411仪表安装和调试方案.docx
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411仪表安装和调试方案
4.11自控仪表工程施工方案
4.11.1仪表工程概况
本标段共包括120×104t/a延迟焦化、100×104t/a汽柴油加氢精制、8000m3n/h天然气制氢、2×104t/a硫磺回收4套装置。
工艺条件为高温、高压、临氢并含有毒气体，现场仪表以本安型为主，配以智能变送器，执行机构以气动薄膜调节阀为主。
每套装置均采用DCS系统实现生产过程的自动监控，并分别设有一套独立的以PLC为主实现的ESD系统，用以完成装置内关键工艺过程的联锁保护。
联合中央控制室设在另一标段的催化重整装置内，硫磺回收和延迟焦化装置使用一个统一的就地机柜间，将信号传到中央控制室。
本标段4套装置共有仪表点1504个，其中热偶mV信号输入点（TEI）442个，AI点578个，AO点233个，DI点40个，DO点98个，AI点113个，其分布情况如表4.11.1所示：
表4.11.1
项目
汽柴油加氢精制
硫磺回收
延迟焦化
制氢
合计
热偶mV信号输入（TBI）
120
70
190
62
442
模拟量输入（AI）
112
143
251
72
578
模拟量输出（AO）
52
52
98
31
233
数字量输入（DI）
10
9
10
11
40
数字量输出（DO）
6
6
10
76
98
可燃、有毒气体监测信号（ATI）
30
27
40
16
113
总计
1504
本仪表工程主要内容包括：
电缆槽盒的组对安装；仪表保护箱、防爆接线箱的安装；电缆保护管的敷设；电缆敷设及校接线；仪表管路敷设及试压；仪表设备出库、试验及安装；控制室盘、柜安装；DCS、PLC系统安装、试验；回路调试及仪表联锁系统的试验等。
主要实物工程量有仪表设备3400余台件，配管25560米，电缆敷设177.8千米。
4.11.2自控仪表工程施工程序
自控仪表工程施工程序见图4.11.2
图4.11.2施工总程序图
4.11.3仪表工程安装
（1）进厂仪表设备、材料及配件的检验、保管
仪表设备及安装材料运至现场后，立即组织力量进行开箱检验，逐一清点，检查外观质量，登记造册，妥善保存合格证、说明书及有关技术文件。
对于仪表管件及阀门，必须按有关规定进行试验及检测，杜绝质量不合格材料用于工程。
对于已安装在设备上的仪表件，应根据具体情况，或拆卸保存，或采取相应妥善防护措施，专人保管。
经过验收合格的仪表及安装材料，及时存放于专用仪表库。
随工艺设备配套供货的仪表，应事先从有关部门获取详尽装箱清单及其随机技术文件，并与设计院提供的图纸认真核对，重点核对有关系统连接处的接点及系统的配套性。
（2）电缆槽板的安装
①电缆槽板应按施工图施工。
施工前应仔细核对工艺配管图及工艺设备布置图，确保电缆槽板的走向与标高不与工艺管道及设备冲突；同时应及时编制详细电缆槽板施工技术交底，指导施工作业人员正确施工。
②汇线槽底板应开漏水孔,漏水孔宜按之字形错开排列,孔径为Φ5～Φ8,开孔时应从里向外进行施工。
③汇线槽安装后,应按设计要求焊接接地片,开好保护管引出孔和隔板缺口,保护管开孔的位置应处于汇线槽高度的2/3以上，并采用油压开孔机或其他机械开孔,不得图省事用电弧焊和气焊切割，以免影响施工质量。
（3）仪表接线箱、保温（护）箱的安装
①仪表箱底距地面或平台的高度以施工图为准，宜600mm；支架预制好后，作防腐处理；
②仪表箱安装时，垂直度允许偏差为3mm；水平方向的倾斜度允许偏差为3mm；在振动场所安装时，应采取防震措施。
现场安装的仪表箱体应有良好可靠的安全接地措施。
（4）电缆敷设、校接线
①电缆敷设要求
——从现场仪表到DCS控制室之间的电缆（线）可分为3段。
根据现场进度情况，槽板安装完毕，并进行质量共检合格后，即可先进行主电缆敷设作业。
——为防止信号相互干扰，不同信号在同一电缆槽内根据信号类型用隔板分开敷设;强电、弱电信号电缆间距不得小于规范规定的距离。
——敷设在垂直段槽板区域的电缆，必须按规定在一定的距离间隔内将电缆用电缆绑扎带绑在槽板上。
——电缆应集中敷设，敷设过程中，应停止在敷设线路上空的吊装、焊接等作业，敷设完毕及时加盖，避免造成电缆的机械损伤和烧伤。
——电缆在拐弯、两端、伸缩缝、热补偿区段、易震部位等应留有余度，电缆的弯曲半径应符合规范规定。
——控制电缆不宜有中间接头,如有应挂上标志牌,同时在隐蔽记录中标明位置。
②电缆校接线及标识
——在盘、柜内明设和在接线箱内连接的电缆芯线，打把必须美观，整齐、牢固。
端子排压接线，必须牢靠、正确，所挂线号符合规定要求。
对于电缆芯线为多股绞织铜线，必须选用正确压接端子，不得将裸多股绞织铜芯线直接压接入端子排。
——电缆两端必须安装永久性电缆号标牌。
③电缆接地
——安全接地,本安接地、工作接地须分开，绝缘电阻应符合规范规定和设计要求。
——电缆屏蔽线必须单端接地，宜在控制室内接地,同一线路的屏蔽层应具有可靠的连续性。
如下图所示：
④电缆防火
电缆敷设、校线完毕，核查无误后，应及时进行控制室电缆入口的封闭工作。
对于现场电缆槽板，应针对实际情况采取必要的防火保护措施。
（5）仪表管线安装
①电缆保护管安装
——仪表电缆保护管应本着避开高温管道及设备，避开油管线，避开振动设备，美观整齐、便于安装的原则进行施工。
——所有作支架用碳钢型材，安装前必须作除锈处理。
——在户外和潮湿场所敷设保护管时应采取下列防雨或防潮措施,避免雨水沿管线进入仪表设备。
——不同信号线制的电缆不能共用同一根保护管,管内电缆充填系数应小于40%,单根电缆的金属保护管其内径不应小于电缆外经的1.5倍。
②仪表风管安装
——各仪表供风点按仪表的要求设定供风压力；气源球阀前气源管线采用镀锌水煤气管，用螺纹方式连接，阀后采用Φ6×1或Φ8×1的紫铜管。
——气源管线安装完毕后，应进行吹扫，吹扫合格后应使用干燥的净化空气进行气密试验，气密合格后方可投入使用。
——供气管直径的大小应按耗气量,气体流速及压力损失来确定,同时还要适当考虑将来用气量增加的可能性。
③导压管线安装
——施工前工号技术员应仔细地审查设计图纸并及时地编制施工技术交底和导压管施工记录表,熟悉每一套导压管的安装工艺和特点,提前会同有关人员对导压管、管件、阀门的规格,型号,材质及数量进行检查确认,对没有合格证或经检查（或试验）不合格的管、管件、阀门不得使用,并及时通知有关部门。
——从事导压管路焊接作业的焊工必须持有效的焊工合格证书。
——除过热蒸汽等高温介质外,用于检测的导压管在满足测量要求的前提下,为避免测量滞后等引起误差,应尽量短,且不宜大于15m；
——导压管应根据不同介质测量要求分别按1:
10—1:
100的坡度敷设,以保证能排除气体或冷凝液，坡度的方向以安装标准图为准；对于介质为高温、腐蚀、易冻/易凝的引压管线采用隔离液方案，参见下图：
Υ0Υ1
Υ1Υ0
Υ0〈Υ1Υ0〉Υ1
注：
Υ0-——介质比重，Υ1-——隔离液比重
——导压管连接和仪表设备安装用垫片的规格,材质必须符合设计规定和工艺要求,未经设计或监理部门认可,不得随意代用,更不能因疏忽遗漏。
——固定不锈钢管时,应用绝缘材料与碳钢支架、管卡等隔离,防止渗碳锈蚀。
导压管安装完后应进行气密试验。
④其他仪表管线的安装
本装置仪表管线还有分析取样管、伴热管、气动信号管等。
安装时应严格按照设计图纸、有关规范及相关说明书施工。
（6）现场仪表设备安装
①分析仪表安装
分析仪表尽量靠近取样点安装,保证气体检测仪探头的安装高度在气体聚集处。
氧分析仪表安装时,必须考虑探头拆卸的空间。
②温度仪表的安装
——测温元件安装在工艺管道上时应与管道中心线垂直或倾斜45°插入深度位于管道中心,插入方向宜与被测介质逆向或垂直;
——本装置温度仪表选用双金属温度计和热电偶，需要控制的温度回路在控制室内配温度变送器，就地温度指示采用带套管万向型双金属温度计,碳钢管线安装采用固定螺纹连接,铬钼钢管线上安装采用法兰连接，全部直插式。
③压力仪表的安装
——压力仪表不宜装在振动较大的设备和管线上;压力取源部件应装在温度取源部件的上游；
——本装置远传压力信号选用智能型压力、微差压或单法兰压力变送器，安装、接线时应严格按照产品说明书和设计标准图执行。
④流量仪表的安装
——孔板、喷嘴等节流装置,安装前应进行外观检查及尺寸检查,并作好记录;孔板、喷嘴两侧直管段长度应符合设计要求;孔板和孔板法兰的端面应和轴线垂直；安装时孔板的锐边或喷嘴的曲面应迎向被测介质的流向（如下图）；差压变送器的正、负压室应与孔板、喷嘴上的正、负符号相对应，变送器安装应便于操作及维护。
——超声波流量计安装时，必须将与工艺管道接触部分的表面打磨干净，并涂专用的润滑剂，用专用卡子固定探头牢固，间距符合规定。
——质量流量计应安装在水平管道上；介质为气体时,箱体管应处于工艺管道的上方；介质为液体时,箱体管应处于工艺管道的下方；质量流量计传感器安装方向应与流体方向一致，投用时工艺管中必须充满介质，否则测量不准确。
——电磁流量计（变送器）可安装在无强磁场的水平管道或垂直管道上，当安装在垂直管道上时，介质流向应自下而上；流量计上游直管段的长度应大于5倍工艺管道内径；变送器、被测介质及工艺管道三者应连成等电位，并应有良好接地。
⑤物位仪表的安装
——磁浮子液位计应安装在便于观察和检修拆卸的位置，如果和浮筒液面计共用，安装时应使两者的液位指示同时处于便于观察的方向，液面计安装应垂直，其垂直度允许偏差为5/1000。
——浮筒液面计的安装高度应使正常液位或分界液位位于浮筒中心，并便于操作和维修，浮筒应垂直安装，其垂直度允许偏差为2/1000。
——双法兰差压变送器毛细管敷设时应加保护措施，弯曲半径应大于50mm，安装地点的环境温度变化不得过大，否则应采取隔热措施。
其安装参见下图所示。
⑥调节阀及其辅助设备的安装
——调节阀安装应垂直，底座离地面距离应大于200mm，安装方向应与工艺管道及仪表流程图（P&ID）一致;阀体周围要有足够空间以便于安装和配线。
调节阀膜头离旁通管外壁距离应大于300mm。
——电气阀门定位器应固定在调节阀支架上，并便于观察和维修，定位器的馈连杆与调节阀阀杆接触要紧密牢固。
——执行器的输出轴与阀体（调节机构）连接的连杆或接头，安装时应保持适当的间隙，保证执行器动作灵活平稳，止档限位应在出轴的有效角范围内紧固，不可松动。
4.11.4仪表工程调试
（1）智能变送器的校验与检查
带微处理器（CPU）的智能变送器，可采用通讯器（编程器）对其仪表位号、量程范围、输出方式、阻尼时间等参数组态情况进行检查，按图4.11.4接线。
①编程器选择强制输出方式，检查输出：
●选择“0%”输出，查看输出是否为4mA。
●选择“50%”输出，查看输出是否为12mA。
●选择“100%”输出，查看输出是否为20mA。
②记录参数设定、组态配置。
③检查合格后，按电动仪表的要求进行精度校验。
电动仪表校验送电前，需检查电源电压是否符合仪表铭牌的要求，接线是否与仪表端子排列图一致，信号线与电源线正负极连接是否正确；然后沿增大及减小方向施加测量范围的0、25％、50％、75％、100％的测量信号，如果变送器为线性输出，输出信号相应为4、8、12、16、20mA，基本误差应为仪表精度的允许误差，变差应为基本允许误差的绝对值。
（2）温度仪表的校验
①双金属温度计应作示值校验,校验不得少于两点;工艺有特别要求的温度计,应作4个刻度的试验。
②热电偶温度计应作导通和绝缘检查,并按不同分度号各抽10%进行热电性能试验。
（3）压力仪表的校验
压力仪表的精度试验,应按其不同使用条件分别采用不同信号源和校验设备进行,校验合格后应加铅封和标识。
（4）流量仪表的校验
①质量流量计、涡街流量计等流量仪表在现场一般不作校验，只做通电、通气检查和内部组态参数的检查和确认，但制造厂家必须随设备带有出厂合格证及有效期内的校验合格报告。
②必要时,按照有关说明书进行检查试验。
（5）位仪表的校验
①带毛细管的双法兰液位变送器从原理上讲是差压变送器，精度校验前应根据设计计算值进行量程负迁移；校验时应保持正负压室法兰在同一水平面上，然后从负压室一侧加压，分别进行0，25%，50%，75%，100%的上下行程试验，如果误差较大，可通过编程器或调整零点（ZERO）、量程（SPAN）螺钉来纠正。
②浮筒液（界）面变送器用水校验时，输出和输入信号应按介质密度进行换算：
H水=（H介×Υ节）/Υ水
当测量界面时，零点及上限水位分别按下式计算:
零点时水位（4mA）高度:
H水=（H量程×Υ轻介质）/Υ水
上限水位（20mA）高度:
H水=（H量程×Υ重介质）/Υ水
③浮球式液位开关检查时，应用手平缓操作平衡杆或浮球，使其上、下移动，带动磁钢使微动开关触点动作。
④磁浮子和玻璃板液位计应进行水压试验。
（6）调节阀执行器的校验
调节阀出库后应按规范进行气密性试验、阀体强度试验、泄漏量试验和行程试验并做好记录，对于调节阀的启动值、零位（阀关）调整尤其应当严格要求。
（7）分析仪表的校验
在线分析仪一般不进行单表校验，在安装完毕后，按照说明书的要求，利用厂家提供的标准方案和标准样气进行性能检查和精度检验。
（8）气体检测器应在供电后进行下列检查和调整：
●断开任意一根连线，仪表应报警；
●按下报警试验按钮，仪表应指示报警刻度处；
气体检测器必须用标准样气标定，标准样气中被测气体含量应在仪表测定范围内，并在报警值以上。
标准气通入检测元件时，仪表应报警并指示相应含量。
4.11.5DCS、PLC系统安装调试
（1）DCS、PLC系统的安装
安装程序：
①开箱检验
——在制造厂代表到场的情况下会同监理、业主代表共同进行，检验后签署检验记录。
——开箱前，对周围的地板、桌椅、工具等采取静电消除措施，并检查设备外包装是否完整；开箱后，应检查内包装是否破损、有无积水，防潮、防水、防震等措施是否良好。
——开箱时应使用专门的工具，按层次，按顺序打开包装；做到小心谨慎，严禁猛烈敲打。
——开箱后按照装箱单逐一清点所有硬件、备件、随机工具的数量、型号、规格应与装箱单一致；设备硬件外观良好，无变形、破损、尤其脱落、受潮锈蚀等缺陷；资料、说明书、图纸齐全。
②条件确认
——经业主、设计等有关部门确认认可后，方可进入DCS控制室施工。
——检查DCS机柜组件及配线，确认盘内所有接线符合设计和制造厂有关图纸的要求。
③控制室仪表盘、柜安装
——盘、柜基础槽钢的安装
操作台基础槽钢安装应考虑与活动地板支撑骨架安装相匹配。
——盘柜安装
仪表盘柜利用螺栓固定在基础上，严禁焊接，仪表盘柜安装误差符合规程要求。
④内部电缆敷设接线
控制室内部电缆包括接地线、信号线、电源线和专用电缆，布线要求整齐美观、线标规格一致，接线正确牢固。
施工程序如下:
——检查本安回路，确认与本安系统有关的电缆及端子排的色标（通常为蓝色）符合要求，本安回路的接线应确保安全区域与危险区域隔离。
——接地系统的良好与否对计算机系统的安全运行非常重要。
接地系统不完善，系统上电后极易发生卡件、继电器等烧坏的现象；在生产过程中，系统出现的很多故障也是由接地引起的。
因此DCS系统应按详细设计图纸和系统设备技术条件进行施工。
设备内部接地网不应形成回路并保证单点接地。
⑤外部设备安装、连接
——外部设备指打印机、报警灯屏等，其安装和连接参照详细设计文件和随机资料；
——系统硬件检查时，应记录制造厂设置的DIP开关设置位置及硬件地址开关，插拔卡件时不得用手或工具直接触摸电子线路板，操作者应采取防静电措施。
⑥系统送电前应会同监理代表、甲方、设计代表和制造厂代表等有关人员对系统的安装、电源、接地、系统电缆及配线进行检查确认。
（2）DCS、PLC系统的调试
①系统上电
——上电前系统检查
●接地系统检查
→检查接地极对地电阻:
AC安全接地和DCS系统主参考接地是否符合制造厂和设计的要求。
→检查盘内接地、盘间连接是否正确。
→检查AC地和MRG地是否独立。
→检查盘设备接地是否合格。
→检查系统内接地正确与否。
●电源系统检查
→检查电源柜开关容量是否符合设计要求。
→检查电源柜到各设备的电源线正确与否。
火线、零线的对地电阻，以及线间绝缘电阻是否符合要求。
——系统上电
电源系统、接地系统检查一切正常后，在UPS正常运行后，在DCS专家、厂家、监理部门和施工单位共同参加的情况下，可以上电。
上电前，须检查所有开关必须是OFF状态，在DCS专家指导下按顺序送电，同时观察每一个节点受电后的节点状态及地址、指示灯闪烁方式、CRT画面和所有卡件显示是否正常。
②DCS、ESD的功能检查
——所有相关的电源开关置于“ON”状态；从工程师站下装系统软件、应用软件及数据库；启动操作站，确认系统正常；向各台设备下装系统软件及数据库文件，启动局域控制网络上的全部节点，并确认系统状态显示正常。
——系统启动检查应符合下列要求：
●检查系统硬盘（HDD）子目录所有文件是否齐全；
●在系统状态显示画面上检查各节点在局域控制网络上的显示正确，有无遗漏；
●按打印键确认打印机能否打印一屏画面；
●对于冗余电源，应分别切换，确认系统运行正常。
③系统的冗余试验包括
——网络通讯电缆冗余试验；
●在系统状态显示画面上，确认网络通道的A与B电缆状态显示为绿色；
●除去电缆A或接线端子，检查电缆B可否切换，电缆A颜色同时变成黄色，且不影响网络通道正常运行；
●恢复网络通道的A电缆，待A电缆颜色变绿时，再用同样的方法检查B电缆。
——控制站冗余试验；
●在操作站上调出系统状态显示画面，确认控制站OK，在另一操作台上调入该控制站内的某一位号，送4～20mA信号于该位号，记录测量值（PV）、给定值（SP）和输出值（OP）值；
●主控制站电源开关置于“OFF”状态，确认冗余的控制站自动投入控制运行，且PV、SP和OP值保持不变；
●主控制站电源开关恢复“ON”状态，再确认PV、SP和OP值不变；
●重复以上步骤检测冗余控制站。
——I/O卡件冗余试验
●在操作站上调出控制站细目显示画面，确认全部I/O卡件状态OK。
在另一个操作站上调出该卡件含有某一位号，输入4～20mA信号给该位号，记录PV、SP和OP值；
●关闭主I/O卡件的电源开关，确认冗余的I/O卡件自动投入控制运行，控制站细目显示画面状态正确，确认其PV、SP和OP值保持不变；
●主I/O卡件电源重新置于“ON”状态，再确认PV、SP和OP值保持不变；
●重复以上步骤检测冗余的I/O卡件。
系统组态检查应根据回路组态文件，梯形逻辑组态文件，先进控制组态文件，对DCS、ESD软件进行检验∶
——流程图画面检查；
——点画面检查；
——组画面检查；
——报警画面检查。
——卡件分配检查，卡件中点分配余量测试至少留有15-20%的余量。
——DCS与ESD之间的通讯检查，检查通讯地址、通讯方式、通讯速度是否与硬件设置一致.
——DCS的单元、区域、历史组、操作组、报警单位、实时杂志、目录、区域数据库等逐一检查.
⑤DCS、ESD的I/O试验
——对于模拟I/O信号，应从现场加实际的0%、50%、100%模拟信号，观察监视器上是否有对应的0%、50%、100%量程变化，或者在操作站上强制输出0%、50%、100%，观察现场是否有对应的4mA、12mA、20mA变化。
——对于数字I/O信号，应从现场加实际的闭合、断开信号，观察监视器上是否有对应的状态改变，或者在操作站上强制输出ON、OFF信号，观察现场是否有对应的闭合、断开变化。
⑥DCS、ESD的逻辑功能测试
◆ESD系统逻辑功能确认应使用编程器测试（TEST）功能，设定输入条件，根据梯形图或程序文件观察输出地址变化是否正确，以确认系统的逻辑功能
◆紧急停车逻辑（简称ESD逻辑）试验应检查逻辑管理站的梯型逻辑组态，根据逻辑图检查ESD盘的手动开关、报警系统是否正确实现逻辑运算控制，。
⑦报表的检查
报表的检查应包括事故报警的检查，年报月报、日报的检查，检查项目包括报表题头、报表格式、打印数据、被报告的设备、计划打印的顺序、打印的要求内容等。
⑧DCS通讯
在DCS系统单独调试结束并分别独立运行48小时以上后，按照设计文件，
实现通讯的硬件连接，根据通讯接口的性能正确设定各自系统的通讯参数和通讯数据。
4.11.6系统试验
系统试验是指对整个装置控制方案的检测，应按照检测调节系统、报警系统、联锁保护系统分别进行调试，达到具备试车的条件.试验合格填写系统试验记录，由甲方有关人员现场共同确认，并在确认单上签字；对于重要联锁保护系统开关量仪表的整定，及重要调节回路的仪表单体调试，其整定调试完毕到仪表投用之间的存放时间不宜超过两个月。
（1）检测系统试验
①在检测系统的信号发生端输入实际的模拟信号，在操作站的CRT显示屏上检查PV值，计算系统误差，其误差值不应超过系统内各单元仪表允许基本误差平方和的平方根值:
ΔB＝
式中:
ΔB—检测系统的系统误差
ΔA1…ΔAn—系统内各单元仪表的允许基本误差
②系统校验点不得少于三点，分别为设计量程的0%，25%，100%；
③带报警点的检测系统同时应在操作站CRT显示屏上对报警功能进行检查，增大或减小输入信号，确认报警值与设计值是否相符，报警动作是否正常报警笛是否响，以及报警总貌画面上是否有报警信息显示。
（2）调节系统试验
在操作站CRT显示屏上把调节器输出设定到手动状态，用手动方式输出4-20mADC信号，检查现场执行器从始点到终点的全行程动作及回迅器动作应良好，精度合格；同时确认流程图画面上相应阀的颜色发生变化。
基地盘控制系统则用手动操作系统的输出信号进行上述检查。
（3）报警系统试验
系统中的信号输入元件，如压力开关及各类仪表的附加报警机构应根据设计提供的设定值进行参数整定，没有设计认可，设定值不得随意改变；根据线路原理图，提供系统的动作状态表，在全部线路接通的情况下，逐点输入测量信号，在操作站的CRT显示屏上相应符号的PV状态应与输入的信号相符，同时确认报警笛响及报警总貌画面上有报警信息显示。
（4）联锁保护系统试验
①手动联锁试验
对整个逻辑回路所包含的现场输入点，采用模拟现场条件的办法，每次只选择一个能直接影响控制输出接点状态的输入点进行测试，而短接或断开回路中其他相关现场输入接点。
分别使测试点短接或断开，来检验输出接点的动作是否满足设计的联锁功能，然后对能影响这一输出接点状态的所有输入点逐一进行检查，以检验整个逻辑回路要求的机械设备和阀门开停（启闭）动作信号、声光信号、动作时间等是否符合设计要求.试验完毕恢复接线。
②自动联锁试验
由工艺操作人员现场配合，制造模拟生产现场，待仪表各回路投入正常运行后，按照逻辑图在现场逐项进行故障模拟，检查现场机械设备和阀门开停（启闭）动作、动作时间、控制室内显示的状态和声光信号等是否满足工艺要求；机泵的自动开停、阀门的自动启闭等联锁系统均应在手动试验合格
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