淺述DCS控制系統(tǒng)安全驗(yàn)收評(píng)價(jià)

1、淺 述 D C S 控 制 系 統(tǒng) 安 全 驗(yàn) 收 評(píng) 價(jià)近年來，自動(dòng)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(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(huì)效益。同時(shí)，這 種生產(chǎn)過程的大型化、連續(xù)化、自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)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(duì) DCS空制系統(tǒng)的特 點(diǎn)，就安全驗(yàn)收評(píng)價(jià)中涉及的有關(guān)技術(shù)問題進(jìn)行闡述。一、安全評(píng)價(jià)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(xiǎn)，必要時(shí)控制裝置要能自動(dòng)切換到備用電源和

2、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(dòng)調(diào)節(jié)裝置的誤 通、誤斷；要評(píng)價(jià)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(shí)，不能通過停車開關(guān)來終止危險(xiǎn)的運(yùn)行；（2） 不能通過總開關(guān)來迅速中斷若干個(gè)造成危險(xiǎn)的運(yùn)行單元；（ 3） 由于中斷某個(gè)單元能出現(xiàn)其它危險(xiǎn)；（ 4） 控制臺(tái)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)。二、主要危險(xiǎn)因素的識(shí)別2.1 主要危險(xiǎn)因素及相關(guān)作業(yè)場(chǎng)所DCS 控制系統(tǒng)的主要危險(xiǎn)因素有：控制系統(tǒng)斷電；控制站失靈； 儀表?yè)p壞

3、和電氣聯(lián)鎖失效等。主要危險(xiǎn)因素的相關(guān)作業(yè)場(chǎng)所是集中控制室和在現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)儀 表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)。2.2 DCS 控制系統(tǒng)所涉及的危險(xiǎn)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(duì)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(xiǎn)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?yè)p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(duì)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(xiǎn)因素存在的部位是現(xiàn)場(chǎng)的 檢測(cè)儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)。三、危險(xiǎn)因素安全控制措施首先，要制定

4、DCS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(duì)主要危險(xiǎn)因素制 定相應(yīng)的安全空制措施，具體是：3.1DCS 空制系統(tǒng)斷電的安全空制措施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(shí)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(duì)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)3.3 儀表?yè)p壞的安全控制措施聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)邏輯設(shè)計(jì)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(shí)發(fā)揮作用，使聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)按規(guī)定要求動(dòng)作，以確 保工藝裝置的生產(chǎn)安全，避免重大人身

5、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(yàn)順序，電氣安全聯(lián)鎖裝置可按手動(dòng)聯(lián)鎖試驗(yàn)、 自動(dòng)聯(lián)鎖試驗(yàn)、機(jī)組聯(lián)鎖試驗(yàn)來進(jìn)行。對(duì)整個(gè)邏輯回路所包含的現(xiàn)場(chǎng)輸入點(diǎn)，采用模擬現(xiàn)場(chǎng)條件的辦 法，每次只選擇一個(gè)能直接影響控制輸出接點(diǎn)狀態(tài)的輸入點(diǎn)進(jìn)行測(cè) 試，而短接或斷開回路中其他相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)輸入接點(diǎn)。分別使測(cè)試點(diǎn)短 接或斷開，來檢驗(yàn)輸出接點(diǎn)的動(dòng)作是否滿足設(shè)計(jì)的聯(lián)鎖功能，然后 對(duì)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(gè)邏輯回路要求的機(jī)械設(shè)備和閥門開停 （啟閉）動(dòng)作信號(hào)、聲光信號(hào)、

6、動(dòng)作時(shí)間等是否符合設(shè)計(jì)要求，試驗(yàn)完畢恢復(fù)接線。由工藝操作人員現(xiàn)場(chǎng)配合，制造模擬生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，待儀表各回路 投入正常運(yùn)行后，按照邏輯圖在現(xiàn)場(chǎng)逐項(xiàng)進(jìn)行故障模擬，檢查現(xiàn)場(chǎng) 機(jī)械設(shè)備和閥門開停（啟閉）動(dòng)作、動(dòng)作時(shí)間、控制室內(nèi)顯示的狀態(tài) 和聲光信號(hào)等聯(lián)鎖系統(tǒng)均應(yīng)在手動(dòng)試驗(yàn)合格后進(jìn)行自動(dòng)聯(lián)鎖試驗(yàn)。機(jī)組聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)在潤(rùn)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(dòng)、停車試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)切斷電動(dòng)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(dòng)、運(yùn)行、停車并應(yīng)滿足以下 要求：所有啟動(dòng)條件均滿足時(shí)，機(jī)器方可啟動(dòng)；任一條件不滿足時(shí)，機(jī)器均不啟動(dòng);在運(yùn)行中，某一條件超越停車設(shè)定值，應(yīng)立即停車；啟動(dòng)、運(yùn)行、停車時(shí)的音

7、響、燈光應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求；綜合上述，DCS空制系統(tǒng)的主要危險(xiǎn)因素是控制系統(tǒng)本身產(chǎn)生的 不安全因素，只有通過對(duì) DCS空制系統(tǒng)全面的安全檢查、安全試驗(yàn) 來解決。安全評(píng)價(jià)工作也必須從這二個(gè)方面人手。四、安全檢查4.1 系統(tǒng)送電的安全檢查接地系統(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(jì)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(jì)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(duì)地電 阻，以及線間絕緣電阻是否符合要求。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

8、、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 OFFF犬態(tài)，在DCS家指導(dǎo)下按順序 送電，同時(shí)觀察每一個(gè)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、CRT畫面和所有卡件顯示是否正常。4.2 現(xiàn)場(chǎng)儀表的安全檢查現(xiàn)場(chǎng)儀表必須“測(cè)量靈敏，控制可靠”，其基本標(biāo)準(zhǔn)如下：4.3 報(bào)表的檢查報(bào)表的檢查應(yīng)包括事故報(bào)警的檢查及年報(bào)、月報(bào)、日?qǐng)?bào)的檢查， 檢查項(xiàng)目包括報(bào)表題頭、報(bào)表格式、打印數(shù)據(jù)、被報(bào)告的設(shè)備、計(jì) 劃打印的順序、打印的要求內(nèi)容等。五、安全試驗(yàn)DCS 控制系統(tǒng)的安全試驗(yàn)是指對(duì)整個(gè)裝置控制方案的檢測(cè)，應(yīng) 按照檢測(cè)系統(tǒng)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)、聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)、冗余系統(tǒng)、

9、 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(chǎng)共同確認(rèn)，并在確 認(rèn)單上簽字；對(duì)于重要聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)開關(guān)量?jī)x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(shí) 間不宜超過 2 個(gè)月。5.1 檢測(cè)系統(tǒng)安全試驗(yàn)結(jié)合儀表單校時(shí)的方法，在檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生端輸入模擬信 號(hào)（比如，熱電偶溫度計(jì)從現(xiàn)場(chǎng)加 mV信號(hào)；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(hào)），在操作站的CRT顯示屏上檢查PV值，計(jì)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

10、檢點(diǎn)不得少于 3 點(diǎn)，分別為設(shè)汁量程的 0、25%、100%。帶報(bào)警點(diǎn)的檢測(cè)系統(tǒng)同時(shí)應(yīng)在操作站 CRT顯示屏上對(duì)報(bào)警功能 進(jìn)行檢查，增大或減小輸入信號(hào)，確認(rèn)報(bào)警值與設(shè)計(jì)值是否相符， 報(bào)警動(dòng)作是否正常報(bào)警，以及畫面上是否有報(bào)警信息顯示。5.2 調(diào)節(jié)系統(tǒng)安全試驗(yàn)在操作站CRT顯示屏上把調(diào)節(jié)器輸出設(shè)定到手動(dòng)狀態(tài)，用手動(dòng) 方式輸出420mAD信號(hào)，檢查現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行器從始點(diǎn)到終點(diǎn)的全行程動(dòng) 作及回迅器動(dòng)作應(yīng)良好，精度合格；同時(shí)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(dòng)操作系統(tǒng)的輸出信號(hào)進(jìn) 行上述檢查。5.3 報(bào)警系統(tǒng)安全試驗(yàn)系統(tǒng)中的信號(hào)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

11、附加報(bào)警機(jī)構(gòu)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)提供的設(shè)定值進(jìn)行參數(shù)整定，沒有設(shè)計(jì)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(dòng)作狀態(tài)表，在全部線路接通的情況下，逐點(diǎn)輸入測(cè)量信號(hào)，在 操作站的CRT顯示屏上相應(yīng)符號(hào)的PV狀態(tài)應(yīng)與輸入的信號(hào)相符，同 時(shí)確認(rèn)報(bào)警笛響及畫面上的報(bào)警信息。5.4 系統(tǒng)的冗余安全試驗(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(shí)變成黃色，且不影響網(wǎng)絡(luò)通道正常運(yùn)行；恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)通道的 A 的電纜，待 A 電纜顏色變綠時(shí)，再用同樣的方法檢查 B 纜在操作站上調(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(gè)

12、操作站上調(diào)出該卡件含有某一位號(hào)，輸入 420mA言號(hào)給該位號(hào)，記錄PV 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(dòng)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“ ON狀態(tài)，再確認(rèn)PV SP和OP® 保持不變;重復(fù)以上步驟檢測(cè)冗余的 I/O 卡件5.5DCS 的 I/O 安全試驗(yàn)對(duì)于模擬 I/O 信號(hào)，應(yīng)從現(xiàn)場(chǎng)加實(shí)際的 0、 50%、100%、模擬信 號(hào)，觀察監(jiān)視器上是否有對(duì)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(chǎng)是否有對(duì)應(yīng)的 4mA、 12mA、 20mA變化。對(duì)于數(shù)字 I/O 信號(hào)，應(yīng)從現(xiàn)場(chǎng)加實(shí)際的閉合、斷開信號(hào)，觀察 監(jiān)視器上是否有對(duì)應(yīng)的狀態(tài)改變，或者在操作站上強(qiáng)制輸出“ ON”、 “OFF信號(hào)，觀察