DCS自動控制系統(tǒng)安全驗收評價

DCS控制系統(tǒng)安全驗收評價引言（1）近年來,自動化控制系統(tǒng)，特別是集散控制系統(tǒng)（DCS控制系統(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.安全評價的總體要求（2)總體要求是:DCS控制系統(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(3)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)。危險因素安全控制措施（4）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3.2。1在操作站上調(diào)出系統(tǒng)狀態(tài)顯示畫面，確認控制站OK，在另一操作臺上調(diào)入該控制站內(nèi)的某一位號，送4～20mA信號于該位號，記錄測量值（PV）、給定值（SP）和輸出值（OP）;3。2。2控制站電源開關(guān)置于“OFF”狀態(tài),確認冗余的控制站自動投入控制運行,PV、SP和OP值保持不變；3。2。3主控制站電源開關(guān)恢復(fù)“ON”狀態(tài),再確認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。3.3。6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。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)計要求;綜合上述,DCS控制系統(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。安全檢查（5）(5）DCS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?！る娫聪到y(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。安全試驗（6）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，并在確認單上簽字;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FLUKE741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4～20mADC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。5.4.2I/O卡件冗余安全試驗·在操作站上調(diào)出控制站細目顯示畫面，確認全部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4~20mA信號給該位號，記錄PV、SP和OP值；·關(guān)閉主I/O卡件的電源開關(guān)，確認冗余的I/O卡件自動投入控制運行，控制站細目顯示畫面狀態(tài)正確，確認其PV、SP和OP值保持不變；·主I/O卡件電源重新置于“ON”狀態(tài)，再確認PV、SP和OP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)場加實際的閉合、斷開信號，觀察