自动化在线监测仪表系统优化与实施.pdf

墅验 系统的适应性 准确性与可靠性 关键词 仪表 D C S 仪表系统 优化 安装 中图分类号 T P 2 7 3 文献标识码 A 文章编 号 1 0 0 9 9 4 9 2 2 0 1 2 0 l 一0 0 8 7 0 4 Au t o ma t e d On l in e S y s t e m Op t imiz a t io n a n d I mp l e me n t a t io n o f M o n it o r in g I n s t r u me n t s L I N L o n g d e Z h o n g s h a n C i t y Wa t e r S u p p l y C o L t d Z h o n g s h a n 5 2 8 4 0 3 C h in a Ab s t r a c t Au t o ma t ic wa t e r a nd bo t t l e d wa t e r p u mp in g s t a t io n o n l in e mo n it o r in g in s t r ume n t a t io n s y s t e ms a p p l ic a t io n s a n a l y s is a n d d e mo n s t r a t io n o f t h e s y s t e m imp l e me n t a t io n p r o b l e ms in a p p l ic a t io n o p t imiz e d S O t h a t in s t ru me n t s y s t e m ha s be e n imp r o v e d a n d t h e b e s t run s t a t e in t h e a p p l ic a t io n o f in s t r u me n t a t io n s y s t e ms t o s o l v e p r o b l e ms S imp l if y t h e c o n t r o l p r in c ip l e r e d u c e t h e in v e s t me n t in me a s u r e me n t a n d a u t o ma t io n in s t r u me n t a t io n s y s t e ms in s t r u me n t a t io n s y s t e ms t o imp r o v e t h e a d a p t a b il it y a c c u r a c y a n d r e l ia b il it y Ke y wo r ds in s t ru me n t a t io n DC S in s t ru me n t a t io n s y s t e m o p t imiz a t io n in s t a l l a t io n 1 引言 随着城 市经济建设 与科学技术 的迅速发展 国家对居民饮用水质量越发重视 城市供水的规 模逐步增大 城市供水的重要性也就 日益突显 水厂的每一个生产工艺环节总是与相应的仪表 系统与自控技术密不可分的 只有不断提高水厂 的信息化 自动化与科 学化 加强制水过程 的水 质监控 才能进一步提高供水的安全性 保障供 出安全水 优质水 放心水 2 立项背景 长 江水 厂送 水 泵房 D C S仪 表 系统 自建立 以 来 为生产制水过程连续监测各项工艺数据 生 产工作人员根据这些参数进行手动或 自动控制生 产制水 从而协调了系统各组成部分之间 各个 制水处理环节之间 供需之间的关系 使各种设 备与设施得到了充分 合理的使用 11 基本满足监 测各项水质指标的要求 但还存在着一些影响 D C S 仪表 系统正常运行 不能完全满足生产管理 要求的技术难点 因此需要立项进行优化 改善 现仪表系统的应用水平 3 送水泵房在线仪表系统状况分析 经过投产后各个时段细致 的观察分析 特别 是水厂综合 自动化系统 的建成使用 逐步发现仪 表系统一些 问题制 约着 自动化系统的性能发挥 给维护操作带来困难 并有可能影响制水生产的 平稳运行 不能满足工艺生产安全管理的要求 存在着以下几个方面的问题 1 在线监测仪表所处环境不佳 没有安装 在适合的位置上 个别仪表夏天阳光可晒到 可 能会加快仪表按键 的老化失灵 而冬天天气冷 时 不利于保温 可能会冻坏仪表 这些状况都 导致监测结果有时不准确 收稿 日 期 2 0 1 1 0 7 0 4 二 二 G 交 流 2 个别仪表问布局不合理 管道铺设不合 理 致使仪表的取源排污管道布局不合理 容易 生成沉淀 容易产生固休非清洁介质 容易污染 电极 必须经常清洗维护 3 个别仪表测量与控制线路 信号线路与 供电线路纠缠在一起 容易受到感应电磁窜入干 扰 测量精度有时受影响 4 仪表系统有些信号电缆抗拉强度较低 绝缘 屏蔽较差 拉 砸 压较易断 如折损一 处容易使整根电缆报废 划伤一处会轻易破坏整 根电缆的绝缘 屏蔽性能 5 个别仪表安装不善 导致 背压不足或传 感器安装位置不佳 致使其测量管内水压不够时 未能充满 故障现象表现为误差瞬时增加 除检 测值与实际值不相符外 还会因气相出现瞬间遮 盖 电极表面而引起输出晃动 6 各仪表连接P L C 控制柜内的信号线维护 性不强 各种仪表线路标识不够明确 柜内走线 较不通畅 导线互相挤压容易造成拉伤 7 D C S 仪表系统未配有稳压供电电源 虽 然未出现过任何状况 但这不利于延长仪表的使 用寿命 水是生命之本 事关民生民心 为了确 保安全供水 现在水厂供电线路都是专线 专线 电压一般 比正常的偏高 而且会有波动 电压不 稳 出现波动 有 可能会损坏仪表 影 响水厂正 常生产管理 8 D C S 仪表系统采集到的实时数据在 自动 化系统监控操作界面显示不够直观友好 较不便 于生产工作人员对突发水质状况处理的反应时 间 在一定程度上影响了生产安全管理 上述状况 1 3 5 时需要人工进行检 测 2 4 6 7 要时常维护管理 大大 增加了工作量 4工程优化的设计 目的与准备 通过专业技术调整 提高原有设备的技术含 量与工作效能 通过技术改造 保持原有设备的 效率 降低消耗 节约开支 维持设备的高效运 转 提高设备技术性能与生产效率 降低能源消 耗 提高设备的可靠性与耐用性 提高安全程度 结合水厂的工艺现状与生产的特性 为使对 水厂运作与各个系统稳定的影响降至最低 分两 步实施 因原 D C S 仪表系统没有较为 良好 的工况 环境 所以第一步就是为其提供一个较佳的运行 场所 新建一个仪表间 新仪表间建成后 待条件许可 就进行第二 步 将仪表系统全部迁移到新仪表问内 第二步 是整个工程 的重点与难点 D C S 系统优化改造的 专业性很强 为了节约开支 就必须分析探讨 对设备改造的可行性 改造价值以及对设备原有 系统的影响等方面加以论证 通过对设备现运行 状态进行客观 的分析 最终确定改造方案优劣 优化设 计是 节省投 资 提高 设备效 率 的重 要手 段 优化设计的重要性一直是公司所强调的 通 过努力 认真地对整个工程精心设计 力争不断 创新 节约成本 以给工程创造出更多的价值 降低工程成本 最后研究决定 自 行组织技术力 量实施仪表系统优化工程 完成对现系统的优 化 针对原有仪表设备尽可能全部利用 通过技 术改造 使其恢复精度 提高效率 更换一部分 部件 进行一些数控化改造等 改造费用要低一 些 在改造 中少 花钱多办事 而且还要不影响正 常生产 5 优化 工程 实施 系统设备安装 现场仪表安装 电气安装 给排水管道安装 仪表调试 与系统试车严格遵循 中山长江水厂 自动化工程交工技术文件 各种 仪表安装说明书 自动化仪表工程施工及验收 规范 G B 5 0 0 9 3 2 0 0 2 自动化仪表工程施工 质量验收规范 G B 5 0 1 3 1 2 0 0 7 建筑物电子 信息系统防雷技术规范 G B 5 0 3 4 3 2 0 0 4 爆 炸 和火 灾危 险 环境 电气 装 置施 工及 验 收规 范 G B 5 0 2 5 7 9 6 建筑电气工程施工质量验收规 范 G B 5 0 3 0 3 2 0 0 2 给水排水管道工程施工 及验收规范和条文说明 G B 5 0 2 6 8 2 0 0 8 测 量 控制 和实验室用 的电设备 电磁兼 容性要求 G B T 1 8 2 6 8 2 0 0 0 等规范与标准的强制性条 文 这些规范与标准中的强制性条文是进行 自动 化仪表安装施工中应强制性遵守的法则 为了保 证新系统的正常运行 优化工程着重强调 了各种 布线安装 系统接地安装与仪表系统调试等工程 1 仪表问选址建造主要考虑就近各种检测 取源位置 铺设各种管道要顺畅 各种线缆布线 要根据各种 仪表 的性质 要求 仪表设 备的分布 及环境特征等因素 避免 因外部环境 电磁干 扰 灰尘聚集 腐蚀及污染物存在对布线 仪表 设备带来的影响 并防止在铺设与安装过程中因 受到冲击 震动与建筑物的升收 沉降等外界压 力作用而带来的损坏 2 新仪表间建成交付使用后 立即组织实 施并完成 了成 排的仪表盘安装 电缆桥架安装 电力电缆 仪表测量与控制线路 信号线路 供 电线路分别采用各 自的保护管敷设 取源排污管 道敷设 系统接地安装等 待到每年一次的停产 休整维护期间 就接着做好原仪表系统设备转移 到新仪表间安装 长江水厂自动化系统组态软件 增强直观性 的调整 接通仪表各种线缆 根据生 产工艺的设计要求 完成仪表与仪表之间 仪表 与工艺设备 仪表与工艺管道 现场仪表与中央 控制室 现场控制室之间 新仪表系统与长江水 厂自动化系统之间的种种连接 把仪表本体 管 线 电缆 附属设备等与系统重新整合成焕然一 新的送水泵房 D C S 仪表系统 3 相关的接地安装主要有 安全保护接 地 交流工作接地 直流工作接地 屏蔽接地与 避雷接地等各种接地安装 D C S 仪表系统的保护 接地与屏蔽接地的连线是使用铜带铠装绝缘铜芯 电缆连接到厂区电气专用接地网或接地体上 仪 表 间顶部 安装避雷针 避 雷针与接地 电阻相连 接地电阻小于1 Q 交流工作接地是D C S 仪表系统 所使用的交流电源设备的N 线接地 采用 H N S 配电方法 直流工作接地是指 D C S 信号线的接 地 它是连接到外部接口模块的通路负极与所有 逻辑电路地相联的等电位地极 4 为了切实提高仪表供电系统的可靠性 防止 电压偏 高 出现波动给仪表带来 的影响 新 加装了一套U P S 系统 仪表供电电源采用 U P S 加 正常供电方式 仪表装置开车前进行了供电方式 检 查 电源 系 统调 试 做 了全 面细 致 的试 验 U P S 带载作 电池放 电及各种切换 与报警试验 以 检查电源系统是否能够正常运行 5 各种仪表在工程施工阶段已进行过单体 调校并校验合格 通过电缆连接组成回路后 对 每一回路进行了模拟信号调校 在控制室综合 自 动化系统上检查每一回路传输回信号数值的情 况 计算其误差值 对于报警 在系统的信号发 生端加人信号 确保现场安装位置与屏幕上显示 点一一对应 当输入信号变化至报警上限或下限 时 系统应发出声光报警信号 当信号退出报警 区域时 报警信号确认并消除 6 通过 以上 的工作 仪表系统安装 已基本 完成 可以进行试车 单机试车主要是单台设 备 传动装置 电力系统等 联动试车 仪表全 部投入使用 所有的在线仪表必须正确指示出所 测信号 各种控制系统先进行手动操作 待系统 运行稳定后切换成 自动控制 并通过 7 2 h 小时严 密监控后 整个仪表系统交付使用 6 项 目实施效 果 在流程工业 自动化系统 中 自动化仪表系 统 仪器是整个系统中最关键的部分 其状况的 好坏直接影响着系统监测数据的准确性与可靠 性 进而影响全系统控制管理 妨碍工艺生产的 稳定运行 维护自动化仪表系统 设备安全运行 是 当今 流程工业维护工作的重点之一 而为 自控 装置构筑安全 可靠的运行环境是一个艰巨的任 务 新系统从布局设计 规划设计 管道线缆设 计 施工准备 施工安装 设备系统安装 到系 统调试与试车 做到了操作简单 安装方便 物 美价廉 反应灵敏 可靠性高 高精度 互换性 强 美观 便于维护与延长使用寿命 既节省了 工程费用 也强化了自己对系统工程整合的处理 开发能力 经过近一年的实际应用 新仪表系统运行稳 定 维护量少 由此可见 送水泵房D C S 仪表系 统优化工程的实施 完美稳妥地解决了之前存在 困扰的各种问题 在充分发掘仪表系统的潜能 提高仪表系统的可靠性与适用性 仪表设备的稳 定运行 生产 的安全 平稳 长效等方面效果 明 显 为制水工艺提供了更准确的检测与控制 节 省各种费用 极大的提高了D C S 仪表系统的稳定 性 安全度 降低维护操作难度与强度 满足现 场生产管理的进一步需求 达到了节约投资 节 能增效 提高仪表的性价比 使仪表系统更合理 化地工作的设计目的 同时为安全生产提供有力 的保障 增强了抵御风险的能力 另外 在提升 G 交 流 本厂技术力量水平 减少劳动强度与故障 提高 安全性 优化工艺操作 发挥 了重要 的作用 优化 后极大地提高了水厂的计量管理水平 进一步促 进公司节能降耗工作的深入开展 在不新增其它 额外 费用的前提下 取得 了良好 的社会效益与经 济效益 参考文献 1 齐志才 刘红丽 自动化仪表 M 北京 中国林业 出版社 北京 大学出版社 2 0 0 6 2 李耽 生产过程 自动化仪表识图与安装 M 北京 电子 工 业 出版 社 2 0 0 6 3 王厚余 信息技术 I T 设备的接地和等电位联结 Z WT O与中国电气设备全国巡回研讨会交流材 料 2 0 0 4 4 中华人 民共和国国家质量监督检验检疫总局 G B T1 6 8 9 5 1 7 2 0 0 2 建筑物 电气装置 第5 部 分 电气设备 的选择 和安 装 第5 4 8 节 信 息技术装置 的接地配置和 等电位联结 s 北京 中国标准出版社 2 0 0 2 作者简介 林龙德 男 1 9 7 8 年生 广东云浮人 大学本 科 工程师 研究领域 电子工程 自动控制及计算机系 统应用管理 已发表论文6 篇 编辑 王智圣 每 0 2 0 1 1 省特种设备技术应用与发展论坛召开 l I 工 锅炉 压力容器 压力管道 电梯 起 重机械 游 艺机和 游 乐设施 厂 内机 动车 辆 客运 索道 防爆 电气及相关安全附件等 特种设备是机械工程的重要装备 广东省尤 t 其是在锅炉 压力容器 电梯 起重机械 t 游艺机和游乐设施等产业在国内具有比较优 1 势 有极大应用市场 广 东省特种设备行业协会 广东省机械 Z 程学会联合举办的 2 0 1 1 省特种设备技术 应用与发展论坛 于 2 0 1 1 年 1 2 月2 7日在广 东省特种设备研究院举行 该论坛是广东省 上 特种设备行业协会 广东省机械 工程学会在 i 2 0 1 1 年联合举办的重要科技活动之一 广东 省特种设备行业协会 胡立义会长和广 东省机 械 工程学会副理事长吴国平教授级 高工担任 十 论坛联