化工生产中成套设备的电仪管理

潘 登 董永兵 王 进 刘玉斌 李专成

(北元化工集团有限公司化工二分公司,陕西 榆林 719319)

成套设备是指由多台(套)设备组成的相互协调连续或自动完成某项任务的生产设备系统，成套设备一般由主机设备、辅助设备和控制部分组成。它可以是一个工段、一条生产线、一个车间或一个工厂；也可以是某一专业的单项设备，或是数个专业的综合设备。成套设备以其工艺完整性和独立性存在于化工生产的各个环节中，为化工生产提供各式各样不同的产品。由于成套设备一般作为独立辅助设备或非关键装置存在于化工生产中，因此并不被电仪维护人员所重视。以北元化工集团有限公司化工二分公司的成套设备为例，公用工程的空压机、干燥机、制氮机、溴化锂冷冻机组及纤维球过滤器等成套设备在设计之初就配有备机，当实际生产过程中因设备、电仪原因造成停车时，只要及时启动备用设备，并不会对其他后续工艺产生影响，但是在设备的巡检和维护过程中常被忽视。从设备的长期稳定运行和使用寿命来看，频繁的故障停车对设备是不利的，因此需要电仪人员系统地学习维护成套设备，从而减少因维护保养不到位而导致系统局部停车。

成套设备因工艺需求千差万别，作为电仪维护人员不可能完全掌握设备的工艺原理和设备操作，因此在掌握基本原理和简单操作的基础上，需要把更多的精力投入到成套设备的控制部分和关键测控点上[1]。因此笔者分别从成套设备的采购期、安装调试期和生产使用期来对成套设备的电仪管理进行分析。

1 成套设备采购期的注意事项①

成套设备在化工装置的设计阶段会以框架方案提出，如公用工程空压站，在设计时设计院会根据全厂设备的用气量仅计算出空压机的总负荷，但是采购设备的厂商(国产或进口；一般根据经验，核心、重要的成套设备会引进进口或国内知名企业的设备)和采购数量是由业主决定的，通过业主选择的成套设备来实现全厂的总用气量。选择完设备总数和设备厂商后，就是商务部分和技术谈判，商务部分略过不表，技术谈判应由工艺设备代表和电仪技术代表参加。

电仪技术要求应涉及以下内容：

a. 成套设备供应商应该提供设备使用操作维护说明、PID工艺流程图、控制柜布置图、控制系统电气原理图、控制系统电气接线图、电气明细表和控制器I/O地址。设备使用操作维护说明和PID工艺流程图在培训员工过程中使用。控制柜布置图、控制系统电气原理图和控制系统电气接线图在电仪人员排查故障时使用。电气明细表在申报备品备件时使用。控制器I/O地址在成套设备DCS后台监控时使用。

b. 核心电气元器件应选用知名品牌，并提供一定比例的备品备件。温度、压力变送器应为两线制、标准信号(4～20mA、0～10V)、标准接口(M20×1.5公制(米制)螺纹、G1/2英制直管螺纹、1/2NPT美制锥管螺纹)和轨道式安装。通常对于非通用或特殊备件，在技术谈判时，务必要求供货商提供一定比例的备品备件，以便在后期生产运行过程中更换使用。提出电气元器件的选择要求是为了尽可能减少由于使用不合格的电气元器件而导致的停车频率和次数，更是为了避免由于电气元器件的更新换代而采购不到非通用或特殊备件。

c. 控制柜布局合理、设计符合规范[2]。如空开、控制器、接触器和汇线槽布局合理，便于器件电缆的拆装和散热。腐蚀环境中，控制柜应设计正压保护；低温环境中，应设计加热装置；高温环境中，应设计降温换气装置。PLC及其相关设备的所有接地点在一点接地并连接到大地，以提高抗电子噪声能力；杜绝外部24V(DC)供电电源与PLC的传感器电源并联，避免电源冲突，提高电源寿命；控制器使用感性负载时，要加入抑制电路来限制输出关断时电压升高损坏控制器的输出通道。

d. 业主应尽可能要求成套设备供应商提供的PLC程序无密码且具有备份程序[3]。对于工艺流程和控制方案简单的成套设备，一般情况PLC程序是不设密码的。但对于工艺流程复杂、控制方案繁琐的成套设备，供应商一般都会设置PLC的上载、下载密码或动态密码，更有甚者在程序中设置计时命令，当运行时间达到商务契约终止时间，业主和供应商在财务方面发生纠纷时，计时命令启动，封锁PLC输出，导致设备无法启用。因此，在技术谈判中，尽量要求供应商开放PLC程序权限，这样有利于业主在后期运行过程中在设备上添加其他控制监测点，也有利于当全厂有多台PLC时，不必每台PLC都备有一台控制器，只要型号一致，就可以将备份程序下载使用。

在技术谈判过程中，只有业主技术人员专业知识水平过硬，供应商专业、态度诚恳，设备才能稳定运行。

2 成套设备安装调试期的人员培训

成套设备采购到厂后，供应商会安排技术人员到厂进行安装调试，此时，业主方大多是没有操作经验的新员工，因此，安装调试过程是最好的学习时机，业主务必安排专人跟随供应商技术人员进行安装调试，并安排合适的场合要求技术人员对操作人员进行培训。

2.1 设备的工作原理

供应商技术人员应该首先结合设备工艺流程图讲解设备的工作原理，给出设备进、出物料的物化性质，过程中需添加的辅助物料，以及会发生的物化反应。使操作人员能够理解设备的工作原理。

2.2 设备的操作维护

设备的操作面板都会有按钮和设置功能，一般包括开停按钮，手/自动按钮，功能按钮及参数设置等。技术人员需详细讲解每一个按钮和设置功能，以便操作人员掌握。成套设备的过程控制中都会涉及参数，如设备油位、物料温度及介质压力等，参数稳定并在控制范围之内标志着设备安全稳定运行；但同时操作人员应掌握在非正常情况下的设备操作，当参数出现偏差时，操作人员能够操作设备以重新调整参数、减小偏差来保证设备的正常运行[4]。

2.3 设备的控制原理

设备控制的核心有两点：让设备稳定地运行在控制范围之内；让设备按照既定指令完成一系列动作。因此可以把设备分为动设备和静设备：当满足一定条件，一步步执行既定动作的设备称为动设备；当物料在设备中进行结合或冷热交换后，形成不同产品或物理性质起了变化的设备称为静设备。

如上所述，设备的控制原理就是将物料按比例混合发生化学反应，或通过物理途径改变物质的性质。无论是化学反应还是物理途径都可以归结到“量”，即“指标”，离开指标不谈控制。在设备的控制原理中，操作人员需借助PID工艺流程图，认真学习每一个控制点的获得方法和控制方法，这样才能掌握设备的控制原理、控制指标和控制途径与方法。

在安装调试期，电仪人员应重点学习每一个测量元件的安装和调试方法，它们在整个控制系统中的作用，开停车的逻辑条件，控制点异常会出现的状况，以及处理系统报警及跳停等。这些问题的解决不仅需要掌握电仪基础知识，更大程度是在考验电仪人员对整个设备的认知程度。

通过对设备的工作原理、操作维护和控制原理的学习，操作人员能够熟练进行设备操作，进而调控整个化工生产线。

3 成套设备生产使用期的日常维护

设备一旦进入生产使用期，就要求操作人员和电仪人员定时巡检，关注其运行指标并对其进行维护保养。日常维护应涉及以下内容[5]：

a. 定时巡检，记录运行指标。设备运行过程中发现问题应及时调整，使指标回归正常。现在很多企业已经将成套设备实时数据接入DCS进行监控或者通过WinCC控制系统人机界面进行指标控制，并将数据形成报表和历史趋势线，方便物料结算和观察分析设备的短期运行状况。

b. 重点巡检控制柜主回路上的空开及交流接触器等设备的端子温度，一旦发现高温及焦糊等异常现象，及时停电处理。

c. 转动设备定期润滑，液态油品定期分析、过滤和更换。任何转动设备都需要定期进行润滑保养，润滑油脂必须为设备指定油脂，设备送电前检查接线及绝缘等。

d. 设备元器件连续出现输入输出故障和机械力损坏时，应及时查明原因，找出解决办法。

实际工作中经常遇到电仪元器件频繁故障导致的设备跳停，一般情况从以下几点着手处理：一是元件的输入是否稳定，是否有超限的情况发生，可以通过查看趋势线、连接HART及串联电流表等手段进行判断；二是元件的供电是否稳定可靠，可以并联万用表监测工作电压进行判断；三是元件是否存在质量问题，选择质量好的元件进行更换试用，通过一段时间运行进行判定；四是元件工作接地是否可靠，是否存在干扰信号，需要检查工作接地牢固情况，测量阻值是否小于1Ω，调查元件故障时大功率设备的启用情况；五是元件传输线路是否存在开路或短路，可以使用摇表或万用表测量线路；六是元件有强电流、高电压接入时，可以采用继电器隔离及安全栅隔离等手段保护元件安全；七是元件因外部机械力损坏时，可以对其加以保护或将其改为非接触式工作方式，如行程开关可以用光电开关替换。

4 结束语

成套设备在化工生产过程中就像一座小工厂，不断地提供着公用介质和特定产品。正是因为它的独立性和不可分割性，因此需要电仪人员的格外关注，尤其是在成套设备采购过程中，不仅要选择一款好设备，更要注重产品的服务及技术培训等软资源。通过操作人员和电仪人员对设备的定时巡检、定期润滑、故障排除及改进等措施，成套设备定会安全平稳运行。

[1] 郭利,仲崇梅.浅谈现代企业的设备管理[J].科技风,2014,(17):221.

[2] 钱佳敏,周婧.进口成套设备质量问题表现形式与解决对策[J].科技创新导报,2013,(22):88.

[3] 王威隆.化工生产设备的维修与保养[J].中国石油和化工标准与质量,2013,(10):233.

[4] 尹宪成.浅议自动化仪表、仪器在现阶段生产控制系统中的应用[J].机电信息,2013,(30):47～48.

[5] 赵艳萍,姚冠新,陈骏.设备管理与维修[M].北京:化学工业出版社,2004:91～115.