对于运行时间比较长的装置来说,运行时间都在10年以上了,系统的老化和元件的老化,对于装置的平稳运行都构成了潜在的威胁。

对装置运行构成威胁的主要有卡件老化,端子板老化,继电器老化。

卡件老化后表现出所有的通道不能传输数据,卡件的状态灯指示故障,重新插拔一次后,卡件的状态灯恢复正常。但在使用后时间不长就又会出现这种故障现象。有过两次这种提示,就说明该卡件需要更换了。

端子板老化后的表现为部分通道不能传输数据,时输入或者输出不能正常传送。有的端子板上带通道故障指示灯,有的不带。对于带通道指示的很好判断出是那个通道出现了问题。不带指示的只有排除了现场仪表部分没有问题,才能确定是端子板老化的问题。

由于控制系统更新速度是比较快的,对于早期的仍在使用控制系统,其发生老化故障的几率就是比较的大的,且所对应的卡件的备件储备量也相应的减少了。这就给更换卡件带来了困难。这种情况就需要将这种落后的系统淘汰掉,用比较新的控制系统来代替。

但是对于新建装置,如果出现卡件故障,那可不是老化问题,那就是卡件本身的质量问题了。

继电器老化这是一个普遍的现象,继电器线圈长时间带电,长期的发热对线圈的寿命也是影响的,触点表面也会出现氧化层,存在这种可能的地方也比较多,DCS/PLC等都涉及到继电器老化的问题。对于DCS和MCC之间的信号都是采用的继电器隔离的,如果一方误动作,导致的后果较轻的就是部分工段联锁,严重的就是整个装置停车。

1.2电源故障

仪表控制系统供电一般选用冗余供电,这通常指220VAC供电。在生产实际上,从UPS系统来的220VAC供电一般都设计旁路柜。并且仪表回路普遍带安全栅,现场大量测量、控制元件24VDC供电由安全栅提供,结合个人工作经验,为了避免电源故障给装置运行带来大的影响建议从以下几个方面进行改进:1)保证良好的接地,尽量少选用齐纳型安全栅,确保仪表稳定的供电。2)尽量避免一块安全栅带两个回路,确保每个负载元件有足够的工作电压。3)对于既可选用220VAC还可24VDC供电的仪表,要实际测量供电距离,提供给现场仪表可靠的工作电压,尽量选用220VAC供电。尽可能减少电源故障停车风险。4)PLC和儀表的24VDC供电必须和电压等级为24VDC的中间继电器分开,否则会因为继电器的电源部分故障严重影响仪表控制系统的稳定运行。

控制系统用的电源从UPS供过来之后,要保证双路供电,并且能够自动切换来保供电的可靠性。

2外界干扰信号分析及消除

如果DCS系统显示测量的数据突然之间产生跳动,有的甚至超量程,可能在瞬间恢复,有的长时间存在。当这种情况发生时就有可能是信号干扰,这种干扰大多出现在仪表控制系统。

石化装置的干扰主要是电磁干扰,解决的办法:1)关键是找到干扰源并消除或降低其干扰信号。首先要考虑:①不同种类的电缆的敷设问题,涉及到不同种类的电缆要隔离铺设;②现场仪表、DCS/PLC系统接地问题,最理想的情况就是各类接地线分别独自接地,但施工困难或受到位置限制只能为系统提供一个接地体时,允许采用各类接地共用一个接地体的方式。在这种情况下要使用接地电阻小于4欧姆的接地极。当这两个因素排除后再考虑现场设备的干扰比如大功率电机等容易产生干扰的设备,只有准确判断才能消除故障。2)如果是现场设备存在较强的干扰,那就要增加屏蔽措施,以消除干扰。

对于电磁干扰的问题应具体问题具体对待,系统在制造时已严格考虑了抗干扰措施,如在现场还存在干扰问题,应视为特殊的情况,这时就需要采取必要的特殊技术措施,如加装滤波装置、单独接地、与输入或输出信号共地等措施。

老化、电源、干扰因素导致的故障特征比较明显,下面我们讨论一下其余几方面的故障原因分析:

当系统出现故障时,可根据报警信号来进行故障查找,系统出现故障时,可分为硬件故障、软件故障或是外界信号干扰,大多数故障不能立即指出故障点,但我们可以根据故障信息逐一排除,确定故障点:

比如出现故障造成系统死机,这就要用到对故障原因逐一排查,首先分析故障发生以前是否有前兆,比如系统多次报故障,如果出现这一现象那有可能是导电性很强的灰尘大量沉积卡件上,这要保证机柜通风性良好、定期清扫、定期清洗端子排、元件等。如果是故障前对程序进行了修改,那有可能是系统参数设定的存在问题,核对修改的程序查找故障点进行修订。如果没有任何征兆那就要从系统上仔细分析在排除人为因素情况下 ,对硬件、软件认真分析。系统故障分析起来比较复杂,而且原因众多在此不能一一列举,在此不做过多的分析。

如果检测的数据突然变化,如果波动不频繁可以排除外界信号干扰那就可以认为仪表本身出现问题、工艺问题或外界环境等影响造成的,如果仪表本身没问题,那就要考虑工艺原因导致故障,对于智能仪表仪表大部分故障出现在接触不良、短路、断路、松脱等。这些故障点确定好后一般比较好处理。相对于前面的故障原因,仪表自身的故障处理相对比较简单一些,大家的处理经验也比较成熟。

3结束语

无论出现何种故障,作为一名仪表维护者查找故障点是最为关键的,只有准确无误的确定故障点,才能解决问题,为公司挽回一定的经济损失,希望通过本人一些经验可以让大家在技术上共同交流探讨,来处理更深层次的问题。

参考文献

[1]王森,朱炳兴.仪表工试题集(上册)[M].北京:化学工业出版社,2001.

[2]左国庆,明赐东.自动化仪表故障处理实例[M].北京:化学工业出版社,2003.

[3]张松春,竺子芳,赵秀芬.电子控制设备抗干扰技术及其应用[M].北京:机械工业出版社,1989.

燃气管道仪表计量系统研究 第7篇

目前应用最广泛的计量燃气管道变形量的方法耗时长且耗费人工成本, 不能满足对燃气管道信息实时性的需求。因此, 本文将仪表引入传统计量方法, 应用仪表的强定向性、消耗缓慢、传输距离远的特性, 设计了一种新型计量燃气管道计量的系统, 改进了以往计量方法的弊端, 满足了计量实时性的需求, 使得计量精度提高。

一、相关理论

二、工作原理

基于上述理论基础, 本研究的系统默认的操作模式是自动, 此外还有手动操作模式, 可以根据用户实际需要进行设置。操作过程如下:

(1) 发射电路接收单片机输入的方波信号, 该信号的频率是固定的, 因此需要借由脉冲变压器的作用驱动发射器的发射口发送仪表, 发射一经启动则计时开始;

(2) 回波信号经接收电路接收后, 经放大器放大后传输到检波电路, 检波电路检测信号后, 如果确定其为回波信号, 则会发送信号至单片机, 表示收到信号;

(3) 单片机收到检波电路发出的回波接收信号后, 计时停止, 则可知仪表往返用时;

(4) 温度传感器计量仪表传输的环境温度, 计算出传播速度, 并进一步测算燃气管道左右两帮之间的距离, 结果储存与单片机中;

(5) 数据经过单片机汇总后, 传递给上位机, 留待以后分析使用。

三、系统设计

3.1发射电路。本系统的发射驱动选用的是脉冲变压器, 这是因为仪表在传播过程中会有非常大的能量衰减, 普通电路功率和驱动能力都比较低, 这样会对不利于仪表的接收, 而利用脉冲变压器后, 可以提高电压值, 增强回波能量, 提高接受成功率, 通过该驱动的作用。

3.2接收电路。接收端在收到回波信号后, 由于存在压电效应, 会极大地降低回波信号的电压, 电压值甚至低于毫伏级。这种极低压信号不能直接传输到检波电路中, 必须经过放大器的进行一步放大, 如图本系统的放大器为TL082, 这种放大器带宽和速度都很高, 满足系统要求, 在检波电路中可以识别到。

3.3检波电路。该电路的核心部件是LM567, 其带宽和频率可以通过增加或者减少外部电阻和电容调配出来。如果输入检波电路的频率与LM567的中心频率一致, 则会产生高电平, 通过如图的引脚8传出, 否则会有低电平传出。

四、系统测试

测试中选取燃气管道设置了三个观测点, 测试持续两个月, 得到系统所需的全部计量数据, 经过测试数据得出本系统的计量精度非常高, 本系统所得的计量精度与用户的实际需求相符合, 可以应用于实际燃气管道的计量。

结论

本文基于仪表以及燃气管道测量的理论, 设计了计量燃气管道计量系统, 并对系统进行了测试, 结果表明本系统不仅实时性强, 而且具有很高的计量精度。

参考文献

[1]贾增科.城市燃气管道风险评价研究[D].河北工程大学, 2008.

现场仪表系统常见故障分析 第8篇

一、现场仪表系统故障分析的一般步骤

现场仪表的测量参数包括液位、压力、温度、流量四种。在进行现场仪表故障分析的时候, 要针对不同的测量参数采用不同的方法, 但是故障分析的基本步骤如下:

1.在进行故障分析前, 要对该仪表所测介质的的生产工艺和生产过程等有着清楚、完整的了解, 熟知该仪表系统的特点、结构、参数要求和基本的性能, 并充分理解它的设计意图和设计方案。

2.其次, 在进行故障分析之前, 要准确了解生产原料的参数故障前后发生的变化状况和生产负荷的变化情况, 仔细查看发生故障仪表的记录曲线, 并综合各种因素进行全面分析, 以便尽快找出故障的原因。

若在DCS系统中若仪表记录曲线由波动的状况变为一条直线, 那么很有可能是仪表系统出现了问题。就应该重点检查现场仪表系统, 当然安全栅及输入通道有时也要考虑。

3.若在故障出现前, 仪表记录曲线正常, 出现故障后曲线杂乱无章, 没有规律, 并且此时很难对系统进行控制, 则出现这种故障的原因多是在工艺操作上存在问题或参数发生了突发变化。

4.若是由于仪表系统的故障, 则在对工艺参数进行调整时, 记录曲线会出现突变状况, 波动范围极大, 且不稳定。

综上所述, 我们在对现场仪表系统进行故障分析时, 要对被测控制阀和控制对象的性能变化以及工艺流程和特点给与高度的关注, 因为这些极可能成为故障的原因。总之, 我们在出现故障时要从工艺操作和现场仪表系统这两部分进行全面的分析和检查, 找出具体的原因, 保证生产安全。

二、压力控制仪表系统故障分析

(一) 、压力控制仪表系统常见故障

压力控制表是目前工业生产中较为常用的一种仪表。它的具体功能主要有实现压力显示、调节、控制、监督。压力控制仪表系统经常出现以下几个方面的故障:首先是取压管路或取压装置发生堵、冻等。导致在非真空压力测量时的指示偏低现象和在真空测量时的指示偏高现象发生;其次是导压管发生泄漏及被测介质含杂质或气体。这种故障能够造成在真空测量指示偏高而非真空压力测量指示偏低现象的出现。最后是变送器膜片或膜盒发生损坏, 使仪表不能继续使用。

(二) 、压力控制仪表系统故障分析的基本步骤

1.对压力控制系统仪表的指示值进行检查, 如果指示值正在进行快速振荡波动, 则要继续对工艺操作进行检查, 检查其是否产生了变化。一般情况下, 导致这种故障出现的原因是调节器PID参数设定和工艺操作的不合理。

2.对压力控制系统仪表指示值进行检查, 若指示值一直都未发生变化, 在工艺操作发生变化时, 压力指示值仍然不发生变动, 则此时应该是压力测试系统发生了问题, 首先要检查测量引压导管系统, 查看其是否发生堵塞, 如果没有发生堵塞现象, 要接着对压力变送器输出系统进行检查, 观察其具体变化, 一旦出现变化, 就可判定是由于控制测量指示系统的故障造成的。

三、流量控制仪表系统故障分析

(一) 、流量控制仪表系统常见故障

流量控制仪表是测量流体数量的一种仪表, 它主要是测量单位时间内流过管道的某一截面的流体数量。流量控制仪表中较为常见的故障主要有以下几种:首先是存在较大的只是误差或较大的波动;其次是在没有流量通过时仍然有显示数值, 我们通常称这种现象为零漂移;最后是没有指示或指示数值为零。

(二) 、流量控制仪表系统故障分析的基本步骤

1.对流量控制仪表系统的指示值进行检查, 如果流量控制仪表的指示位置处在指示值最小处, 那么就应该先对其是否处在正常的工作状态进行检查, 如果是处在正常的工作状态那么最终检查结果就是显示仪表出现故障。对现场的检测仪表进行检查, 如果发现它的指示值也处在最小, 这是就要对调节阀开度进行必要的检查, 假如调节阀的开度值是零, 那么我们就可以断定故障出在调节器与调节阀之间的部位, 若经过检查, 调节阀开度正常, 则应该断定造成故障的原因是系统压力不足、泵不出力不上量、系统管路可能被堵塞、介质结晶以及违规操作等等。从仪表角度看故障主要可能会是由于以下原因造成的:首先可能是孔板差压流量计的正压引压导管发生堵塞;其次是差压变送器正压室发生泄漏;最后是机械式流量计的过滤网发生堵塞, 或者其齿轮发生卡死故障等。

2.对流量控制仪表系统指示值进行检查, 如果流量控制仪的指示值和检测仪表的指示值都处在最大值的位置, 则要进行手动控制调节阀, 既可把调节阀开大也可关小, 在操作过程中如果出现流量下降的情况, 那么可以断定是产生故障的原因是工艺操作的问题;如果在操作中没有出现流量值下降的问题, 则产生故障的原因是仪表系统出现了问题。接着分别检查流量控制仪表系统的仪表测量引压系统、调节阀、仪表信号传送系统, 检查其工作是否正确。

3.在进行流量控制仪表系统的指示值检查时, 若发现指示值的波动比较繁, 应该改为手动控制, 在进行手动控制时, 如果此时流量控制仪表系统指示值的波动变小, 则可判定故障是由于仪表方面出现问题造成的, 如果指示值的波动仍然十分频繁, 这时可以断判定故障是由工艺操作方面的问题造成的。

四、液位控制仪表系统故障分析

(一) 、液位控制仪表系统常见故障

作为对液位实施监控、准确指示液位并且自动控制补充液位介质来进行测量工作的仪表, 液位控制仪表系统最常见故障包括以下几个方面:

1.测量原件出现故障造成的;

2.被测量介质工况变化或出现干扰如液面上存在着泡沫等, 这样会导致指示不准;

3.显示仪表部分出现问题显示值也会出现问题;

此外, 缆式导波缆断;测量元件结霜或挂料;这些都会导致仪表不能进行测量。

(二) 、液位控制仪表系统故障分析的基本步骤

1.当其指示值出现最小或者最大时, 要首先检查对检查检测仪表, 判断其是否运行正常。若运行正常则接下来把液位控制转换成手动控制, 在手动操作过程中, 注意观察液位变化, 如果液位一直保持在相对稳定的范围内, 则可断定液位控制系统发生了故障, 如果在手动操作过程中, 液位变化不稳定, 则课断可判定是工艺系统发生了故障。

2.如果是差压式液位控制仪表, 当其指示值与直读式指示仪表的指示值存在差别时, 要对直读式指示仪进行检查表, 如果其指示值属于正常范围之内的话, 则要检查取压装置是否有渗漏;若没有出现渗漏情况, 则问题可能出在变送器的迁移上。3.对液位控制仪表系统进行检查, 若发现其指示值的波动较为频繁, 则首先要分析液面控制对象的容量, 若容量较大, 则可以断定是仪表自身出现了故障, 若容量较小, 就要进一步分析工艺操作状态, 若发生变化, 则可以断定波动频繁是由于工艺操作所造成的;如果不发生变化, 则可以断定是仪表自身发生了故障。

五、温度控制仪表系统故障分析

(一) 、温度控制仪表系统常见故障

温度控制仪表利用热电阻或者热电偶来测量被测对象的温度从而进行控制, 较为常见的故障有以下几种:一是安装位置不当或安装深度不够;二是测温点保温不良;三是接线松动或线缆被腐蚀;四是短路故障;五是断路故障。

(二) 、温度控制仪表系统故障分析的基本步骤

1.对温度仪表系统的指示值进行检查, 若其指示值变化到极限值, 则一般判定仪表系统出现了故障, 要从仪表回路上考虑。

2.温度控制仪表系统指示出现快速振荡现象, 大多数是由于没有对控制参数PID进行适当调整。

3.温度控制仪表系统指示中大幅缓慢波动现象的出现, 可能是因为工艺操作变化所导致的。若工艺操作未发生变化, 则是由于控制系统自身出现了问题。

4.温度控制系统本身的故障分析步骤:对调节阀输入信号是否发生改变进行检查。如果输入信号不变, 调节阀发生变化, 则是调节阀的膜头膜片出现漏气的状况;对调节阀定位器输入信号是否发生改变进行检查, 若输入信号不变, 输出信号发生变化, 则是定位器出现故障;若对定位器输入信号进行检查时发生变化

变化, 再对调节器输出是否有变化进行检查, 若调节器输入的不变, 输出发生变化, 则调节器出现了故障。

总结:

本文对现场仪表系统常见故障进行了简要的分析, 通过这些对故障的分析, 希望能够为施工维护人员提供一些帮助, 及时地找出故障原因, 保证生产安全, 提高经济效益。

摘要：通过对现场仪表系统的维护, 并分析其常见的故障, 有助于我们较快的对故障进行处理, 保证生产安全, 为企业带来更高的经济效益。本文首先阐述了对现场仪表系统故障分析的一般步骤, 然后针对不同的仪表系统进行了逐个的论述, 旨在为做好仪表系统的现场维护提供参考。

关键词：现场仪表系统,常见故障,分析

参考文献

[1]光自锋.现场仪表常见故障分析[J].自动化应用, 2011 (6)

[2]赵东奎.现场仪表控制系统常见故障分析[J].科技与生活, 2010 (9)

[3]郭平平.现场仪表系统常见故障的分析[J].内蒙古科技与经济, 2005 (20)

安全仪表系统的安全生命周期 第9篇

安全仪表系统(SIS)是由国际电工委员会(IEC)标准IEC61508及IEC61511定义的独立于DCS/PLC的专门用于工业过程的安全系统,其对装置可能发生的危险或不采取措施将继续恶化的状态进行及时地响应和保护,使生产装置按照规定的条件或程序退出运行,从而使危险降低到最低程度,以保证人员、设备的安全和避免工厂周边环境的污染。安全仪表系统主要由检测部分(传感器、变送器)、逻辑运算部分、执行动作部分(阀门、泵、电机)等三部分组成。一个安全仪表系统从开始设计到最终停用要经过许多阶段,在安全仪表系统的设计和执行过程中需要考虑其整个生命周期。

2 安全仪表系统的安全生命周期模型

安全仪表系统的生命周期(SLC)模型对安全仪表系统项目的设计和执行有非常重要的指导意义。IEC61508和IEC61511定义的安全仪表系统的生命周期模型与ISA S84.01定义的安全仪表系统的生命周期模型有相似之处,其自始至终大致可以分为工艺设计、危险学习及评估、安全功能分配、系统设计、系统集成、现场安装、调试和验证、系统投运及维护、系统升级或更新换代等阶段[1]。图1给出了基于ISA S84.01的安全仪表系统的生命周期模型,它是最早的安全仪表系统的生命周期模型,现已逐渐被IEC61511安全生命周期模型所取代,但其对安全仪表系统项目的执行仍具有重要的指导意义。

2.1 工艺设计中应注意的问题

安全仪表系统的建立是为了保证人员、设备的安全或避免工厂周边环境的污染。然而其只能降低风险发生的概率,或者减轻风险发生后果的严重性,并不能完全抑制风险的发生。为降低生产过程中风险发生的概率,应保证工艺设计的固有安全性,即在工艺设计中尽可能地采用低压、低容量的设计方案。

2.2 工艺过程的危险学习、分析及评估

危险学习主要分为六个阶段:

(1)第一阶段即概念危险分析。

主要是根据工艺设计,学习和发现会导致风险发生的原料及操作,分析风险发生的形式,如爆炸、毒气泄漏污染环境等等,收集先前生产过程中危险发生的经验,但并不涉及重要的自动化工程设计。

(2)第二阶段又称为初步工艺风险分析(PHA,Process Hazard Analysis)。

在这一阶段,依据工艺流程及第一阶段的学习结果,通过依次提出典型风险然后分析引起风险原因的方法,以表格或者矩阵的方式记录风险以及引起危险的事件的顺序(SOE,Sequence Of Event),并注明危险发生的频率(frequency)及后果(consequence)。根据可以接受的危险频率及后果,利用故障树分析(Fault Tree Analysis)等方法估计出风险减少因子(RRF),并说明所采用的包括机械设施、电气设施及仪表设施在内的所有保护措施。

(3)第三阶段即工厂的危险与可操作性分析阶段(HAZOP)。

HAZOP是以系统工程为基础的一种可用于定性分析或定量评价系统危险性的方法,用于解决危险识别与安全操作两方面的问题,探明生产装置和工艺过程中的危险及其原因,寻求必要对策。通过从工艺流程、状态及参数、操作顺序、安全措施等方面着手,分析生产运行过程中工艺状态参数的变动,操作控制中可能出现的偏差,以及这些变动与偏差对系统的影响及可能导致的后果,找出出现变动和偏差的原因,明确装置或系统及生产过程中存在的主要危险、危害因素,找出装置在工艺设计、设备运行、操作以及安全措施等方面存在的不足,并针对变动与偏差的后果提出应采取的措施,为装置的安全运行与安全隐患整改提供指导。

(4)第四、第五和第六阶段分别在SIS硬件安装完成后,SIS现场软件调试前和SIS运行一段时间后进行。第四阶段学习主要是确保现场设备安装符合设计要求,并且安全仪表系统的设计涵盖了所有PHA及HAZOP中确定的危险。第五阶段的学习则是为了确保安全仪表系统全面地进行操作测试和验证,并要求第三方对安全仪表系统的设计和执行给出合格的功能安全评估(FSA)。第六阶段的学习则主要是为验证安全仪表系统的性能指标可以满足期望风险减小(desired risk reduction)的要求。

图2给出了危险学习、风险管理列表和安全系统之间的关系,其中风险管理列表中的风险及初始频率通过危险学习的前三阶段得到,通过可以接受的风险频率确定风险减少因子,并编写安全需求说明书,设计SIS的和非SIS的降低风险的方法和动作,最终得到可以接受的风险频率。在项目执行的过程中通过验证(IQ,OQ,PQ)来确保安全仪表系统可以实现期望的风险减小目标,风险管理列表的维护和升级贯穿工厂安全仪表系统的整个生命周期。

2.3 安全功能的分配

工艺过程风险评估之后,应当针对计划采用的保护层分配风险减少任务。安全功能的分配涵盖了基于ISA S84.01的安全仪表系统的生命周期模型的第三、第四及第五步。如果非安全仪表系统保护层可以将风险发生的频率降低到可以接受的范围,则没有必要采用价格昂贵的安全仪表系统。图3给出了安全仪表系统在减少风险的保护层中的位置。如非安全仪表系统不能将风险发生的频率降到可以接受的范围,则一定要采用安全仪表系统。在根据工艺定义完安全仪表系统中所有安全仪表功能(SIF)后,在这一阶段最重要的就是根据IEC61511定义的相关方法定义安全仪表功能的安全完整性等级和子系统结构,并进行可靠性分析。

2.3.1 安全完整性等级(SIL)的定义方法

安全完整性等级是指在一定时间内、一定条件下,安全相关系统执行其所规定的安全功能的可能性[2,3]。安全完整性等级与风险减少因子和平均失效概率之间的关系如表1所示。

IEC61151-3附件中(B、C、D、E、F)共定义了四种常用的定义安全完整性等级的方法:半量化方法(附件B)、安全保护层矩阵法(附件C)、风险图法(附件D,E)和保护层分析法(LOPA,附件F)[3,4]。

(1)半量化方法(Semi quantitative method)。

它是根据所有保护层的总风险减少因子(Total RRF)及其它非SIS保护层的风险减少因子,推算出SIS的风险减少因子,SIS的平均失效概率(PFDAVG)即为其风险减少因子的倒数,再根据表1所示RRF和PFDAVG与安全完整性等级之间的关系,确定SIS的SIL。图4给出了根据半量化方法计算SIS安全完整性等级的过程。图5所示的事件树(Event Tree)清晰记录了一个防止有毒气体泄漏的系统各保护层的平均失效概率及安全完整性等级,在用半量化方法确定SIS的SIL时,事件树为SIS的SIL的最终确定提供了重要依据。但是,在很多场合下很难精确地确定非安全仪表系统的风险减少因子(或安全完整性等级),因而无法精确得到SIS的安全完整性等级,这就为使用其它方法来确定SIS的SIL提供了重要的前提。

(2)基于IEC61151-3附件C的安全保护层矩阵法(Safety Layer Matrix Diagram)。

首先将危险事件的后果分为轻微、严重和重大三类,将危险事件的概率分为低、中、高三类,将独立保护层的数量定义为1、2、3等三层(SIS为其中的一层)。其中,要求针对危险学习中的危险所设计的每一保护层的风险减少因子至少在10以上,保护层之间没有公共的失效原因(Common Cause)且保护层的功能可以进行独立验证(Validation)[5]。将保护层的数量作为纵坐标,将危险事件的后果及概率作为双横坐标就得到了图6所示的安全风险矩阵,其中每一个矩阵元素代表一个安全完整性水平,这个安全完整性水平代表SIS使一个具有相应后果和可能性的事件的风险降低到允许范围所必需的安全完整性等级。安全保护层矩阵法在使用中应根据工厂实际情况,确定危险的后果、概率及独立保护层的层数后,再根据图6所示的矩阵图定出SIS的安全完整性等级。

(3)基于IEC61151-3附件D的校准风险图法(Calibrated risk graph)。

SIS的安全完整性等级(SIL)蕴涵在风险图的结构中。校准风险图使用4个参数来确定SIS的SIL:后果C,处于危险区域的时间F,避开危险的概率P和要求频率W。图7为校准风险图法的示意图,在使用过程中,从评估起点开始,根据工艺及危险学习结果,参照图7中后果的分类参数、处于危险区域的时间的分类参数、避开危险的概率的分类参数[6],最终找到要求频率矩阵中对应的SIS的安全完整性等级。

(4)基于IEC61151-3附件E的保护层分析法(LOPA,Layers Of Protection Analysis)。

它是严格依据工厂的危险与可操作性分析(HAZOP)结果的一种安全完整性等级评定方法[5]。该方法要求设计人员制作一张表格,分12栏分别列出危险事件的名称及后果描述、危险后果的严重性及可容忍的风险概率、导致风险发生的原因(SOE)、导致危险发生的原因的概率、减小风险发生的工艺设计或装置及其对应的PFD、减小风险发生概率的BPCS控制回路及其对应的PFD、减小风险发生的各类报警和操作员反应及其对应的PFD、减轻风险后果的缓解保护层及其对应的PFD、其它完全独立的保护层(IPL)及其对应的PFD、导致风险发生的初始原因的发生频率与各保护层的PFD的乘积、SIF的PFD以及导致风险发生的初始原因发生的最终频率。其中,每一个SIF的PFD都是根据可容忍的风险频率和导致风险的原因的初始频率与其它保护层的PFD的乘积的商来确定的。目前,LOPA越来越多地被美国及其它欧洲国家的大型工程公司所采用。

注:CA——轻微伤害;CB——严重伤害:致命率小于0.1;CC——少数致命;CD——多人致命;FA——处于受风险影响的区域的时间少于总时间的10%;FB——经常到持续处于受意外影响的区域;PA——操作人员有足够的反应撤离时间;PB——操作人员无足够的反应撤离时间;W1——小于0.03次每年;W2——介于0.03次和0.3次之间每年;W3——介于0.3次和3次之间每年;-——没有安全需求;a——没有特别的安全需求;b——单独E/E/PES达不到预期效果;1,2,3,4——需要的安全完整性等级

2.3.2 子系统结构及失效裕度的确定

当安全仪表系统的安全仪表功能和安全完整性等级确定以后,可以采用不同冗余结构和失效裕度(FT,Fault Tolerance)的子系统结构来实现SIF期望的安全完整性等级。在确定子系统冗余结构的过程中要折中考虑安全性(PFDAVG)与可用性(错误停车率),因为单纯追求安全性致使错误停车率太高会降低工厂的生产效益。在实际过程中常见的冗余结构有1oo1(FT=0),1oo2(FT=1),2oo3(FT=1),1oo2D(FT=1)和2oo4D(FT=2)。在通常情况下,安全失效分数(SFF,Safe failure fraction)越大,使相关子系统达到期望SIL的失效裕度(FT)越小。表2给出了一个逻辑控制器子系统的SIL与SFF及FT之间的关系。同理,对于检测部分和执行器部分,如果设备满足使用经验总结,设备密码保护,SIL4要求以下且设备只能设置与过程相关的参数,那么同样SIL要求的情况下,设备的失效裕度(FT)可以减少1。通常在SIS的设计过程中,设备冗余结构采用最多的是2oo3(FT=1)和1oo2D(FT=1)。

2.3.3 安全仪表系统的可靠性分析

在安全仪表系统的安全仪表功能设计完成、安全仪表等级确定且各个SIF的子系统结构确定以后,应当对SIS(所有SIF)进行可靠性分析以确保其满足设计的要求。安全仪表系统的可靠性分析包括对错误停车率(spurious trips)和平均失效概率(PFDAVG)进行计算,如果每一个安全仪表功能的错误停车率和平均失效概率都好于或等于设计的期望值,才能根据之前的设计编写安全需求说明书(SRS,Safety Requirement Specification)。安全仪表功能的子系统结构可靠性功能结构如图8所示,其分析计算公式如表3所示。

注:MTBFsp——两次错误停车之间的时间;MTTF——两次失效之间的时间;λs——显性失效导致的错误停车率;λd——隐性失效的危险失效率;DC——诊断覆盖率;λDD——通过自诊断方式发现的危险失效率;λDU——通过手动测试方式发现的危险失效率;λD——可检测的危险失效率

一个完整的SIF的PFDAVG应当为检测部分(Sensor)、逻辑运算部分(Logic Solver)和执行动作部分(Actuator)三部分的PFDAVG之和,同样一个完整的SIF的错误停车率(Spurious trip rate)也应当为检测部分、逻辑运算部和执行动作部分三部分的错误停车率之和。

注:MTTR——平均修复时间;Ti——连续两次手动测试之间的时间

2.4 安全仪表系统的设计

安全功能分配好之后,安全仪表系统项目的执行会由工艺部门交接给自动化部门,由工程公司或设计院的自动化部门进行安全仪表系统的设计。安全仪表系统的设计一般分为概念设计、初步设计及细节设计三个阶段。工程公司或设计院的自动化部门在设计阶段需要编写安全需求说明书、仪表需求说明书及逻辑运算器的需求说明书,绘制每一个SIF的P&ID,制作I/O及仪表清单,招标并选择承包商,然后由承包商完成安全仪表系统的集成、安装、调试。

2.4.1 安全需求说明书(SRS)的编写

安全需求说明书(SRS,Safety Requirement Specification)是一份由工程公司或设计院编写的详细定义工厂安全仪表系统的功能和要求的书面文档。SRS根据安全功能分配阶段定义的SIF及相应的SIL等文档,针对每一个SIF,详细定义其工艺的安全状态、导致停车的原因(SOE)、停车逻辑及停车时执行器的动作(得电或失电状态),同时要定义要求该SIF实现的风险减少和SIL以及对错误停车率的限制等等。此外,还要求在P&ID上详细体现出每一个SIF,并绘制停车的因果矩阵图及逻辑图。表4、图9分别给出了一个停车因果矩阵表及逻辑图典型示例。

注意:停车设备只有在操作员确认后才能重启

2.4.2 安全仪表系统概念设计、初步设计及细节设计

国外大型工程公司一般将自动化项目的设计分为概念设计(Concept Design)、初步设计(Preliminary Design)和细节设计(Detail Design)三步。安全仪表系统SIS的概念设计只需较为准确地给出系统结构图,这一阶段的I/O、仪表设备清单只能作为初步设计的参考,具有很大的不确定性。初步设计则需要准确地绘制出系统结构图,较精确地绘制每一个SIF的P&ID,此外还需要较精确地编写仪表需求说明书(包括SIL及相关的评估报告和认证证书、使用经验总结、设备密码保护、信号输出、过程连接、供电方式、测量介质、抗压能力及防爆要求等等)及逻辑运算器Logic Solver的需求说明书(包括SIL及相关的评估报告和认证证书、系统软件、应用软件、Logic Solver的运算速度、Logic Solver的负载能力、Logic Solver的安装环境、LVL的编程方式、控制模块的搭建方式、上位机的硬件配置、图形界面的要求、仿真要求、FAT要求等等),并统计I/O、仪表数量,列出I/O及仪表清单,初步设计的准确度应当达到80%以上。细节设计则要求精确给出系统结构图、P&ID、仪表需求说明书及逻辑运算器的需求说明书、I/O清单、仪表清单,细节设计的准确度应当达到100%。每一阶段的设计完成后,工程公司都会进行招标并评估承包商的方案及报价,并在细节设计完成之后的招标中依据承包商的方案、报价及业主的倾向确定最终的承包商。

2.5 安全仪表系统的集成、安装、调试及验证

当承包商选定之后,由承包商最终完成安全仪表系统(逻辑运算器和仪表)的集成、安装、调试。当逻辑运算器的承包商(HIMA等等)集成完毕并由工程公司和业主在FAT报告上签字后,逻辑运算器及仪表的承包商(E+H,EMERSON等等)应当在现场进行(指导)安装,在工程公司或第三方的监督下完成IQ并提供相应的IQ报告。此后,由逻辑运算器及仪表的承包商共同完成安全仪表系统的调试,在工程公司或第三方的监督下完成OQ并提供相应的OQ报告。最后再在工程公司或第三方的监督下由承包商进行试运行,确保安全仪表系统的安全性及可用性达到了设计的要求后才能交接给业主进行使用。

2.6 安全仪表系统的投运、维护、周期性功能测试、PQ及变更(停运)

当承包商完成与业主的交接后,业主依据承包商提供的操作及维护手册对安全仪表系统进行使用和维护,并周期性地进行功能测试以保证安全仪表系统的安全性。每隔一段时间后,还应当对安全仪表系统的性能进行评估(PQ)。

当业主有新的使用要求时,需从工艺设计开始重新进行以上所有步骤。当使用一定阶段后,系统及仪表老化,PQ不能达到业主与设计的要求时,应当对该安全仪表系统进行升级或废弃处理。

3 小 结

目前安全仪表系统产品的安全性能已日趋提高,很多承包商的产品采用1oo1结构就可以达到SIL3的要求,如恩德斯豪斯自动化设备有限公司Liquiphant M系列音叉(FTL50、FTL51,PFM输出)、Liquiphant S系列音叉(FTL70、FTL71,PFM输出)等产品。但是,单纯靠使用高安全性能产品来提高安全仪表系统的安全性,代价往往会比较昂贵,在国外增加安全仪表系统的SIL的一般费用是一个回路增加一级约增加9×104 US$[7]。如何在保证安全的基础上尽可能少投入,是所有需要使用安全仪表系统的企业所关注的。符合IEC标准的安全生命周期对安全仪表系统项目设计及执行具有极其重要的意义,依据IEC61511和IEC61508定义的方法,按照安全生命周期模型定义的工艺设计、危险学习及评估、安全功能分配、系统设计、系统集成、现场安装、调试和验证、系统投运及维护、系统升级或更新换代等步骤一步一步去规划和执行安全仪表系统项目,才能使安全仪表系统项目的设计和执行达到最优化,以最低的项目成本实现工厂的安全需求。

摘要：阐述了基于ISA S84.01的安全仪表系统的安全生命周期。对安全仪表系统在设计和执行过程中的危险学习、安全完整性等级的评定、子系统结构的选择、可靠性分析等关键技术的主要过程和方法进行了详细的介绍。

关键词：安全仪表系统,安全仪表功能,安全完整性等级,安全生命周期

参考文献

[1]ANSI/ISA-84.01,Application of Safety Instrumented Systemsfor Process Industries,Instrument Society of America[S].

[2]IEC61508,Functional Safety of Electrical/Electronic/Pro-grammable Electronic Safety-Related Systems,InternationalElectro-technical Commission[S].

[3]IEC61511,Functional Safety of Electrical/Electronic/Pro-grammable Electronic Safety-Related Systems,InternationalElectro-technical Commission[S].

[4]MARSZAL E,SCHARPFE.Safety Integrity Level Selection:Systematic Methods Including Layer of Protection Analysis[M].US:ISA,2002:165-177.

[5]STAVRIANIDIS P,KBHIMAVARAPU K.Performance-basedStandards:Safety Instrumented Functions and Safety IntegritLevels[J].Journal of Hazardous Materials,2000,71(1):449-465.

[6]郭海涛,阳宪惠.一种安全仪表系统SIL分配的定量方法[J].化工自动化及仪表,2006,33(2):65-67.

浅析海洋平台钻机模块仪表系统 第10篇

关键词：DAQ数据采集器,拖链,弯曲半径

海洋平台钻机模块是海上石油钻井装置的一种, 钻机模块仪表系统分为钻井仪表控制系统及仪表火气 (ESD) 系统。钻井仪表控制系统是测量钻井参数和监控钻机正常工作的系统, 它是钻井参数储存、处理的核心, 是钻井作业的眼睛和大脑。而仪表火气 (ESD) 系统是钻井作业的安全保障。

1、钻井仪表的构成及现状

目前世界上主要的钻井仪表厂家有上海神开公司、美国M/D Totc公司和美国Petro公司。

(1) 我国海洋用钻机主要有直流驱动钻机和交流变频钻机两种, SZ36-1K钻机模块的钻井设备就采用了电驱动中的交流驱动系统, (AC-VFD-AC) 。采用西门子的变频系统控制, 利用DSP全数字技术, 通过DP线, 及光纤各主从站进行联络互讯及控制, 触摸屏在盘面显示状态及设定控制, 比较容易操作。电驱动钻机的仪表系统也由于网络技术和传感器技术的发展, 由原来单一的传统分离式仪表系统发展成一体化仪表。考虑到将来作业方对仪表操作熟悉性的需要, 以及兼容老设备的要求, LF13-2平台钻机模块的仪表系统采用了分离式仪表系统和一体化仪表系统相结合的方式。LF13-2平台钻机模块仪表系统主要采用美国M/D Totco公司产品, 主要由数据采集处理系统DAQ、数据存储监控工作站、司钻房显示系统和现场仪表构成。

(2) 钻井数据采集处理系统是钻机模块仪表系统的核心部分, 它为现场仪表提供电源, 并将现场仪表数据采集输入系统, 经系统处理后将数据送入数据存储监控工作站进行储存监控, 同时将送入司钻房显示系统供司钻监控。数据采集处理系统电源由UPS供电, 电源为120VAC 60Hz。由于钻井井场对防爆要求比较高, 现场仪表都采用本质安全性仪表, 因此数据采集系统配备了安全隔离栅, 安全栅与数据采集系统均安装于一个系统柜内。M/D Totco公司的数据采集系统和柜体具有较好的防辐射和防干扰能力, LF13-2钻机模块项目数据采集处理系统放置在钻井模块配电间内挂墙装。

(3) 数据存储监控站是用来存储和打印钻机模块仪表系统参数, 同时作为钻井监督监控站。主要由计算机、管理软件、打印机及与数据系统的连接通信模块组成。仪表系统管理软件融合了最新的传感器和数据处理技术, 可以产生钻井信息和钻井报表, 是先进、可靠并易于操作的钻井信息处理系统。管理软件将成熟的钻井计算方法用于现场数据实时分析和控制, 可以对钻井系统进行屏幕设置、报警设置, 以图表、数字显示符合要求的钻井信息。如果需要, 可以通过网络实现远程监控和设置。电脑的运行管理软件连接到钻井检测系统在线生成彩色图谱 (彩色打印机) , 所有的信息自动存储在计算机硬盘, 数据按时间顺序存储, 操作员能够选择时间调出记录并能显示或绘制出高分辨率的彩色图谱。操作人员在计算机上可以调出的数据包括:泥浆返回流量、1#泥浆泵泵冲、2#泥浆泵泵冲、泥浆泵总泵冲、泥浆增减情况、泥浆罐液位、计量罐容量、钻井速度、井深显示、大钩载荷、立管压力、转盘/顶驱扭矩、转盘/顶驱转速、吨公里指示/设定 (自动清0) 、吨公里指示/滑程 (自动清0) 、吨公里指示/切割 (自动清0) 等。

(4) 节流控制盘和防喷器控制盘是独立的, 远程节流控制盘位于司钻房内, 主要控制节流管汇的远程节流控制阀, 显示高压泥浆泵的泵冲和累积泵冲、立管压力、套管压力、节流后压力。节流控制和防喷器控制采用液压控制方式。防喷器控制在下列三处设有专用控制盘:1) 防喷器控制单元在防喷器甲板 (DES) ;2) 在钻井甲板的司钻房 (DES) ;3) 队长办公室 (LQ) 。

(5) 节流控制盘和防喷器控制盘及附属设备能适用于1级2类区C&D组的危险区域, 按IEC标准防护等级要求为IP56, 表面涂装为朱红色。防喷器远程控制系统用硬线连接。

(6) 灰罐和泥浆混合系统完全是独立控制的, 灰罐就地控制盘显示灰罐重量和压力。灰罐上装有压力表和安全阀, 灰罐系统显示每个灰罐的料位和重量, 系统供电为AC230V 50Hz, 厂家将提供变压器为其它设备提供电源, 确保雷达料位计正常工作, 厂家还提供缓冲罐的指重传感器、压力表、控制盘和特殊工具。

(7) 司钻台仪表显示系统放在司钻控制台上, 可以选用多种参数配置, 将基本的钻井参数在液晶显示器显示, 比如钻压和大钩重量、钻速和深度, 转盘转速和扭矩, 泵压和泵速, 各泥浆罐容量, 大钳拉力、泥浆密度和温度, 回流泥浆的流量等参数。设计者可以根据用户的需要选择司钻显示系统的参数多少和显示位置, 比如泥浆密度和温度一般情况下可以不选用。司钻台显示系统还包括液压机械显示表, 一些重要参数如钻压和大钩重量, 泵压, 大钳拉力都要用机械显示表在司钻台上显示, 便于司钻更直观地观测, 钻压和大钩质量作为最重要参数, 一般要求为12″或16″。

(8) 现场表:现场仪表包括设备参数变送器和泥浆参数变送器主要有泥浆立管压力变送器、水泥立管压力变送器、节流压井管汇压力变送器、泥浆回流流量变送器、泥浆液位变送器、泥浆密度变送器, 绞车编码器、泵冲变送器、大钳拉力变送器、指重表、转盘转矩变送器、转盘转速变送器。

2、火气探测/报警系统描述

模块钻机火气系统是一个独立的系统, 它可以自动处理接收的信号, 并且能够提供信号给大平台火气系统, 也能够接收来自大平台火气系统的信号。模块钻机火气系统包括现场火气探头、手动报警站、火气盘以及报警灯铃等, 火气盘布置在DSM层的仪讯间, 它的主要功能是实时监控所有火焰探头、可燃气探头、烟热探头输入的信号, 把系统的状态信号传送到大平台的中控室, 并且启动相应的报警灯铃以及其它必要的设施。模块钻机中的火气探测及报警系统能够持续监测模块中每个区域的险情, 能够及时对每个确认火或者确认气体泄漏信号作出反应, 并触发相应的灭火装置以及关断系统, 同时启动报警装置来引起工作人员视觉和听觉上的注意。模块钻机火气系统与大平台火气系统的信号传送分硬线传送和软线传送两种, 硬线传送信号通过接线箱来连接, 软线一般是光纤缆, 直接与火气盘连接。

3、钻机模块仪表系统设计要点

在全程参加了SZ36-1K钻机模块的详细设计和加工设计, 以及LF13-2海洋平台钻机模块加工设计后, 根据该项目的设计情况和现场经验, 我们认为海洋平台钻机模块仪表系统的设计要点如下。

3.1 充分了解设备的情况, 结合用户的实际需求选择最佳仪表配合方案

钻机模块仪表系统是为了提供钻井所需参数的系统, 不同的地质情况, 不同的操作者, 不同的业主对参数的种类和精度要求不一样, 而且还有第三方的仪表数据接口:如录井, 测井等应该结合设备情况合理的选用仪表类型, 防止漏掉接口或者接口对不上及。对于顶驱系统, 目前国内的顶驱大多也是交流变频控制, 而且有自己的控制房和控制盘, 也可以输出转速和转矩参数, 也无须相应的仪表。 (直接数据到司钻房的控制盘也可) 。

3.2 司钻房的设计是钻机仪表系统设计的关键

司钻控制房是钻机的控制中枢, 其性能的优劣和布局合理与否直接关系到整台钻机的生产效率, 维护保养性能, 工人的劳动强度和生产安全。司钻房的性能和布局设计是钻机仪表专业的主要工作之一, 也是整个钻机仪表系统是否合理的集中表现的地方。

3.3 仪表电缆托架的合理性

由于海洋平台空间的限制, 钻机模块所能利用的空间很小, 而仪表系统的电缆托架通常是在配管管线和电气大电缆托架布好后再布局, 所剩空间很有限, 需要按标准与电气电缆保持距离, 难度非常大, 建议使用专业三维软件进行布局。对于少于3根电缆时, 可考虑走马脚。电缆不要裸露在钻井面上和过道上, 以免妨碍钻井操作和人行走。移动拖链的电缆设计也是必须注意的, 不仅要合理安排移动拖链上管线、电气电缆、仪表电缆的合理安排, 特别要注意电缆上下移动拖链的方式, 保留足够的弯曲半径。

4、结语

随着电子化仪表可靠性、稳定性的提高, 电控逐渐替代气控和液控的趋势以及高速可靠网络的使用, 可以预料的是电子化、一体化仪表将会替代传统的钻井仪表系统, 而电气系统、通讯系统将和仪表系统合而为一, 一个高度自控、远程控制、具有良好人机界面的综合控制系统将出现在钻井井场, 这将会极大地减少井场人员人数和劳动强度, 也会出现只在室内工作的洁净的司钻或远程司钻。

参考文献

略论工业仪表与自动控制系统发展 第11篇

【关键词】工业仪表；自动控制系统；现状；建议

一、国内外工业仪表行业发展现状

1、国际发展现状

当前，国际过程工业仪表和控制系统的技术发展迅速。工业仪表方面，普遍采用电子设计自动化（EDA）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）、数字信号处理（DSP）、专用集成电路（ASIC）及表面贴装技术（SMT）等技术，直接带来的就是仪表测量精度的提高、可靠性的提高、易维护性提高。控制系统方面，在信息技术的推动下，逐步向功能模块化、规模大型化、网络开放化的方向发展，系统软件呈现出接口标准化、应用便捷化、应用专业化的发展趋势。目前大型工程的联合装置往往使用一套控制系统，操作室高度集中，控制点规模达到数万点，开放的网络和软件标准化接口实现全厂异构系统的互联，使测量控制系统与企业经营管理系统紧密结合，形成从生产控制的底层到企业管理上层的管控一体化。

2、国内发展情况

近年来，伴随着一些重大工程的实施，我国电力、石化、冶金等领域的企业和工程公司在应用软件和优化软件开发及系统集成技术等方面有了相当进展。通过承担国内外系统的工程应用，掌握了一批大型工程和装置的自控应用技术，总线技术、安全控制技术、先进控制技术等方面应用都取得了积极进展。国产DCS系统成批进入大型石化工程项目，浙江中控公司ECS-700系统、和利时公司MACS系统都有非常良好的市场表现。

二、发展趋势与对策

1、发展趋势

（1）仪表智能化水平不断提高。智能化是仪器仪表发展的核心，在工控方面，过程控制以前主要由调节器、PLC或DCS来完成，如今一台智能化的变送器或者执行器，只要植入控制算法模块，就可以与有关的现场仪表在一起组成现场系统，实施现场自主调节，实现了控制的彻底分散，使调节更加及时，系统可靠性得到提高。

（2）仪表测量控制精度不断提高。随着企业间竞争的不断加剧，企业对产品质量的要求日益提高，因而对生产过程测量仪表的精度要求也越来越高。为了实现这些要求，很多企业还建立自己的计量与能源管理中心。随之而来，各类变送器的精度普遍从百分之0.5提高到0.02，为企业管理精细化提供了强有力的设备保障。

（3）现场总线应用越来越广。现场总线技术的广泛应用，使组建集中和分布式测试系统变得更为容易。现场总线已成为全球自动化技术发展的重要表现形式，它为过程测控仪表的发展提供了千载难逢的发展机遇，并为实现进一步的高精度、高稳定、高可靠、高适应、低消耗等方面提供了巨大动力和发展空间。以现场总线为代表的控制网络技术在我国已经逐步得到推广，自上海赛科项目大规模采用现场总线以来，各种工程项目采用现场总线的心理障碍已经基本消除。由于近年大型工程项目较多，我国无论在采用现场总线仪表的项目规模还是在采用的数量方面都处于国际领先位置。

（4）网络化趋势明显。现场总线技术采用计算机数字化通信技术，使自动控制系统与现场设备加入工厂信息网络，成为企业信息网络底层，可使智能仪表的作用得以充分发挥。随着工业信息网络技术的发展，以网络结构体系为主要特征的新型自动化仪表，即IP智能现场仪表代表了新一代控制网络发展的必然趋势。控制网络的传输速度虽然可以满足许多一般应用的需要，但是对于动态测量控制要求高的应用无法满足。“响应频率宽度”、“响应时间”等时间相关技术指标是控制网络系统和仪表的软肋，大部分系统回避这些指标。由于网络瓶颈，一些较复杂的数据交换量大的控制回路不得不减少网段内仪表数量，这样又增加了跨网段的信息交换量。

（5）控制系统越来越开放。现在的测控仪器越来越多采用以Windows/CE、Linux等嵌入式操作系统为系统软件核心和高性能微处理器为硬件系统核心的嵌入式系统技术，未来的仪器仪表和计算机的联系也将会日趋紧密，标准接口可连接多种现场测控仪表或执行器设备，在过程控制系统主机的支持下，通过网络形成具有特定功能的测控系统，实现了多种智能化现场测控设备的开放式互连系统。

（6）安全性得到空前的重视。DCS和SCADA等控制系统逐渐与互联网相连，网络安全问题正引起大家的关注，特别是美国对伊朗核设施发动网络病毒攻击后，世界各国更加重视工业控制领域的网络安全问题，我国已启动网络安全等级评价，针对不同的系统采取不同的防范措施，以确保国家政治经济安全。

2、发展对策

（1）建立产业风险投资机制，鼓励对产业的风险投资。仪器仪表行业，是国家的基础装备产业，必须大力支持。降低企业税赋，尤其是增值税，使企业能够积累较多的资金用于科技创新和扩大再生产。允许企业提取上年销售总额10%用于科技开发，计入当年成本，并能够滚动使用。

（2）抓住市场导向，拓宽领域。在优先发展国民经济支柱产业和重大技术装备急需的仪器仪表的同时，紧紧围绕市场需求，拓宽其服务领域，培养新市场，增强市场的快速反应能力。

（3）在产业技术政策方面，支持关键共性技术的开发；鼓励产品出口，尤其鼓励高技术含量、高附加值产品出口，与之相应制定鼓励出口的有关政策；明确制定有利于民族工业发展的采购政策；鼓励具有自主知识产权的先进在制软件产品。

（4）推进新一代基于现场总线技术的智能仪表的开发和产业化，积极发展特种工况要求的执行器与调节器等系列产品的研发，重视冶金、石化、建材、纺织、造纸、食品等行业所需的各种专用仪表的开发和生产。发展适合自控应用需求的工业数据通信与网络技术、全智能控制器、基于混杂、非线性系统的新一代先进控制技术、制造执行系统MES集成技术和软件开发。

（5）大力培养人才，吸引和使用人才要制定相关的政策给予保证，扶植和发展一批生产基地和重点企业，支持一批当前国内需求较大、在经济建设和科研工作中具有示范作用的建设项目作为发展的依托工程。

（6）体制创新，优化结构。大力推进仪器仪表行业的战略性结构调整，加快改革，优化结构。全面贯彻国际标准质量体系认证，建立行业的质量体系，加强可靠性技术研究，提高产品内在质量水平。

（7）我国军工领域的研发和生产具有很强的实力，制订政策，鼓励军转民；同时鼓励民用企业接受军工任务，相互渗透，促进发展。

三、结束语

自动化仪表和控制系统作为整个装备的神经中枢、运行中心和安全屏障，已经成为重大装备的重要组成部分，对我国装备工业的振兴和发展具有重要意义。国产仪器仪表产品在可靠性和工程应用能力等方面与国外产品尚有一定差距，产品精密度、数字化、智能化、集成化、自动化程度较低，一般常规品种居多，高档智能型产品较少，前沿技术和标准化技术的研究还很不足。基于此，对于自动化仪表与控制系统的现状与发展趋势的研究具有比较重要的现实意义。

参考文献

仪表控制系统接地问题阐述 第12篇

随着我国工业的迅速发展, 仪表控制系统已在国内许多大中型化工企业中广泛采用。控制系统接地设计好坏, 是生产装置安全稳定运行的有力保证。近期我厂三聚氰胺装置改造增加了一套小型西门子PLC系统S7 200, 在使用中发现部分运行参数显示频繁闪动, 影响工艺人员对现场情况的准确判断, 从而严重影响了系统的安全稳定运行。根据西门子提供的技术资料并结合这次改造系统的接地情况, 正是用于控制系统在安装时并没有注意系统接地情况, 信号受到干扰引起显示波动。经过重新对接地线的紧固, 消除了数据波动的情况。现结合我厂改造的实际情况, 具体阐述控制系统的接地问题。

2. 控制系统接地的目的和方式

2.1 接地目的

控制系统采用接地就是为了保证系统正常稳定工作, 消除电子噪音干扰, 并出现故障时承受过载电流, 将其迅速导入大地中, 从而确保控制系统不受到不可逆的伤害。如果当控制系统中接地不当或因接地电阻过大或者地线断线等问题出现时, 则会造成诸如设备故障甚至控制系统设备着火等情况。因此, 完善合理的接地是控制系统能够安全稳定运行的关键。

2.2 接地方式

2.2.1 串联式单点接地

用一根接地线将多个低压设备的接地端子连接在一起, 然后通过这根接地线与接地装置连接。优点:接地方式简单易行, 可以节省大量人力物力;缺点:当公用的接地线出现断路时, 如果接地系统中有一台设备漏电, 就会引起其它设备的外壳上带电, 严重时甚至会对人员生命安全造成威胁。

2.2.2 并联式单点接地

从所有的设备的接地端子上都引出一根接地线, 然后将这若干条线同时接到接地装置上。优点:可靠稳定, 不会因其中一台设备接地线出现断路时, 造成其它设备外壳出现带电情况。缺点:耗费大量人力物力, 而且接地线多不容易判断故障情况, 增加排查隐患的时间

2.2.3 多分支单点接地

将每个设备的接地端子单独接到接地装置上, 它与并联式接地的区别就是每个设备都有单独的接地装置。优点:有效的避免了设备之间的相互电磁干扰。缺点:这种接地方式需要每个设备都必须具有单独的接地装置, 每个工厂并不能真正保证多个接地装置。

3. 信号屏蔽及其接地

3.1 屏蔽原理

屏蔽电缆的屏蔽层主要由铜、铝等非磁性材料制成, 并且厚度很薄, 远小于使用频率上金属材料的集肤深度, 屏蔽层的效果主要不是由于金属体本身对电场、磁场的反射、吸收而产生的, 而是由于屏蔽层的接地产生的, 接地的形式不同将直接影响屏蔽效果。对于电场、磁场屏蔽层的接地方式不同。

3.2 故障原因

在这次改造中, 我们主要使用的仪表控制系统是西门子S7 200系列, CPU型号为CPU 224XP AC/DC/RLY, AI卡型号为EM231。具体接线图如图1、图2所示:

通常低频得到模拟信号采用单端接地, 以防产生地环流, 单端接地应保证屏蔽层与信号间的电压降相等, 而错误的屏蔽层连接会造成屏蔽层和信号源的地之间有电位差, 从而在分布电容上就会产生一个变化的电流。而我们在改造恰恰忽略了这一点, 在改造过程中我们对都没有用导线连接到导电点上, 同时我们也忽略了将传感器的供电M端子接到地上以获得最佳的噪声抑制, 最终导致PLC因电子干扰引起运行数据闪烁波动的情况出现。

3.3 解决办法

西门子PLC安装手册中规定:将S7-200的所有地线端子和最近接地点相连接, 建议所有都使用1.50mm2的电线连接到独立导电点上。如图3所示, 我们将CPU的220VAC供电端和AI卡的24VDC供电端的地线端子相连在一起, 然后共同接到PLC S7 200所在的控制柜的外壳上。再次测试模拟信号输入回路数据时, 回路电子干扰消失, 数据运行平稳。

4. 控制系统对接地的具体要求

4.1 接地电阻

当采用单独接地时, 接地电阻应小于4欧姆。

4.2 接地地极

在一般的条件下, 推荐采用4根2m长的50mm*50mm的角钢, 呈边长为5m的正方形打入地下70cm以上, 再用镀锌扁铁焊接起来, 然后用大于16mm2的导线引到控制室接地铜排的方式。而如果没有条件单独打地桩的情况下, 可以采用电气地作为系统的接地, 但要注意控制系统接地接入电气地时, 接地地极与其他电气专业接地地极相距需保持在5m以上, 与防雷击接地地极相距需保持在20m以上。

4.3 控制站和操作台

当两个控制站之间或者控制站与操作台之间的距离大于等于30m的情况下, 可以采取分别接地的原则进行接地。系统的控制站和操作台应作为保护接地, 它们的接地线应该统一连接到一个保护接地铜条上。如图4所示:

5. 建议

⑴接地系统的导线应采用多股绞合铜芯电缆, 这样可以有效消除电子干扰。

⑵接地系统的各种连接应牢固、可靠, 保证良好的导电性。必要时可以选择放松部件或直接焊接。

⑶为了防止静电干扰, 控制系统的机柜下的抗静电地板也应接地, 保证出现静电时及时将其导向大地端。

⑷建议控制系统厂商在为工厂提供系统时, 应结合每个工厂的实际特点, 制定相关的接地标准, 要求其严格按照标准执行, 可以有效因施工不当引起的控制系统故障。

摘要：结合我厂三聚氰胺装置改造中碰到的因系统接地问题引起数据波动的实际情况, 有针对性的对我国化工企业中的仪表控制系统接地问题进行阐述。从接地方式、信号屏蔽以及控制系统对接地的要求等几个方面系统全面地介绍仪表控制系统接地的重要性, 并且提出自身建议, 和广大因控制系统接地问题而困扰的企业进行交流, 有效地消除故障, 确保生产装置平稳、长效地运行。

关键词：控制系统,信号屏蔽,接地要求

参考文献

[1]西门子 (中国) 有限公司自动化驱动集团.深入浅出西门子S7-200PLC.北京航空航天大学出版社, 2007年

[2]王森.仪表工试题集.化学工业出版社, 2003年