DCS自動控制系統(tǒng)安全驗(yàn)收評價

1、DCS空制系統(tǒng)安全驗(yàn)收評價引言（ 1）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、冶金、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(qiáng)企業(yè)管理等方面已取得了明顯的經(jīng)濟(jì)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空制系統(tǒng)的特點(diǎn)，就安全驗(yàn)收評價中涉及的有關(guān)技術(shù)問題進(jìn)行闡述。安全評價的總體要求（ 2）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)

2、裝置要有連鎖， 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(yùn)行；（ 2） 不能通過總開關(guān)來迅速中斷若干個造成危險的運(yùn)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(shí)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（ 3）4.1 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

3、失效等。主要危險因素的相關(guān)作業(yè)場所是集中控制室和在現(xiàn)場的檢測儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)。4.2 DCS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(jī)。 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空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(yùn)行。特別是執(zhí)行機(jī)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(jī)構(gòu)。危險因素安全控制措施（4）首先，要制定DCS

4、空制系統(tǒng)的安全應(yīng)急救援預(yù)案，并組織員工按照安全應(yīng)急 救援預(yù)案進(jìn)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：3.1 DCS控制系統(tǒng)斷電的安全控制措施DCS控制系統(tǒng)通常采用UPSt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UPSt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(yùn)行正常。3.2 控制站失靈的安全控制措施進(jìn)行控制站冗余安全試驗(yàn)3.2.1 在操作站上調(diào)出系統(tǒng)狀態(tài)顯示畫面， 確認(rèn)控制站OK， 在另一操作臺上調(diào)入該控制站內(nèi)的某一位號，送 420mAJ號于該位號，記錄測量值（PV）、給 定值（SP）和輸出值（OB

5、;3.2.2 控制站電源開關(guān)置于“ OFF狀態(tài)，確認(rèn)冗余的控制站自動投入控制 運(yùn)行，PM SP和OPS保持不變；3.2.3 主控制站電源開關(guān)恢復(fù)“ ON狀態(tài)，再確認(rèn)PV SP和OPfi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(yàn)單、試驗(yàn)報告等。3.3.2 定期檢查、校驗(yàn)強(qiáng)制性檢測的儀表運(yùn)行情況，以避免儀表失靈。3.3.3 對于重要聯(lián)鎖保護(hù)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

6、間的存放時間不宜不超過2 個月。3.3.5 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(yàn)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。3.3.6 當(dāng)在線儀表發(fā)生損壞時，DCS空制系統(tǒng)應(yīng)能及時的顯示、報警，必要 時，可啟動聯(lián)鎖保護(hù)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(jī)。3.3.7 電氣聯(lián)鎖失效的安全控制措施進(jìn)行聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)安全試驗(yàn)聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)邏輯設(shè)計原則必須滿足工藝裝置的安全運(yùn)行，在發(fā)生異常情況時發(fā)揮作用，使聯(lián)鎖保護(hù)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，

7、 電氣安全聯(lián)鎖裝置可分為防止觸電事故的聯(lián)鎖裝置、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(yàn)順序， 電氣安全聯(lián)鎖裝置可按手動聯(lián)鎖試驗(yàn)、 自動聯(lián)鎖試驗(yàn)、 機(jī)組聯(lián)鎖試驗(yàn)來進(jìn)行。3.4.1 手動聯(lián)鎖試驗(yàn)對整個邏輯回路所包含的現(xiàn)場輸入點(diǎn)，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(diǎn)狀態(tài)的輸入點(diǎn)進(jìn)行測試， 而短接或斷開回路中其他相關(guān)現(xiàn) 場輸入接點(diǎn)。分別使測試點(diǎn)短接或斷開，來檢驗(yàn)輸出接點(diǎn)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(diǎn)狀態(tài)的所有輸入點(diǎn)逐一進(jìn)行檢查，以檢驗(yàn)整個邏輯回路要求的機(jī)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

8、符合設(shè)計要求，試驗(yàn)完畢恢復(fù)接線。3.4.2 自動聯(lián)鎖試驗(yàn)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(yùn)行后， 按照邏輯圖在現(xiàn)場逐項(xiàng)進(jìn)行故障模擬， 檢查現(xiàn)場機(jī)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(yàn)合格后進(jìn)行自動聯(lián)鎖試驗(yàn)。3.4.3 機(jī)組聯(lián)鎖試驗(yàn)機(jī)組聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)在潤滑油、密封油系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下進(jìn)行試驗(yàn)。機(jī)組啟動、 停車試驗(yàn)時， 應(yīng)切斷電動機(jī)的供電線路， 采用接觸器的吸合與釋放模擬機(jī)組的啟動、運(yùn)行、停車并應(yīng)滿足以下要求： 所有啟動條件均滿足時，機(jī)器方可啟動； 任一條件不滿足時，機(jī)器均不啟動； 在運(yùn)行中，某一條件超

9、越停車設(shè)定值，應(yīng)立即停車； 啟動、運(yùn)行、停車時的音響、燈光應(yīng)符合設(shè)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空制系統(tǒng)全面的安全檢查、安全試驗(yàn)來解決。安全評價工作 也必須從這二個方面人手。安全檢查（ 5）（5） DCSe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DC解統(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

10、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)檢查一切正常后，在UPS正常運(yùn)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犬態(tài)，在DC時家指導(dǎo)下按順序送電，同時觀察每一個節(jié)點(diǎn)受 電后的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)及地址、指示燈閃爍方式、CRTB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

11、損銹蝕。4.2.3 儀表刻度清晰、鮮明，記錄打印清晰。4.2.4 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(yàn)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(yàn)單、試驗(yàn)士H小辛報告等。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(xiàng)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。安全試驗(yàn)（ 6）DCS控制系統(tǒng)的安全試驗(yàn)是指

12、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)鎖保護(hù)系統(tǒng)、冗余系統(tǒng)、輸入 / 輸出（ I/O ）系統(tǒng)分別進(jìn) 行安全調(diào)試，達(dá)到具備試車的條件。試驗(yàn)合格填寫系統(tǒng)試驗(yàn)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(hù)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(yàn)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 mV1號；壓力、差壓變送器可用于壓鉗和FLUKE74攸具 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

13、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平方 和平方 根值。系統(tǒng)校檢點(diǎn)不得少于3 點(diǎn)，分別為設(shè)汁量程的 0、 25%、 100%。帶報警點(diǎn)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(jìn)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(yàn)在操作站CRT®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420mAD信號，檢查現(xiàn)場執(zhí)行器從始點(diǎn)到終點(diǎn)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。 基地盤控制系統(tǒng) 則用手動操作系統(tǒng)的輸出

14、信號進(jìn)行上述檢查。5.3 報警系統(tǒng)安全試驗(yàn)系統(tǒng)中的信號輸入元件，如壓力開關(guān)、溫度開關(guān)、液位開關(guān)及各種儀表的附加報警機(jī)構(gòu)應(yīng)根據(jù)設(shè)計提供的設(shè)定值進(jìn)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(diǎn)輸入測量信號，在操作站的CRTa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(yàn)5.4.1 網(wǎng)絡(luò)通訊電纜冗余安全試驗(yàn) 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(yùn)行；

15、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。5.4.2I/O 卡件冗余安全試驗(yàn)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)" OK。 在另一個操作站上調(diào)出該卡件含有某一位號,輸入 420mAl號給該位號,記錄 PM SP和 OP® 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(yùn)行，控 制站細(xì)目顯示畫面狀態(tài)正確，確認(rèn)其PV SP和OP值保持不變； 主I/O卡件電源重新置于“ ONI狀態(tài)，再確認(rèn)PV SP和OPS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(yàn)對于模擬 I/O 信號，應(yīng)從現(xiàn)場加實(shí)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(qiáng)制輸出0、 50%、100%觀察現(xiàn)場是否有對應(yīng)的 4mA 12mA 20m較化。對于數(shù)字 I/O 信號， 應(yīng)從現(xiàn)場加實(shí)際的閉合、 斷開信號， 觀