浅谈仪表单校及单回路测试的重要性

【摘要】本文对仪表单校及仪表回路测试的方法及典型问题的解决进行了简要阐述，通过列举以往项目中仪表单校和仪表回路测试过程中的一些典型事例来说明如何做好仪表单校及单回路测试工作，从而强调了做好仪表单校、仪表回路测试对于后续进行仪表系统联调工作是非常重要的两个施工工序。

【关键词】仪表单校；单回路测试；仪表系统联调；工艺试运行

仪表系统联调是在装置工艺试运行前对于整个装置仪表设备使用功能和联锁条件进一步确认不可缺少的一个重要环节，是仪表系统同现场一次测量元件联动调试的过程，确保能够正常反映现场实际的工艺状况，驱动现场的执行机构。也是业主工艺流程动态打通的实际操作过程，以实物动态工艺流程弥补了前期为生产准备的仿真操作的不足，在工艺试运行阶段如果仪表前期单校、回路测试工作做的不彻底就会有很多仪表问题暴露出来，给工艺试运行造成不必要的困难，因此在这之前为保证仪表联调的顺利进行，保证仪表单校和仪表单回路测试的完整性是尤其重要的两项工作内容。

1、仪表单校

仪表设备安装前要按标准表计量对被校仪表进行单独校验，修正技术参数。对于就地显示仪表安装前要进行必要的常规检查，智能远传仪表要在仪表安装前进行单体功能校验。校验过程中应严格按照仪表设计规格书进行，而且应逐一参数进行确认，比如量程范围、量程单位、传送器所采用的型号、通讯协议等，对于表内设置和仪表规格书不符的参数，应该和工艺操作条件、技术协议进行核对，再确定进行规格书修改还是进行仪表内设置参数的修改，同时要注意装置所采用的仪表设备量程范围往往大于工艺操作使用的量程范围，在进行仪表单校过程中一定要以工艺操作范围为准，不能以表头名牌所注的量程范围作为仪表工艺操作的使用量程范围，这样表的工艺操作量程范围会被人为增大，测量结果将产生偏差。在IGCC项目锅炉投用性能考核过程中，发现锅炉注水和锅炉排出蒸汽总量进出水的吨位出入很大，当时显示工艺流程是不稳定的，锅炉性能考核中出现锅炉注水和锅炉产气排出量偏差较大，当时对可能发生的几种原因进了分析和逐一排除，结果是锅炉蒸汽总管差压流量变送器的工艺操作量程范围在仪表单校时修正为仪表名牌的测量范围了，工艺测量范围被人为修正过大，单校人员误把表头名牌上的出厂量程范围理解成了工艺操作使用量程范围。一般在采用差压变送器测量流量时，是利用流量和差压是开方关系，即F*F=K*△P，根据公式F*F=K*△P，当差压值△P发生变化时，流量F必然发生变化。在没有核对仪表规格书上的量程范围情况下，就把仪表内部按规格书设定的出厂量程范围修改成表头名牌的量程范围了。结果造成了仪表测量值的偏差，可见一个变送器单校没有处理好就造成锅炉性能考核无法达到合格指标的问题。在100万吨/年乙烯加氢装置往复式压缩机的静态调试中，调试人员发现随机所带的热电阻PT-100所用架装温变ROSEMENT PT-100 385与现场热电阻三线连接后，室内温度卡件无法检测到电阻信号，DCS系统CRT无法显示现场机组一次检测点正常温度，致使整个机组温度测点属于坏值丢失状态，用万用表测量温变供电端电压为14.4V，当温变正常时，带着热电阻测量供电电压应接近24V，而将温变的热电阻进线拆掉测量电压为14.4V，因此实际上上述问题是温变检测不到电阻信号，是温变出厂设置问题。就等于随套装设备进场的温度变送器进场后没有进行单校处理，影响机组温度测量值的正常显示，因此必须对温变进行现场校验，将温度变送器输出端连上24V稳压电源、窜上250Ω电阻，再接到温变上，将温度变送器输入端接上109Ω左右电阻，将负端短接成2根线接到温变2、3端子，再将ROSEMENT 375手操器接到250Ω电阻两侧，进入ROSEMENT 375手操器单校菜单，在线条件下，修改传感器出厂基础设定：量程、传感器PT100-385类型、将出厂设定的4线制改成3线制，修订后手操器温度条码会显示当前室温，此时显示温度变送器修改工作顺利完成。可见仪表单校对于后期仪表系统调试能否正常进行下去尤其重要，任何一台仪表出现问题都会影响某条线路或某个系统的不平衡，甚至影响仪表联锁的设定值，工艺操作时会造成动设备、可控仪表设备的误动作或仪表系统检测点显示坏值。

仪表单校是仪表系统调试的基础工作，应该严格按照仪表规格书进行校正。同时应该注意几个操作环节：其一：根据仪表数据表，仪表单校应该做到全面、准确，尤其套装设备所带的仪表设备更应进行全面单校检查；其二：仪表应按模拟量、数字量分门别类的进行校验[1]，同时也要验证仪表内部设置参数是否有仪表规格书工艺操作参数相一致；其三：核對单体仪表设备的通讯协议是否和DCS系统通讯协议相一致，本来DCS系统是接受4∽20mA HART协议的，但现场如果所提供的仪表设备是FF总线协议的，就无法实现后期的在线仪表通讯，也就无法实现仪表在线控制；其四：单校过程中也要检查仪表设备的完整性（转换器、放大器、电气/仪表风/过程连接口等）。其五：仪表单校后应形成完整的书面资料，当后期出现工艺操作参数、DCS内部设置和仪表规格书测量值不一致时可进行追溯性核对。其六：利用仪表AMS仪表平台管理系统，对仪表进行在线参数修订及个别仪表小的漂移量进行切割修订，保证仪表测量值的准确性。

2、单回路测试

仪表单回路测试在仪表系统联调过程中起到承前启后的作用，仪表DCS＼SIS＼PLC等系统数据下装建立后可进行仪表单回路测试，在测试前有必要进行AI＼AO＼DI＼DO信号类型的分类，同时要根据仪表索引表进行数字量和模拟量的回路数统计或根据DCS内部I/O清单进行回路总数汇总，利于回路测试记录，避免单回路测试过程中漏项。在测试过程中要做到：（1）控制室一侧与SAT相关的系统数据下装建立要完整，SIS与DCS、PLC与DCS、DCS端子柜及继电器柜与DCS系统柜的通讯连接要完整；（2）MCC一侧与仪表一侧线路过程连接要正确完整及做好电压识别、线路连续性测试要合格；（3）仪表风动力源要求工艺尽快建立起来并吹扫干净，为控制阀门测试做好准备工作；（4）单回路测试过程中要有主次之分，对于一些循环水、氮气、蒸汽等公用工程部分应该先进行单回路测试，满足公用工程系统提前投用的需求；（5）回路测试前现场一次表与机柜间的接线连续性测试应合格。

在回路测试过程中要对动态值进行彻底跟踪，对于模拟量的输入＼输出CRT画面除了要看DCS组态点细目PV值的变化外，同时也要看PID画面相应设备的动态变化（报警、开/关等的反馈信息），对于不同检测值往往在CRT画面上是做的颜色变化，如果回路测试时只看DCS组态点细目PV值的变化，在DCS没有做画面变量同步变化时，PID画面上是收不到模拟量输入＼输出同步颜色变化的，将来仪表联调时反馈信息是收不到的。对于数字量同样要核对DCS组态模块输出＼输入的变化外，同时也要看PID画面相应设备的动态变化的同步性，如果部分数字量的输入在CRT画面PID上是无法看到的（如就地盘的各种按钮、压力/流量开关等），可在逻辑模块的输入端看外部操作按钮指令DI输入时有没有触发模块信息进来。阀门故障位置的核对对于后期仪表联调尤其重要，在进行阀门开关试验时一定核对FC＼FO＼FL与工艺操作所要求的故障位置是否相一致，这是保证仪表阀门在正常操作时由于断气或断电还能保证阀门本身行程位置不会影响工艺介质的运行，故障时会使阀门处在相应的FC＼FO＼FL保持位置。对于调节阀如果根据业主要求要统一4∽20mA对应开度0∽100%，那么DCS组态就要针对FC＼FO＼FL不同的阀门进行统一修正，在阀门动作试验时还要注意分程控制的阀门，例如100万吨/年乙烯丁二烯装置塔设备双路进料阀，为了稳定和可靠设置了A/B进料阀，在A阀开度100%时，B阀开度0%；在A阀开度50%时，B阀开度50%；在A阀开度0%时，B阀开度100%，在这种情况下就保证不了业主要求要统一4∽20mA对应开度0∽100%的要求，而是遵循工艺包分程控制的要求。在对于压力、温度模拟量输入的变送器可利用手操器现场输入模拟信号来确定变送器功能、量程范围、报警值等参数，对于参加联锁的压力变送器、压力开关可实际用FLUKE手操器压力模块信号源实际给压，在确定了仪表智能功能外也确定了仪表机械传导部分的功能是否正常，同时也确定了连锁设定值和压力开关类的联锁起跳值是否正常，开关类实际起跳值是否满足工艺操作起跳值上下限的要求。

诸如上述的一些问题在回路测试时一定要按照工艺操作对仪表参数的要求进行，否则在仪表联调过程中会遇到很多障碍。其实在仪表回路测试过程中可根据装置的自身情况分为两大类进行，单体仪表和套装设备仪表，套装设备仪表回路测试一定与单机试车准备工作结合起来，并在单机试车动态模拟前所有仪表回路测试工作都要结束并正常投用上，同时要在单机试车前解决回路测试过程中的存在的问题，如在PE装置氮气压缩机逻辑试验时发现主机仪表设有允许开机信号，油温和油压限制起机条件，当条件满足后，允许信号发给MCC侧，但在MCC侧电机控制回路开机和停机信号串在一起，开机前停机信号必须保持闭合状态，而在仪表侧停机信号继电器接的是常开点，要想使MCC侧停机信号在开机前保证闭合，仪表停机逻辑必须取反（非门），使仪表侧继电器闭合，保证MCC侧停机信号常闭，满足MCC侧开机条件，主机在允许条件满足情况下，在MCC侧开机，仪表侧没有开机逻辑。由于在MCC侧由于主机开机信号和停机信号串在一个回路上，因此当开机条件不满足情况下，会发出停机信号，至使主机停机，而且还造成辅油泵还没来得及启动，主机就停掉了，比如油温在恶劣条件下降到15℃以下，虽然它没有参与停机逻辑，是允许开机条件，但它仍然会触发停机回路，致使主机停掉，因此要在MCC侧加上允许信号接收后的一个自锁（或保持）功能，这样允许条件变动不会造成停主机。因此对于任何一个套装的动设备每一个回路、每一个逻辑都要认真验证来保证机组的可靠运行，而且在机组试车前都要进行多次静态模拟试验，尤其对开机条件和停机试验必须可靠合理，而且对于个别机组的紧急停车系统均要在单机试运行前做好静态动做模拟实验，机组本身所有控制、检测、报警等单回路及联动实验合格后方可准备单机试运行工作。回路测试的准确完整，对后期机组负荷试运行、儀表系统联调至关重要。

3、结束语

仪表单校完整准确，回路测试准确完善，那么在中交后再配合业主进行仪表联调和工艺实际操作过程中就不会遇到太多问题，这时就可以把单体仪表和套装设备的局部联锁结合起来参与整个装置的程控联锁调试中。此时仪表设备应全部投用上去，通过中控室DCS的CRT画面对显示坏值和仪表联调时未有信号触发相应模块的仪表问题逐个进行消项处理，同时前期测试工作做得完善，个别系统可与工艺同步进行动态气密、泄露、临时介质循环等动态打通流程工作，使工艺逐系统进行流程运转试运行，有仪表单校、回路测试准确完善的保证，仪表的系统联调工作必然顺利、流畅，为装置尽早进入投产运行创造了良好的条件。

参考文献：

[1]乐嘉谦.[仪表工手册].北京.化学工业出版社.2004出版. 页码1～904页.

[2]王笑，张媛媛，赵德源等.SH/T3521-2013 [石油化工仪表工程施工技术规程].北京：中国石化出版社出版，2014出版.页码1～87页.

[3]陆德民.[石油化工自动控制设计手册].版次3.北京：化学工业出版社.2011出版.页码1～1192页.

作者简介：

潘树海（1974- ）男，黑龙江绥化人，本科，1996年毕业于兰州石油学校企电专业，中级工程师，研究方向：项目管理。