淺述DCS控制系統(tǒng)安全驗收評價

1、淺述DCS空制系統(tǒng)安全驗收評價近年來，自動化控制系統(tǒng)，特別是集散控制系統(tǒng)（DCS空制系統(tǒng)）在石油、化工、電力、治金、輕紡行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。在降低能源和 原材料消耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量、確保安全生產(chǎn)、改善和加強企業(yè)管理等 方面已取得了明顯的經(jīng)濟效益和和社會效益。同時，這種生產(chǎn)過程的 大型化、連續(xù)化、自動化發(fā)展趨勢和在集控室內(nèi)的集中控制，也增加 了安全生產(chǎn)的復(fù)雜性。本文針對 DCS控制系統(tǒng)的特點，就安全驗收評 價中涉及的有關(guān)技術(shù)問題進行闡述。一、安全評價的總體要求總體要求是：DCS空制系統(tǒng)應(yīng)能在異常情況下控制設(shè)備和裝置不發(fā)生危險，必要時控制裝置要能自動切換到備用電源和備用設(shè)備或裝置中去； 調(diào)節(jié)裝置要

2、有連鎖，以防止誤操作和自動調(diào)節(jié)裝置的誤通、誤斷；要 評價緊急事故開關(guān)的設(shè)置情況。下列情況須設(shè)置緊急事故開關(guān)：（1）發(fā)生事故時，不能通過停車開關(guān)來終止危險的運行；（2）不能通過總開關(guān)來迅速中斷若干個造成危險的運行單元；（ 3）由于中斷某個單元能出現(xiàn)其它危險；（4）控制臺不能看到所控制的全部裝置和設(shè)備，無法分析判斷和實施 有效控制。緊急事故控制要有防止災(zāi)害的措施，如防竄壓、防逆轉(zhuǎn)等措施。緊急 事故開關(guān)應(yīng)該用紅色，并能明顯區(qū)別其它開關(guān)。、主要危險因素的識別2.1 主要危險因素及相關(guān)作業(yè)場所DCS控制系統(tǒng)的主要危險因素有：控制系統(tǒng)斷電；控制站失靈；儀表損 壞和電氣聯(lián)鎖失效等。主要危險因素的相關(guān)作業(yè)場所

3、是集中控制室和在現(xiàn)場的檢測儀表、執(zhí) 行機構(gòu)。2.2DCS控制系統(tǒng)所涉及的危險因素及存在的部位DCS控制系統(tǒng)斷電、控制站失靈和電氣聯(lián)鎖失效將導(dǎo)致系統(tǒng)的非正常停 機。對于有毒和高溫、高壓設(shè)備而言可能導(dǎo)致有毒物質(zhì)的泄漏、引發(fā) 火災(zāi)或高壓設(shè)備的爆炸。危險因素存在的部位是UPS電源、DCS控制器和可編程控制器（PLC控制器）。儀表損壞將導(dǎo)致系統(tǒng)的非正常運行。特別是執(zhí)行機構(gòu)損環(huán)將導(dǎo)致控制 失靈，對于有毒和高溫、高壓設(shè)備而言可能導(dǎo)致有毒物質(zhì)的泄漏、引 發(fā)火災(zāi)或高壓設(shè)備的爆炸。危險因素存在的部位是現(xiàn)場的檢測儀表、 執(zhí)行機構(gòu)。三、危險因素安全控制措施首先，要制定DCS控制系統(tǒng)的安全應(yīng)急救援預(yù)案，并組織員工按照安

4、全應(yīng)急救援預(yù)案進行演練。其次，必須針對主要危險因素制定相應(yīng)的 安全控制措施，具體是：3.1DCS控制系統(tǒng)斷電的安全控制措施DCS控制系統(tǒng)通常采用UPS電源，以保證在供電電源斷電后，仍能在規(guī)定時間內(nèi)將系統(tǒng)關(guān)閉在安全狀態(tài)，這就要定期檢查 UPS 電源的工作 狀態(tài)和容量，對于冗余電源，應(yīng)分別切換，確認(rèn)系統(tǒng)運行正常。3.2 控制站失靈的安全控制措施 進行控制站冗余安全試驗321在操作站上調(diào)出系統(tǒng)狀態(tài)顯示畫面， 確認(rèn)控制站0K,在另一操作 臺上調(diào)入該控制站內(nèi)的某一位號，送 420mA 信號于該位號，記錄測 量值（PV）、給定值（SP）和輸出值（0P）;322控制站電源開關(guān)置于“OF狀態(tài)，確認(rèn)冗余的控制站

5、自動投入控制 運行，PV、SP和 OP值保持不變；3.2.3主控制站電源開關(guān)恢復(fù) “Of狀態(tài)，再確認(rèn)PV、SP和OP值不變；3.2.4重復(fù)以上步驟檢測冗余控制站。3.3儀表損壞的安全控制措施3.3.1 把好儀表入口關(guān) ,"三證"齊全方可使用 ."三證"包括生產(chǎn)許可證、出 廠的合格證及化驗單、試驗報告等。3.3.2定期檢查、校驗強制性檢測的儀表運行情況，以避免儀表失靈。3.3.3對于重要聯(lián)鎖保護系統(tǒng)開關(guān)量儀表的整定，及重要調(diào)節(jié)回路的儀 表單體調(diào)試，其整定調(diào)試完畢到儀表投用之間的存放時間不宜不超過 2 個月。3.3.4 儀表應(yīng)備有足夠的備品、備件。3.3.5

6、 儀表應(yīng)具備如下技術(shù)資料：儀表卡片、儀表說明書，檢修校驗記 錄、流量計算數(shù)據(jù)、儀表控制流程圖和重要的接線圖，以及儀表的設(shè) 計（包括孔板和調(diào)節(jié)閥的計算、安裝和檢修資料。336當(dāng)在線儀表發(fā)生損壞時，DCS控制系統(tǒng)應(yīng)能及時的顯示、報警， 必要時，可啟動聯(lián)鎖保護系統(tǒng)按規(guī)定要求動作，以確保工藝裝置的安 全生產(chǎn)或停機。3.3.7電氣聯(lián)鎖失效的安全控制措施 進行聯(lián)鎖保護系統(tǒng)安全試驗 聯(lián)鎖保護系統(tǒng)邏輯設(shè)計原則必須滿足工藝裝置的安全運行，在發(fā)生異 常情況時發(fā)揮作用，使聯(lián)鎖保護系統(tǒng)按規(guī)定要求動作，以確保工藝裝 置的生產(chǎn)安全，避免重大人身傷害及重大設(shè)備損壞事故。 按照用途，電氣安全聯(lián)鎖裝置可分為防止觸電事故的聯(lián)鎖裝

7、置、排除 電路故障的聯(lián)鎖裝置、執(zhí)行安全程序的聯(lián)鎖裝置和防止非事故的聯(lián)鎖 裝置。按照試驗順序，電氣安全聯(lián)鎖裝置可按手動聯(lián)鎖試驗、自動聯(lián) 鎖試驗、機組聯(lián)鎖試驗來進行。3.4.1手動聯(lián)鎖試驗 對整個邏輯回路所包含的現(xiàn)場輸入點，采用模擬現(xiàn)場條件的辦法，每 次只選擇一個能直接影響控制輸出接點狀態(tài)的輸入點進行測試，而短 接或斷開回路中其他相關(guān)現(xiàn)場輸入接點。分別使測試點短接或斷開， 來檢驗輸出接點的動作是否滿足設(shè)計的聯(lián)鎖功能，然后對能影響這一 輸出接點狀態(tài)的所有輸入點逐一進行檢查，以檢驗整個邏輯回路要求 的機械設(shè)備和閥門開停（啟閉）動作信號、聲光信號、動作時間等是 否符合設(shè)計要求，試驗完畢恢復(fù)接線。3.4.

8、2自動聯(lián)鎖試驗 由工藝操作人員現(xiàn)場配合，制造模擬生產(chǎn)現(xiàn)場，待儀表各回路投入正常運行后，按照邏輯圖在現(xiàn)場逐項進行故障模擬，檢查現(xiàn)場機械設(shè)備和閥門開停（啟閉）動作、動作時間、控制室內(nèi)顯示的狀態(tài)和聲光信 號等聯(lián)鎖系統(tǒng)均應(yīng)在手動試驗合格后進行自動聯(lián)鎖試驗。 3.4.3機組聯(lián)鎖試驗機組聯(lián)鎖保護系統(tǒng)應(yīng)在潤滑油、密封油系統(tǒng)正常運行的情況下進行試驗。機組啟動、停車試驗時，應(yīng)切斷電動機的供電線路，采用接觸器的吸合與釋放模擬機組的啟動、運行、停車并應(yīng)滿足以下要求：所有啟動條件均滿足時，機器方可啟動；任一條件不滿足時，機器均不啟動；在運行中，某一條件超越停車設(shè)定值，應(yīng)立即停車；啟動、運行、停車時的音響、燈光應(yīng)符合設(shè)

9、計要求；綜合上述，DCS空制系統(tǒng)的主要危險因素是控制系統(tǒng)本身產(chǎn)生的不安全 因素，只有通過對 DCS控制系統(tǒng)全面的安全檢查、安全試驗來解決。 安全評價工作也必須從這二個方面人手。四、安全檢查4.1 系統(tǒng)送電的安全檢查4.1.1 送電前系統(tǒng)安全檢查接地系統(tǒng)安全檢查AC安全接地和DCS系統(tǒng)接地是否符合制造廠和設(shè)計要求；檢查盤內(nèi)接地、盤間連接是否正確；檢查盤設(shè)備接地是否合格；檢查系統(tǒng)內(nèi)接地 正確與否。電源系統(tǒng)安全檢查：檢查電源柜開關(guān)容量是否符合設(shè)計要求； 檢查電源柜到各設(shè)備的電源線正確與否；火線、零線的對地電阻，以 及線間絕緣電阻是否符合要求。4.1.2 系統(tǒng)送電安全檢查電源系統(tǒng)、接地系統(tǒng)檢查一切正常

10、后，在 UPS正常運行后，在DCS專 家、廠家，監(jiān)理部門和施工單位共同參加的情況下，可以送電。送電 前，須檢查所有開關(guān)必須是 OFF狀態(tài)，在DCS專家指導(dǎo)下按順序送電， 同時觀察每一個節(jié)點受電后的節(jié)點狀態(tài)及地址、指示燈閃爍方式、 CRT 畫面和所有卡件顯示是否正常。4.2 現(xiàn)場儀表的安全檢查現(xiàn)場儀表必須 “測量靈敏，控制可靠 ”，其基本標(biāo)準(zhǔn)如下：4.2.1 全套儀表（包括測量元件、引線、調(diào)節(jié)閥附件等）安裝正確，管 線橫平、豎直、無慘漏，導(dǎo)線排列整齊，信號線無干擾，符合相應(yīng)要 求。4.2.2 全套儀表整體整潔，零部件完整無缺，無嚴(yán)重?fù)p銹蝕。4.2.3 儀表刻度清晰、鮮明，記錄打印清晰。4.2.4

11、 儀表的測量系統(tǒng)必須靈敏，靈敏度不得低于允許值。4.2.5 指示誤差符合相應(yīng)儀表的技術(shù)要求 .4.2.6 儀表應(yīng)具備如下技術(shù)資料：儀表卡片、儀表說明書、檢修校驗記 錄、流量計算數(shù)據(jù)、儀表控制流程圖和重要的接線圖，以及儀表的設(shè) 計（包括孔板和調(diào)節(jié)閥的計算）安裝和檢修資料。有關(guān)生產(chǎn)許可證、 出廠合格證及化驗單、試驗報告等。4.3 報表的檢查 報表的檢查應(yīng)包括事故報警的檢查及年報、月報、日報的檢查，檢查 項目包括報表題頭、報表格式、打印數(shù)據(jù)、被報告的設(shè)備、計劃打印 的順序、打印的要求內(nèi)容等。五、安全試驗DCS控制系統(tǒng)的安全試驗是指對整個裝置控制方案的檢測，應(yīng)按照檢測 系統(tǒng)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、聯(lián)鎖保

12、護系統(tǒng)、冗余系統(tǒng)、輸入/輸出（I/O） 系統(tǒng)分別進行安全調(diào)試，達到具備試車的條件。試驗合格填寫系統(tǒng)試 驗記錄，由甲方有關(guān)人員現(xiàn)場共同確認(rèn)，并在確認(rèn)單上簽字；對于重 要聯(lián)鎖保護系統(tǒng)開關(guān)量儀表的整定， 及重要調(diào)節(jié)回路的儀表單體調(diào)試， 其整定調(diào)試完畢到儀表投用之間的存放時間不宜超過 2 個月。 5.1檢測系統(tǒng)安全試驗 結(jié)合儀表單校時的方法，在檢測系統(tǒng)的信號發(fā)生端輸入模擬信號（比 如，熱電偶溫度計從現(xiàn)場加 mV 信號；壓力、差壓變送器可用于壓鉗和FLUKE74及其配套模塊從變送器輸入端加壓力或差壓信號），在操作站 的CRT顯示屏上檢查PV值，計算系統(tǒng)誤差，其誤差值不應(yīng)超過系統(tǒng)內(nèi) 各單元儀表允許基本誤差

13、平方和平方根值。系統(tǒng)校檢點不得少于 3 點，分別為設(shè)汁量程的 0、 25%、 100%。帶報警點的檢測系統(tǒng)同時應(yīng)在操作站 CRT顯示屏上對報警功能進行檢 查，增大或減小輸入信號，確認(rèn)報警值與設(shè)計值是否相符，報警動作 是否正常報警，以及畫面上是否有報警信息顯示。5.2 調(diào)節(jié)系統(tǒng)安全試驗在操作站CRT顯示屏上把調(diào)節(jié)器輸出設(shè)定到手動狀態(tài)，用手動方式輸出 420mADC 信號，檢查現(xiàn)場執(zhí)行器從始點到終點的全行程動作及回 迅器動作應(yīng)良好，精度合格；同時確認(rèn)流程圖畫面上相應(yīng)閥的顏色發(fā) 生變化?；乇P控制系統(tǒng)則用手動操作系統(tǒng)的輸出信號進行上述檢查。5.3 報警系統(tǒng)安全試驗系統(tǒng)中的信號輸入元件，如壓力開關(guān)、溫

14、度開關(guān)、液位開關(guān)及各種儀 表的附加報警機構(gòu)應(yīng)根據(jù)設(shè)計提供的設(shè)定值進行參數(shù)整定，沒有設(shè)計 認(rèn)可，設(shè)定值不得隨意改變：根據(jù)線路原理圖，提供系統(tǒng)的動作狀態(tài) 表，在全部線路接通的情況下，逐點輸入測量信號，在操作站的 CRT 顯示屏上相應(yīng)符號的PV狀態(tài)應(yīng)與輸入的信號相符，同時確認(rèn)報警笛響 及畫面上的報警信息。5.4 系統(tǒng)的冗余安全試驗5.4.1網(wǎng)絡(luò)通訊電纜冗余安全試驗在系統(tǒng)狀態(tài)顯示畫面上，確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)通道的A與B電纜狀態(tài)顯示為綠色； 除去電纜A或接線端子，檢查電纜B可否切換，電纜A顏色同時變成 黃色，且不影響網(wǎng)絡(luò)通道正常運行；恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)通道的A的電纜，待A電纜顏色變綠時，再用同樣的方法檢查 B 纜。5.4.2

15、I/O 卡件冗余安全試驗在操作站上調(diào)出控制站細(xì)目顯示畫面，確認(rèn)全部 I/O卡件狀態(tài)“01。在另一個操作站上調(diào)出該卡件含有某一位號，輸入 420mA 信號給該位號，記錄PV SP和0P值；關(guān)閉主I/O卡件的電源開關(guān)，確認(rèn)冗余的I/O卡件自動投入控制運行，控制站細(xì)目顯示畫面狀態(tài)正確，確認(rèn)其 PV SP和0P值保持不變；主I/O卡件電源重新置于“ 0N狀態(tài)，再確認(rèn)PV SP和 0P值保持不變； 重復(fù)以上步驟檢測冗余的I/O卡件。5.5DCS的I/O安全試驗對于模擬 I/O 信號，應(yīng)從現(xiàn)場加實際的 0、 50%、 100%、模擬信號，觀 察監(jiān)視器上是否有對應(yīng)的 0、 50%、 100%量程變化，或者在操作站上強 制輸出 0、 50%、 100%，觀察現(xiàn)場是否有對應(yīng)的 4mA、 12mA、 20mA 變化。對于數(shù)字 I/O 信號，應(yīng)從現(xiàn)場加實際