關于化工企業電氣儀表安裝施工技術分析

趙建伏

（中國化學工程第六建設有限公司，湖北 襄陽 441100）

從化工企業的立場來看，安裝電氣儀表不僅是保證生產工作得以穩定開展的關鍵，同時還會給自身獲利產生直接影響。要想使電氣儀表盡快投入使用，關鍵是要分別針對管線、儀表等部件，擬定切實可行的安裝計劃，準確把握對不同部件進行安裝的關鍵點，并對安裝完畢的儀表進行系統測試，確保投入使用的儀表性能及質量均能夠達到要求。由此可見，圍繞安裝電氣儀表的工作展開討論很有必要，相關人員應對此引起重視。

1 項目概況

化工企業計劃對乙烯廠罐區進行改造，通過新增緊急切斷閥的方式，最大程度提高該區域的安全性。本項目主要涉及三個車間，其中，原料罐區現有10 個罐，常壓罐區現有3 個罐，銷售區現有6 個罐。專業人員結合現場情況和企業訴求，最終決定安裝30 臺執行機構、20 個接線箱和4 個控制箱，主電纜的敷設長度為6km，分支電纜的敷設長度為3km，除此之外，還需要安裝相應的電纜橋架、支架還有儀表風線管，并進行DCS調試。工作量如表1 所示。

表1 電氣儀表安裝工作量

2 電氣儀表安裝效果判斷因素

2.1 完好率

完好率是指完好儀表占化工企業現有儀表數量的比值，可被用來對企業技術水平、管理成效和儀表使用情況進行評價。一般來說，完好儀表需要滿足以下幾個條件：首先是儀表能夠正常運行，不存在振動指數超出允許范圍或類似情況；其次是儀表內部元件的腐蝕以及磨損程度均在可控范圍內；最后是儀表現存問題不會給日常生產造成影響。對完好率進行計算時，可使用以下公式：

儀表完好率=可正常運行的儀表數量/企業現有儀表數量×100%

2.2 利用率

儀表利用率是指每年儀表運行時長和預計運行時長之比，可以簡單地理解為儀表使用率，在評估儀表運行狀態、生產效率等方面，均發揮著極為重要的作用。在本項目中，有關人員既可結合生產報表對儀表利用率加以確定，同時也可以利用以下公式對該數值進行計算：

儀表利用率=每日具體運行時長/每日預計運行時長×100%

2.3 故障率

故障率是指故障儀表與全部儀表的比值。故障儀表指的是處于有效壽命內的儀表，由于操作不當或是零件磨損過于嚴重等問題，而無法正常運行。每個電氣儀表的壽命、故障次數均有所不同，但現有電氣儀表均符合以下規律：首先，設備存在早期失效區，其原因主要是在使用初期儀表等設備極易出現故障，考慮到設備出現故障的原因有兩個：一是設計缺陷，二是制造及安裝工藝不符合要求，因此，其故障率往往會隨著運行時間的增加而有所下降。其次，中段隨機失效區的特點是故障率整體偏低，此時，設備往往處于相對恒定的狀態。最后，損耗失效區指的是運行時間達到一定程度后，設備將由于元件、零件損耗加劇頻繁出現故障，甚至無法正常運行。

2.4 綜合效率

OEE 是指儀表理論產能、實際產能之比，有關人員可以根據綜合效率，準確推算出各車間、整合企業的運行效率，在安裝儀表期間對該參數加以考慮，通?？扇〉靡韵滦Ч阂皇鞘箖x表利用率得到大幅提升；二是為日常管理工作的有序開展助力；三是確保有關人員對生產情況及時且準確的了解；四是可使儀表壽命最大程度接近預期，在嚴格控制檢修頻次的前提下，使巡檢工作得到高效開展。

國標明確指出，大型化工企業應將OEE 維持在85%及以上，目前，國內多數企業的OEE 僅有70%左右，其中，儀表設備和電氣設備的上升空間極大。對化工企業而言，可能影響到儀表綜合效率的因素較多，包括但不限于切換設備、質量缺陷還有及機器故障，對OEE 進行計算時，通常需要考慮合格率、時間利用情況還有儀表性能等因素，相關公式如下：

OEE=化工產品合格率×時間利用情況×儀表性能

圖1 全年時間

即：OEE=T3/POT*T2/POT*T1/T2

在上述公式中，OEE 代表綜合效率；T1 代表凈產時間；T2 代表生產總用時；T3 代表設備運行市場；POT 代表預計生產用時。

由此可見，無論是對電氣儀表、還是對其他化工生產所需設備而言，安裝期間最應當引起重視的部分均是預防故障發生，為實現該目標，有關人員應做到以下幾點：一是根據現場情況對儀表類型、規格及性能參數加以確定，保證所選用儀表與企業需求相符。二是安裝結束后，盡快對儀表進行測試，根據測試情況判斷是否需要對儀表進行調試，避免儀表正式投入使用后頻繁出現故障。三是待儀表運行狀態趨于穩定，可聯合管理人員對切實可行的維護制度進行制定，企業應派專人負責儀表的維修及養護工作，盡量延長儀表使用壽命。根據儀表投入使用的時長，對其內部元件情況進行預估，在恰當時機對儀表進行更換。

2.5 故障平均間隔

MTBF 是指儀表兩次故障相隔時長，另外，還要了解一個概念，即儀表修復平均用時（又稱MTTR），簡單來說，就是工作人員檢修儀表所用時長。一般情況下，MTBF 越大代表儀表性能越理想，其可靠性和安全性也更強，MTTR 越小代表儀表可修復性越理想。對MTTR 進行計算前，先要了解工作響應時長，儀表維護、尋找構件需要的時長等參數，只有這樣才能保證計算所得結果具有實際意義。

3 化工企業安裝電氣儀表的要點探究

3.1 預埋電氣管線

化工企業預埋電氣管線的難度較大，這是因為化工企業日常運行期間，通常需要用到多條不同的管線（如圖2 所示）。為保證預埋管線的工作能夠按照預期計劃有序推進，有關人員提出了以下兩點要求：一是由質檢部門委派專業人員前往現場，對安裝儀表的各個環節進行管理，杜絕盲目安裝、隨意安裝等情況存在。事實證明，安裝儀表的步驟往往較為復雜，任一步驟出現問題，均會增加儀表發生故障的概率，進而給化工企業造成不必要的損失，加大管理力度可從源頭處避免以上情況發生。二是為施工現場提供全方位的保護，例如，在恰當位置增設警示標牌，以免由于人為因素，導致預埋管線出現破損或類似問題。

圖2 電氣管線預埋現場

3.2 保護箱安裝

在安裝現場接線時，有關人員應明確以下要求：一是現場環境溫度在45℃以下，并且與震動較大的施工區域存在一定距離。二是保護箱中心和地面的距離應達到1.2m左右。三是盡量縮短保護箱和檢測點間的距離。四是密封箱體，在恰當位置標出編號。

3.3 檢查并安裝儀表盤

3.3.1 檢查。維修或更換已安裝儀表的難度極高，不僅需要投入大量人力和精力，更換效果也難以得到保證。鑒于此，有關人員指出應對未安裝儀表進行細致且全面的檢驗，保證儀表各方面性能均符合要求，將日后更換儀表的概率降至最低。

3.3.2 安裝?，F階段，多數儀表盤均以預制鋼槽架（如圖3 所示）為基礎，這樣做的優點在于能夠省略制作鋼槽的步驟，避免安裝儀表期間出現不必要的麻煩，有關人員可將更多精力放在安裝儀表上。要想使鋼槽架的優勢得到充分發揮，關鍵是要做到雙管齊下，一方面應提前核對現場預留孔尺寸及位置，保證所設置預留孔符合要求，另一方面是對管路進出控制室的方法引起重視，根據現場情況選擇適宜的方法。

圖3 儀表盤鋼槽架

3.4 調試電氣儀表

在測試儀表信號期間，有關人員應最大程度屏蔽電磁場所帶來干擾，保證測試所得結論準確且有實際意義。要想實現該目標，關鍵是要對測試地點進行仔細篩選，既要保證測試場地附近不存在變頻器、輸電線等高磁場設施，還應加固接線端子，以免傳輸、接收信號時，接線箱出現信號失真或是類似問題。另外，還要對調試誤差進行嚴格控制，由專業人員在測試現場對調試效果進行核實，確保所獲得信號可靠且真實。

3.4.1 流量計。電磁流量計的測量依據是導體對磁力線運動進行切割期間，其兩端會形成垂直于磁場方向的電動勢。電動勢大小由運動速度、感應強度決定。若測量對象為非磁性管道，管道內有大量導電液體，同時其與磁場的位置關系為互相垂直，則可根據以下公式對感應電動勢進行計算：

該公式中，E 代表電動勢。K代表運動速度。B代表磁感應強調。D代表管道直徑。V代表電壓。簡單來說，就是流量計可利用電磁原理對介質流量進行檢測，調試流量計期間，有關人員需要視情況更改調試方案和具體策略：

其一，雖然流量計所安裝轉換器能夠監測介質流量，但上位機無法同步獲取相關流量信號。要想解決該問題，關鍵是要使用萬用表對接線盒內部輸入信號的端子進行檢查，根據要求連接信號線，保證其正負端連接方向正確。

其二，上位機所顯示數據和流量計所顯示數據不一致。若存在該問題，有關人員應盡快檢查并調整轉換器量程，保證上下量程相同。

其三，通電后轉換器仍然沒有顯示出相應的數字，同時保護開關頻繁跳閘。如果發生上述情況，有關人員應利用萬用表對供電回路當前電阻進行檢查，若回路狀態正常，不存在短路或是短路問題，則可判斷流量計內部存在故障，此時，應將轉換器電源取出，仔細檢查其保險是否完好無損，如果發現保險被燒斷，則需要盡快將設備返廠，由專業人員對其進行維修。

3.4.2 DCS調試。有關人員結合自身經驗，將DCS調試的關鍵點歸納如下：一是對單元、區域及其他相關組態名稱進行仔細核對，對數據地址和控制站點進行檢查，以免出現地址分配與實際不符的情況。二是對DCS 回路進行檢查，以回路測試情況為依據，判斷現有輸入點還有輸出點是否存在故障。三是由專業人員模擬輸入信號，檢查組態畫面對應PV值以及顏色，若發現組態畫面情況和預設情況存在出入，應盡快對其所存在問題進行解決。四是新增與超量程、信號中斷等情況相關的測試，深入剖析報警數據，對調試結果進行打印。五是將控制方式由手動控制切換至手動控制，在對應頁面輸入SP 值，檢查自控回路當前所處運行狀態。六是對連鎖保護等核心功能進行調試，以單回路所提出要求為依據，有序開展各項測試，保證調節器既支持手動控制模式，同時又具備自控的功能。

現階段，得到廣泛使用的DCS 分類兩類，分別是功率補償DCS、熱流DCS，在本項目中，有關人員計劃使用熱流型DCS，該儀器內部構造如圖4 所示。

圖4 熱流型DSC 內部構造

在本項目中，DCS 調試所得結果可構成DCS 曲線，該曲線的橫縱標可以是時間或溫度，縱坐標為樣品放熱/吸熱速度，如圖5 所示：

圖5 DSC 曲線圖

在上圖中，①的基線臺階是指測試期間，樣品出現了明顯的熱容變化情況。對熱容改變量進行計算的公式如下：

在該公式中，Φ 代表熱流量。ΔΦ 代表熱流量變化量?！鰿代表熱容變化。β 為常數，通常需要專業人員通過實驗進行確定。②的虛線為基線。③為放熱峰。有關人員可利用將基線扣除所得峰面積，對熱變化焓進行計算，公式為：

在上述公式中，△H 代表熱變化焓。K為量熱參數。A代表峰面積。

結論：綜上，對化工企業而言，安裝電氣儀表的環節極為重要，儀表安裝質量將給企業日后能否安全且穩定的運行產生巨大影響?，F階段，多數企業均已積累了一定的安裝經驗，但仍然存在可能制約儀表使用的問題或是不足，針對該情況有關人員指出，在安裝電氣儀表期間，各企業應做到全過程管理，密切關注各道工序的細節，保證施工效果和預期相符，只有這樣才能使儀表盡快投入使用。