淺談煉化裝置DCS/ESD系統檢修升級改造

王金勇

中國石化集團第十建設公司 山東淄博 255438

淺談煉化裝置DCS/ESD系統檢修升級改造

王金勇

中國石化集團第十建設公司 山東淄博 255438

目前國內許多煉化裝置都運行多年，過時的控制系統對現代化要求很高的生產裝置和大型壓縮機來說已經極不對稱，對這些老系統進行全面改造，滿足裝置及機組設備的長滿優運行,成了當務之急。本文從施工角度淺談煉化裝置DCS/ESD系統檢修升級改造。

DCS ESD 升級改造 施工

1 概述

目前國內許多煉化裝置都運行多年，而控制系統一般設計生命周期為12～15年，所以系統控制器經常出現一些問題，如系統運行緩慢、歷史數據不能調用、操作站重啟速度慢等。網絡連接出現松動、腐蝕、脫落變化，干擾增加，設備散熱不暢等會使DCS系統穩定性降低。同時，部分設備老化嚴重，過時的控制系統對現代化要求很高的生產裝置和大型壓縮機來說已經極不對稱，不能實現機組及裝置安全性和可靠性達到最優。尤其是在石油化工生產中，裝置大都具有高溫、高壓、易燃、易爆、工藝連續性強、復雜性高、安全要求高等特點，對這些老系統進行全面改造，滿足裝置及機組設備的長滿優運行,成了當務之急。本文以大連西太平洋DCS/ESD系統改造工程為例，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系統改造工程實例

2.1 DCS系統的改造

大連西太平洋石化聚丙烯裝置使用的原DCS系統為Honeywell TDC3000控制系統，系統改造前配置圖如圖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，甚至出現短缺。系統使用成本和維護費用將大大提高。另外原來的US操作站技術落后，人機界面不友好，維護復雜。Honeywell已經推出技術先進、性能強大、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的下一代產品HPM。本次DCS系統升級主要內容包括：

（1）將系統軟件由R640升級為R681；

（2）APP節點硬件平臺更換；

（3）將現有的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 。

這樣的系統升級方案優點包括：項目工期短（一周時間）、無風險（控制方案不變、只是版本升級）；保護投資（利用原有設備）；工程實施安全可靠（實施本升級方案步驟穩妥可靠）；系統性能、可靠性提高（版本升級）。

系統改造后配置圖（見圖2）。

2.2 ESD系統的改造

大連西太平洋催化裝置系統現狀：ESD系統采用天津協力的PLC或沈鼓配套的PLC實現。機組控制系統采用DCS、單回路調節器、PLC實現。軸系儀表原來用的是Bentely3300，卡件布置也比較滿。維護成本大，穩定性差。這樣的控制系統現狀對現代化要求很高的大連西太平洋煉化裝置來說極不相稱，不能實現機組及裝置安全性和可靠性達到最優。

本次改造采用了TRICON TS3000系統，把舊系統全部拆除。系統改造后的體現了以下優勢：

（1）TS3000將機組調速(505)、防喘振、性能控制、超速保護、機組聯鎖等功能集中到一套系統中，提升了控制水平。

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

（3）TMR 系統結構專業的機組控制軟件、快速的系統掃描時間（100ms內），大大降低機組的誤停車率，使機組的運行更穩定、更節能。

（4）開放的單一軟件平臺，使儀表人員，操作人員更易于學習掌握系統組態、診斷、操作等功能，節省維護和維修成本。

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

（6）TRICON ESD系統由三重化硬件結構組成，這樣可使其盡可能與現場靠近，并對三總線表決與驅動現場的最終輸出間可能發生的任何錯誤進行檢測和補償。

3 施工準備

煉化裝置DCS/ESD檢修升級改造與新建裝置新系統安裝施工相比有著時間短的特殊性。在過去類似工程中，大多數施工單位只在施工階段才到位開始做施工準備，這樣會造成施工單位很被動。施工單位如果準備不足，在很短的檢修時間內對裝置和機組聯鎖的核心內容掌握不透，發現不了問題，很多方面只能在業主和廠家的配合下進行施工，不能發揮施工單位的優勢。

在大連西太平洋煉化裝置系統改造前，我們就進入裝置區，和業主、設計一起對系統升級改造方案、安裝材料、安裝方式等進行確認，并統計相應的材料是否統計齊全，并配合業主提出檢修期計劃。

檢修期間ESD/DCS改造升級是一項關鍵的工作，施工單位應盡早參與工程的前期策劃和設計工作，特別是系統組態和系統出廠測試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備工作如技術、人員、機具、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，預制了大量的穿盤線，預制好儀表盤基礎，機柜拆除、安裝方案等準備工作。

4 施工階段

在升級改造的施工階段，施工單位要首先根據大連西太平洋煉油廠下發的檢修計劃、設計的圖紙、廠家提供的資料，提前看圖紙、查閱舊圖紙、熟悉現場，了解施工特點，全面掌握施工工程量，然后由技術負責人盡快編制施工組織設計，根據施工組織設計開展工作。施工單位要發揮主動性，起到帶頭人的作用，以自己的工作推動整個系統改造升級工程向前進展。

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

（1）系統改造升級詳細的作業進度計劃

編制詳細的作業進度計劃是工程中的關鍵。在大連西太平洋煉化裝置檢修前，我們根據檢修計劃統計出所有檢修期間的工程任務量，根據工程任務量并考慮施工特點和施工工期做了一份可行的詳細進度計劃。在編制計劃時，我們儀表專業討論多次后，又和工藝安裝專業對接多次，結合施工內容的特點，找出施工難點。對于施工難點要給予關注，確保施工計劃的可行性。施工時要嚴格按計劃進行，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措施以確保工期。

（2）編制主要技術方案

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

（3）勞動力需求計劃、施工責任劃分

一個好的施工進度計劃固然重要，但勞動力責任劃分和需求計劃也很關鍵。在大連西太平洋裝置系統改造升級過程中，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，需要哪些專業配合，何時配合以及如何配合。根據具體的工程量和施工時間落實分幾個塊區，需要幾個技術員，幾個有經驗的工程員，幾個年輕的技術員。并考慮到檢修期間，技術員能否都忙過來。現在施工要求嚴格，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。如果技術員力量配備不夠，將導致技術員手忙腳亂、丟三拉四，工作做不到位。使整個施工隊伍沒有信心，領導著急、發火，技術員委屈等等一些被動局面出現。

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，要特別注意以下方面：

（1）施工管理人員一定要對施工圖紙、技術資料、安裝范圍非常熟悉,對儀表設備、材料、施工過程全范圍管理,并進行各專業協調。要求技術管理人員要有較深厚的專業基礎、較強的責任心和協調能力,對工藝有一定的了解并有一定的儀表維護經驗,對系統相當熟悉。

（2）做好技術、人員和機具準備，作出可行的系統改造施工組織設計、施工技術方案、勞動力需求計劃和調試人員分組分工計劃、做好各種技術交底和測試表格等、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性拆除，從現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人員及現場施工人員的準備工作必須充分、細致，與甲方的技術人員必須協調好，提前把利舊的儀表電纜做好標識（原標號保留），根據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、標識、機柜操作臺拆除、運輸、基礎拆除、基礎制作安裝（提前預制）、DCS機柜操作臺安裝、接線及聯校，房屋吊頂、機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見因素較多，要制定嚴格的施工技術方案。儀表調試期間，要把握主動，多做工作，贏得業主信任。

（5）DCS設備的內部安裝接線和調試在功能調試和系統聯調過程中，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。對發現問題和以后運行維護有很大的好處。

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

（7）當把現場信號線接到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束前，曾因為引進了電焊機或電氣的強干擾信號而燒壞過安全柵、模塊，因為一次表的接地燒壞保險的事也曾經發生過。硬件測試過程中，所有備件都必須經過全面檢查，保證其完好的備用狀態。

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主開車生產的要求，為開車生產提供必要的人力、物力及機具資源及可靠的技術支持，創造有利于開車生產的條件，為開車生產保駕護航，也是對自己施工水平是否達標的檢驗。

大連西太平洋裝置系統升級改造項目成立了開車小組，成立由項目部負責人和精選的承擔該工程施工的有經驗、責任心強的技術工人和管理人員組成的保運隊，承擔開車生產跟蹤保運服務任務。由保運隊負責人組織對所有開車生產跟蹤保運服務人員進行技術和安全交底，同時請業主有關人員就生產廠內有關要求對開車生產服務人員進行交底。對于系統改造配合開車小組，主要分室內室外兩部分。室內部分由調試技術員在室內操作臺和工藝操作人員一起監控流程畫面，根據開車流程看相關數據是否在規定范圍內。室外有調試人員，室內室外通過對講機保持聯系。因為在前期調試階段，始終以我們調試為主，對系統和室內線路等等都很熟，處理問題迅速。所以在開車階段，如發現問題，通知室外調試人員和業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）各方簽字認真做好開工條件確認，開車時做好原始記錄。

（2）對用戶發現的涉及安裝質量的問題進行分析，不隱瞞、不護短。對不合理處及時整改嚴把施工質量關、確保檢查無誤，檢查認真、仔細、嚴格、查出的問題全部解決后方可進行下一步工作。

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

（4）加強裝置與系統之間，裝置上、下工序之間的相互聯系和溝通。現場與操作室之間的相互聯系必須保持暢通。

（5）如果發現某個信號有問題，要先讓業主工藝人員開工作票，確認是否有聯鎖，應解除聯鎖后，方可處理問題。

7 結束語

通過大連西太平洋裝置的系統升級改造項目總結如下：系統升級改造與新建項目的主要區別是時間短、任務量大。最大的難點是部分舊電纜和舊設備的重新利用。系統升級改造的關鍵是做好前期的準備工作和確保系統改造升級組態準確無誤。項目成功的關鍵在于對系統全面深入的了解、對工藝的洞悉以及對關鍵節點的把握。周密可行的實施計劃，科學嚴格的項目管理，保證項目實施的各個環節始終處于控制之中，直至系統開車成功。

TE682

B

1672-9323（2012）02-0066-03

2012-01-12）