化工生產中成套設備的電儀管理

潘 登 董永兵 王 進 劉玉斌 李專成

(北元化工集團有限公司化工二分公司,陜西 榆林 719319)

成套設備是指由多臺(套)設備組成的相互協調連續或自動完成某項任務的生產設備系統，成套設備一般由主機設備、輔助設備和控制部分組成。它可以是一個工段、一條生產線、一個車間或一個工廠；也可以是某一專業的單項設備，或是數個專業的綜合設備。成套設備以其工藝完整性和獨立性存在于化工生產的各個環節中，為化工生產提供各式各樣不同的產品。由于成套設備一般作為獨立輔助設備或非關鍵裝置存在于化工生產中，因此并不被電儀維護人員所重視。以北元化工集團有限公司化工二分公司的成套設備為例，公用工程的空壓機、干燥機、制氮機、溴化鋰冷凍機組及纖維球過濾器等成套設備在設計之初就配有備機，當實際生產過程中因設備、電儀原因造成停車時，只要及時啟動備用設備，并不會對其他后續工藝產生影響，但是在設備的巡檢和維護過程中常被忽視。從設備的長期穩定運行和使用壽命來看，頻繁的故障停車對設備是不利的，因此需要電儀人員系統地學習維護成套設備，從而減少因維護保養不到位而導致系統局部停車。

成套設備因工藝需求千差萬別，作為電儀維護人員不可能完全掌握設備的工藝原理和設備操作，因此在掌握基本原理和簡單操作的基礎上，需要把更多的精力投入到成套設備的控制部分和關鍵測控點上[1]。因此筆者分別從成套設備的采購期、安裝調試期和生產使用期來對成套設備的電儀管理進行分析。

1 成套設備采購期的注意事項①

成套設備在化工裝置的設計階段會以框架方案提出，如公用工程空壓站，在設計時設計院會根據全廠設備的用氣量僅計算出空壓機的總負荷，但是采購設備的廠商(國產或進口；一般根據經驗，核心、重要的成套設備會引進進口或國內知名企業的設備)和采購數量是由業主決定的，通過業主選擇的成套設備來實現全廠的總用氣量。選擇完設備總數和設備廠商后，就是商務部分和技術談判，商務部分略過不表，技術談判應由工藝設備代表和電儀技術代表參加。

電儀技術要求應涉及以下內容：

a. 成套設備供應商應該提供設備使用操作維護說明、PID工藝流程圖、控制柜布置圖、控制系統電氣原理圖、控制系統電氣接線圖、電氣明細表和控制器I/O地址。設備使用操作維護說明和PID工藝流程圖在培訓員工過程中使用。控制柜布置圖、控制系統電氣原理圖和控制系統電氣接線圖在電儀人員排查故障時使用。電氣明細表在申報備品備件時使用。控制器I/O地址在成套設備DCS后臺監控時使用。

b. 核心電氣元器件應選用知名品牌，并提供一定比例的備品備件。溫度、壓力變送器應為兩線制、標準信號(4～20mA、0～10V)、標準接口(M20×1.5公制(米制)螺紋、G1/2英制直管螺紋、1/2NPT美制錐管螺紋)和軌道式安裝。通常對于非通用或特殊備件，在技術談判時，務必要求供貨商提供一定比例的備品備件，以便在后期生產運行過程中更換使用。提出電氣元器件的選擇要求是為了盡可能減少由于使用不合格的電氣元器件而導致的停車頻率和次數，更是為了避免由于電氣元器件的更新換代而采購不到非通用或特殊備件。

c. 控制柜布局合理、設計符合規范[2]。如空開、控制器、接觸器和匯線槽布局合理，便于器件電纜的拆裝和散熱。腐蝕環境中，控制柜應設計正壓保護；低溫環境中，應設計加熱裝置；高溫環境中，應設計降溫換氣裝置。PLC及其相關設備的所有接地點在一點接地并連接到大地，以提高抗電子噪聲能力；杜絕外部24V(DC)供電電源與PLC的傳感器電源并聯，避免電源沖突，提高電源壽命；控制器使用感性負載時，要加入抑制電路來限制輸出關斷時電壓升高損壞控制器的輸出通道。

d. 業主應盡可能要求成套設備供應商提供的PLC程序無密碼且具有備份程序[3]。對于工藝流程和控制方案簡單的成套設備，一般情況PLC程序是不設密碼的。但對于工藝流程復雜、控制方案繁瑣的成套設備，供應商一般都會設置PLC的上載、下載密碼或動態密碼，更有甚者在程序中設置計時命令，當運行時間達到商務契約終止時間，業主和供應商在財務方面發生糾紛時，計時命令啟動，封鎖PLC輸出，導致設備無法啟用。因此，在技術談判中，盡量要求供應商開放PLC程序權限，這樣有利于業主在后期運行過程中在設備上添加其他控制監測點，也有利于當全廠有多臺PLC時，不必每臺PLC都備有一臺控制器，只要型號一致，就可以將備份程序下載使用。

在技術談判過程中，只有業主技術人員專業知識水平過硬，供應商專業、態度誠懇，設備才能穩定運行。

2 成套設備安裝調試期的人員培訓

成套設備采購到廠后，供應商會安排技術人員到廠進行安裝調試，此時，業主方大多是沒有操作經驗的新員工，因此，安裝調試過程是最好的學習時機，業主務必安排專人跟隨供應商技術人員進行安裝調試，并安排合適的場合要求技術人員對操作人員進行培訓。

2.1 設備的工作原理

供應商技術人員應該首先結合設備工藝流程圖講解設備的工作原理，給出設備進、出物料的物化性質，過程中需添加的輔助物料，以及會發生的物化反應。使操作人員能夠理解設備的工作原理。

2.2 設備的操作維護

設備的操作面板都會有按鈕和設置功能，一般包括開停按鈕，手/自動按鈕，功能按鈕及參數設置等。技術人員需詳細講解每一個按鈕和設置功能，以便操作人員掌握。成套設備的過程控制中都會涉及參數，如設備油位、物料溫度及介質壓力等，參數穩定并在控制范圍之內標志著設備安全穩定運行；但同時操作人員應掌握在非正常情況下的設備操作，當參數出現偏差時，操作人員能夠操作設備以重新調整參數、減小偏差來保證設備的正常運行[4]。

2.3 設備的控制原理

設備控制的核心有兩點：讓設備穩定地運行在控制范圍之內；讓設備按照既定指令完成一系列動作。因此可以把設備分為動設備和靜設備：當滿足一定條件，一步步執行既定動作的設備稱為動設備；當物料在設備中進行結合或冷熱交換后，形成不同產品或物理性質起了變化的設備稱為靜設備。

如上所述，設備的控制原理就是將物料按比例混合發生化學反應，或通過物理途徑改變物質的性質。無論是化學反應還是物理途徑都可以歸結到“量”，即“指標”，離開指標不談控制。在設備的控制原理中，操作人員需借助PID工藝流程圖，認真學習每一個控制點的獲得方法和控制方法，這樣才能掌握設備的控制原理、控制指標和控制途徑與方法。

在安裝調試期，電儀人員應重點學習每一個測量元件的安裝和調試方法，它們在整個控制系統中的作用，開停車的邏輯條件，控制點異常會出現的狀況，以及處理系統報警及跳停等。這些問題的解決不僅需要掌握電儀基礎知識，更大程度是在考驗電儀人員對整個設備的認知程度。

通過對設備的工作原理、操作維護和控制原理的學習，操作人員能夠熟練進行設備操作，進而調控整個化工生產線。

3 成套設備生產使用期的日常維護

設備一旦進入生產使用期，就要求操作人員和電儀人員定時巡檢，關注其運行指標并對其進行維護保養。日常維護應涉及以下內容[5]：

a. 定時巡檢，記錄運行指標。設備運行過程中發現問題應及時調整，使指標回歸正常。現在很多企業已經將成套設備實時數據接入DCS進行監控或者通過WinCC控制系統人機界面進行指標控制，并將數據形成報表和歷史趨勢線，方便物料結算和觀察分析設備的短期運行狀況。

b. 重點巡檢控制柜主回路上的空開及交流接觸器等設備的端子溫度，一旦發現高溫及焦糊等異常現象，及時停電處理。

c. 轉動設備定期潤滑，液態油品定期分析、過濾和更換。任何轉動設備都需要定期進行潤滑保養，潤滑油脂必須為設備指定油脂，設備送電前檢查接線及絕緣等。

d. 設備元器件連續出現輸入輸出故障和機械力損壞時，應及時查明原因，找出解決辦法。

實際工作中經常遇到電儀元器件頻繁故障導致的設備跳停，一般情況從以下幾點著手處理：一是元件的輸入是否穩定，是否有超限的情況發生，可以通過查看趨勢線、連接HART及串聯電流表等手段進行判斷；二是元件的供電是否穩定可靠，可以并聯萬用表監測工作電壓進行判斷；三是元件是否存在質量問題，選擇質量好的元件進行更換試用，通過一段時間運行進行判定；四是元件工作接地是否可靠，是否存在干擾信號，需要檢查工作接地牢固情況，測量阻值是否小于1Ω，調查元件故障時大功率設備的啟用情況；五是元件傳輸線路是否存在開路或短路，可以使用搖表或萬用表測量線路；六是元件有強電流、高電壓接入時，可以采用繼電器隔離及安全柵隔離等手段保護元件安全；七是元件因外部機械力損壞時，可以對其加以保護或將其改為非接觸式工作方式，如行程開關可以用光電開關替換。

4 結束語

成套設備在化工生產過程中就像一座小工廠，不斷地提供著公用介質和特定產品。正是因為它的獨立性和不可分割性，因此需要電儀人員的格外關注，尤其是在成套設備采購過程中，不僅要選擇一款好設備，更要注重產品的服務及技術培訓等軟資源。通過操作人員和電儀人員對設備的定時巡檢、定期潤滑、故障排除及改進等措施，成套設備定會安全平穩運行。

[1] 郭利,仲崇梅.淺談現代企業的設備管理[J].科技風,2014,(17):221.

[2] 錢佳敏,周婧.進口成套設備質量問題表現形式與解決對策[J].科技創新導報,2013,(22):88.

[3] 王威隆.化工生產設備的維修與保養[J].中國石油和化工標準與質量,2013,(10):233.

[4] 尹憲成.淺議自動化儀表、儀器在現階段生產控制系統中的應用[J].機電信息,2013,(30):47～48.

[5] 趙艷萍,姚冠新,陳駿.設備管理與維修[M].北京:化學工業出版社,2004:91～115.