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化工工藝設(shè)施安全聯(lián)鎖有效性評(píng)價(jià)探討

文檔作者：牛星鋼李群芬文檔來(lái)源：安全管理網(wǎng)四川源匯安全評(píng)價(jià)事務(wù)有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2020年12月02日
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牛星鋼等4E．z．工藝設(shè)施安全聯(lián)鎖有效性評(píng)價(jià)探討 35
化工工藝設(shè)施安全聯(lián)鎖有效性評(píng)價(jià)探討
牛星鋼 李群芬四川源匯安全評(píng)價(jià)事務(wù)有限公司成都610041
摘要 探討化工工藝設(shè)施安全聯(lián)鎖有效性評(píng)價(jià)的程序和主要內(nèi)容，介紹在安全驗(yàn)收評(píng)價(jià)中開(kāi)展安全
聯(lián)鎖有效性評(píng)價(jià)，以確保能夠?qū)崿F(xiàn)安全聯(lián)鎖功能。
關(guān)鍵詞 工藝設(shè)施安全聯(lián)鎖有效性評(píng)價(jià)
在化工生產(chǎn)中，工藝設(shè)施安全聯(lián)鎖主要在
DCS控制下得以實(shí)現(xiàn)，對(duì)化工建設(shè)項(xiàng)目安全聯(lián)鎖
裝置進(jìn)行安全驗(yàn)收評(píng)價(jià)主要是對(duì)DCS有效性進(jìn)
行評(píng)價(jià)，是系統(tǒng)工程中技術(shù)含量較高的部分?；?
工工藝設(shè)施安全聯(lián)鎖裝置具有隱蔽性、程序復(fù)
雜、動(dòng)作迅速、靈敏度高、電子元件和軟件較多
的特點(diǎn)，是計(jì)算機(jī)軟件與設(shè)施設(shè)備硬件的合理匹
配，輔之以人工操作和安全管理，從而提高本質(zhì)
化安全程度。如何對(duì)工藝設(shè)施安全聯(lián)鎖的有效性
進(jìn)行評(píng)價(jià)，是化工建設(shè)項(xiàng)目安全驗(yàn)收評(píng)價(jià)需要研
究的重要課題。
1 基本原理與作用
1．1 基本原理
只有當(dāng)安全裝置所有啟動(dòng)條件均滿足時(shí)，設(shè)
備方可啟動(dòng)，否則設(shè)備均不啟動(dòng)，設(shè)備的危險(xiǎn)部
位停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，安全裝置才能開(kāi)啟。聯(lián)鎖裝置可
以通過(guò)機(jī)械的、電子、電氣的或液壓、氣動(dòng)的或
組合的方法使設(shè)備的操縱機(jī)構(gòu)相互聯(lián)鎖或操縱機(jī)
構(gòu)與電源開(kāi)關(guān)或閥門(mén)直接聯(lián)鎖。
目前小型化工生產(chǎn)企業(yè)，產(chǎn)品及工藝危險(xiǎn)性
不大的化工裝置，一般安全聯(lián)瑣系統(tǒng)在DCS中
實(shí)現(xiàn)。大型化工裝置均獨(dú)立設(shè)置DCS進(jìn)行工藝
條件控制，對(duì)于系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)重要安全聯(lián)瑣功能和緊
急停車(chē)功能(ESD)或安全儀表系統(tǒng)(SIS)較
之DCS系統(tǒng)更加快速、安全、可靠地使系統(tǒng)在
事故狀態(tài)下緊急停車(chē)。
根據(jù)國(guó)際化工安全系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的原則，安全系
統(tǒng)應(yīng)與過(guò)程控制系統(tǒng)分開(kāi)，獨(dú)立設(shè)置，近年來(lái)迅
速推出了專用的ESD和SIS，它完全獨(dú)立于DCS
控制系統(tǒng)之外，且安全級(jí)別高于DCS控制系統(tǒng)。
在正常情況下，ESD和SIS系統(tǒng)處于靜態(tài)，不需
要人為干預(yù)，且中間環(huán)節(jié)少，它凌駕于DCS過(guò)
程控制之上，是純粹的安全保護(hù)系統(tǒng)。ESD和
SIS系統(tǒng)永遠(yuǎn)在線工作，當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)處于緊急情
況時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出保護(hù)信號(hào)，ESD和SIS使保護(hù)范
圍內(nèi)的裝置能夠及時(shí)做出響應(yīng)，從而使系統(tǒng)能夠
在事故狀態(tài)下安全停車(chē)。
1．2 主要作用
安全聯(lián)鎖裝置的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在“聯(lián)鎖”
上，它表示既有關(guān)系，又相互制約(互鎖)的
兩種運(yùn)動(dòng)或兩種操縱動(dòng)作的協(xié)調(diào)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)安全
控制。它是各類(lèi)設(shè)備用得最多、最理想的一種安
全裝置，其主要作用為：
(1)防止同時(shí)接通兩個(gè)或兩個(gè)以上相互干
擾的運(yùn)動(dòng)。
(2)防止幾個(gè)運(yùn)動(dòng)同時(shí)傳動(dòng)某一個(gè)執(zhí)行部
件。
(3)防止顛倒順序動(dòng)作，即不允許前一個(gè)
動(dòng)作尚未完成，下一個(gè)動(dòng)作已經(jīng)開(kāi)始。
(4)防止誤操作功能相反的按鈕或手柄。
(5)工藝參數(shù)如電流、電壓、溫度、壓
力、流速、流量的超過(guò)設(shè)定值時(shí)，實(shí)現(xiàn)安全聯(lián)
鎖。
(6)工藝設(shè)施設(shè)備在故障狀態(tài)下，通過(guò)聯(lián)
鎖達(dá)到安全停車(chē)。
2 有效性評(píng)價(jià)
工藝設(shè)施安全聯(lián)鎖有效性評(píng)價(jià)的主要內(nèi)容可
牛星鋼：高級(jí)研究員，高級(jí)工程師。2000年畢業(yè)于香港商學(xué)院獲工商管理碩士?，F(xiàn)從事安全管理、安全工程技術(shù)和安全評(píng)價(jià)
工作。聯(lián)系電話：(028)85596006。
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CHEMICAL ENGINEERING DESIGN 化工設(shè)計(jì)2008，l8(1)
從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)施匹配、安全控制措施、安裝調(diào)
試及試運(yùn)行等多方面進(jìn)行。
2．1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2．1．1 工藝參數(shù)
(1)安全聯(lián)鎖裝置的工藝參數(shù)如溫度、壓
力、時(shí)間等要滿足的生產(chǎn)需要，工藝設(shè)施必須在
工藝參數(shù)滿足安全條件下才能正常運(yùn)行。
(2)所配套的設(shè)施設(shè)備應(yīng)滿足工藝所需的
負(fù)荷、流量、流速、溫度、壓力、容積、電流、
電壓、超荷等方面的要求。
(3)程序設(shè)計(jì)、參數(shù)設(shè)定、冗余設(shè)定、信
息傳導(dǎo)與連接、記憶儲(chǔ)存、故障查詢與排除、自
動(dòng)修正與補(bǔ)償、訊號(hào)或符號(hào)的輸人功能軟件性能
與工藝參數(shù)要科學(xué)合理。
(4)工藝過(guò)程輸入、輸出與安全聯(lián)鎖回路
匹配中的測(cè)量元件、執(zhí)行元件的對(duì)稱設(shè)計(jì)，是增
強(qiáng)安全聯(lián)鎖回路功能的重要基礎(chǔ)，能有效保證系
統(tǒng)整體安全性提高。
2．1．2 控制功能
具備完整的監(jiān)測(cè)、調(diào)節(jié)和順序控制功能及設(shè)
備運(yùn)行監(jiān)視、聯(lián)鎖保護(hù)等功能，反饋控制功能的
最大能力(輸入輸出的種類(lèi)、數(shù)量、邏輯運(yùn)算
能力、順序步驟，執(zhí)行周期)，過(guò)程控制語(yǔ)言能
力，軟件控制的科學(xué)性和安全性要達(dá)到前沿技術(shù)
要求。
2．1．3 警示功能
模擬輸入、輸出信號(hào)報(bào)警(絕對(duì)報(bào)警、變
化率報(bào)警)，數(shù)字輸入、輸出信號(hào)報(bào)警，儀表停
用(校驗(yàn)、停掃描)報(bào)警，系統(tǒng)部件(卡件、
網(wǎng)絡(luò))故障報(bào)警，相鄰報(bào)警時(shí)間分辨率，報(bào)警
管理功能(如歷史查詢過(guò)濾、報(bào)警組設(shè)置、報(bào)
警點(diǎn)組的優(yōu)先級(jí)、報(bào)警抑制功能等)要及時(shí)、
準(zhǔn)確和靈活，故障查詢與排除、系統(tǒng)自動(dòng)修正與
補(bǔ)償要科學(xué)有效。
2．1．4 操作安全
操作權(quán)限口令詢問(wèn)功能，工程師、操作員鑰
匙鍵功能，MAN／AUT／CAS切換無(wú)擾動(dòng)功能，冗
余設(shè)計(jì)的冗余范圍、元件級(jí)冗余、部件級(jí)冗余、
子系統(tǒng)冗余和系統(tǒng)冗余要安全有效。
2．1．5 信息采集、傳輸和存儲(chǔ)功能
模擬輸入信號(hào)的掃描時(shí)間，數(shù)字信號(hào)的掃描
時(shí)間，歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)(包括調(diào)整趨勢(shì)、歷史趨
勢(shì))的種類(lèi)、點(diǎn)數(shù)和周期，輸人信號(hào)或符號(hào)的
識(shí)別與處理功能要滿足生產(chǎn)和安全的要求。
2．1．6 系統(tǒng)聯(lián)鎖的靈活性和可靠性
冗余冗錯(cuò)，系統(tǒng)擴(kuò)展方便，新老產(chǎn)品的兼容
性，與上位機(jī)通信接口及軟件的實(shí)用性，與其它
機(jī)種的通信(開(kāi)放性)。系統(tǒng)功能要求是根據(jù)系
統(tǒng)目標(biāo)結(jié)合具體內(nèi)容確定的。
2．1．7 終端顯示
CRT尺寸、顏色，畫(huà)面刷新時(shí)間，畫(huà)面種類(lèi)
與數(shù)量。顯示畫(huà)面包括總貌畫(huà)面、流程圖畫(huà)面、
控制分組畫(huà)面、調(diào)整畫(huà)面、趨勢(shì)畫(huà)面、過(guò)程報(bào)警
畫(huà)面、系統(tǒng)報(bào)警畫(huà)面、系統(tǒng)狀態(tài)畫(huà)面、操作日志
畫(huà)面、歷史查詢畫(huà)面等，在多個(gè)窗口、畫(huà)面拉
伸、重疊、切換顯示，漢字及符號(hào)命令以及觸屏
功能要靈活有效。
2．1．8 記憶儲(chǔ)存
軟件中應(yīng)要求對(duì)計(jì)算機(jī)所采集的信息進(jìn)行記
憶儲(chǔ)存，并方便拷貝和自動(dòng)生成報(bào)表，包括即時(shí)
報(bào)表、定時(shí)報(bào)表功能(時(shí)報(bào)、班報(bào)、日?qǐng)?bào)、月
報(bào)、年報(bào))，報(bào)警匯總記錄，操作記錄報(bào)表等要
具備打印功能。
2．1．9 系統(tǒng)冗余冗錯(cuò)
為了提高化工生產(chǎn)裝置(設(shè)備)的可靠性
和效率，有時(shí)在系統(tǒng)(設(shè)備)中增加一些能代
替其作用的系統(tǒng)(設(shè)備)，使系統(tǒng)(設(shè)備)在發(fā)
生故障時(shí)能保證正確地執(zhí)行其功能。冗余是一個(gè)
儲(chǔ)備或備用問(wèn)題。冗余分類(lèi)有多種，按工作特點(diǎn)
分有熱儲(chǔ)備與冷儲(chǔ)備，按冗余程度分二重冗余、
三重冗余和多重冗余等，按冗余范圍分元件級(jí)冗
余、部件級(jí)冗余、子系統(tǒng)冗余和系統(tǒng)冗余。
2．2 硬件設(shè)施匹配
安全聯(lián)鎖裝置主要由計(jì)算機(jī)軟件與硬件合理
匹配來(lái)完成工藝及控制參數(shù)設(shè)定和命令執(zhí)行的運(yùn)
行過(guò)程，最終達(dá)到安全控制的目的。對(duì)軟件之外
的終端顯示、傳輸連接、聲光報(bào)警、人工復(fù)位、
故障排除等硬件設(shè)施與軟件匹配的合理性，對(duì)系
統(tǒng)配置的以下幾個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，分析確認(rèn)其合
理性、科學(xué)性、有效性，安全性和穩(wěn)定性要能夠
達(dá)到目標(biāo)要求。
2．2．1 系統(tǒng)使用環(huán)境
在運(yùn)用DCS系統(tǒng)中，使用環(huán)境的建立是極
重要的工作，它是DCS正常運(yùn)行的保證，包括
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牛星鋼等化工工藝設(shè)施安全聯(lián)鎖有效性評(píng)價(jià)探討 37
幾方面的工作：DCS控制室位置、DCS輔助間、
控制室內(nèi)設(shè)備位置及建筑要求、采光要求、抗干
擾措施、接地要求、供電要求及隔離要求。
2．2．2 系統(tǒng)I／0點(diǎn)統(tǒng)計(jì)
一般包括10％ 一15％ 的備用量，要分別考
慮熱備用和冷備用的情況。
2．2．3 控制站
凡是參與控制的變量或重要的監(jiān)視變量，均
需考慮進(jìn)入控制站。I／0卡件種類(lèi)和數(shù)量按I／0
點(diǎn)統(tǒng)計(jì)表的數(shù)量確定。機(jī)柜具有10％ 的備用空
間。主控單元冗余配置、內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)冗余配置、控
制I／0卡冗余配置，電源冗余配置，按1秒的標(biāo)
準(zhǔn)掃描周期估計(jì)系統(tǒng)負(fù)荷滿足DCS具體要求，
考慮現(xiàn)場(chǎng)變送器供電制式與DCS的關(guān)聯(lián)。
2．2．4 監(jiān)視站
對(duì)于有監(jiān)視站的系統(tǒng)，考慮僅需要監(jiān)視的點(diǎn)
數(shù)到監(jiān)控站中，但監(jiān)視站一般不是冗余配置。
2．2．5 操作站
根據(jù)工藝流程工段或區(qū)域的劃分和中控室內(nèi)
操作人員數(shù)確定操作站的臺(tái)數(shù)。最低限度要配兩
臺(tái)帶電腦設(shè)備的主操作站，打印機(jī)的臺(tái)數(shù)應(yīng)滿足
報(bào)警、報(bào)表及拷貝的需要，但報(bào)警和報(bào)表用的打
印機(jī)必須分開(kāi)。
2．2．6 輔助操作臺(tái)
安裝閃光報(bào)警器、指示儀、手操器、開(kāi)關(guān)按
鈕、指示燈、端子排、空開(kāi)和電話等。
2．2．7 其他站或模件
根據(jù)不同系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能需要，可配置工
程師站、大屏幕和上位機(jī)等。
2．2．8 通信系統(tǒng)
凡是與通信有關(guān)的網(wǎng)卡、網(wǎng)線(總線)、交
換機(jī)、耦合器和調(diào)制解調(diào)器等應(yīng)根據(jù)需要考慮冗
余配置。
2．2．9 系統(tǒng)電源和輔助機(jī)柜
UPS不問(wèn)斷電源容量比DCS系統(tǒng)所需容量
高40％，并保證電網(wǎng)停電時(shí)能繼續(xù)供電30min。
按現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)場(chǎng)所劃分，推薦安全柵型號(hào)。
2．2．10 備品備件和消耗品
設(shè)置備品備件和消耗品原則上要備足兩年的
用量。
2．3 安全控制措施
2．3．1 DCS控制系統(tǒng)危險(xiǎn)因素
(1)DCS控制系統(tǒng)斷電、危險(xiǎn)因素存在的
部位是UPS電源。
(2)儀表?yè)p壞將導(dǎo)致系統(tǒng)的非正常運(yùn)行。
(3)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)。
(4)電腦、軟件、終端顯示、信號(hào)傳輸故
障危險(xiǎn)因素存在的部位是模塊、程序及傳輸線
路。
(5)執(zhí)行機(jī)構(gòu)損壞將導(dǎo)致控制失靈，危險(xiǎn)
因素存在的部位是現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)儀表。
(6)對(duì)于有毒和高溫、高壓設(shè)備，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。
制定DCS控制系統(tǒng)的安全應(yīng)急救援預(yù)案，
針對(duì)主要危險(xiǎn)因素制定相應(yīng)的安全措施，并組織
員工按照安全應(yīng)急救援預(yù)案進(jìn)行演練。
2．3．2 控制站失靈
(1)在操作站上調(diào)出系統(tǒng)狀態(tài)顯示畫(huà)面，
確認(rèn)控制站OK，在另一操作臺(tái)上調(diào)入該控制站
內(nèi)的某一位號(hào)，送4—20mA信號(hào)于該位號(hào)，記
錄測(cè)量值(PV)、給定值(sP)和輸出值
(OP)。
(2)控制站電源開(kāi)關(guān)置于“OFF” 狀態(tài)。
確認(rèn)冗余的控制站自動(dòng)投入控制運(yùn)行，PV、sP
和OP值不變。
(3)系統(tǒng)中過(guò)程控制輸入、輸出不少于幾
千點(diǎn)，操作站、回路配置不對(duì)稱，生產(chǎn)系統(tǒng)中如
遇工藝參數(shù)非正常變化的緊急狀態(tài)或DCS局部
故障，傳輸或回路系統(tǒng)不能滿足時(shí)，安全控制效
果將受到嚴(yán)重削減。
(4)主控制站電源開(kāi)關(guān)回復(fù)“ON” 狀態(tài)，
再確認(rèn)PV、sP和OP值不變。
(5)重復(fù)以上步驟檢測(cè)冗余控制站。
2．3．3 儀表?yè)p壞
(1)把好儀表人口關(guān)， “三證”齊全方可
使用。“三證”包括生產(chǎn)許可證、出廠的合格證
及化驗(yàn)單、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等。
(2)定期檢查、校驗(yàn)強(qiáng)制性檢測(cè)的儀表運(yùn)
行狀況，以避免儀表失靈。
(3)對(duì)于重要聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)開(kāi)關(guān)量?jī)x表的
整定，以及重要調(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(guò)
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38 CHEMICAL ENGINEERING DESIGN 化工設(shè)計(jì)2008
，18(1)
兩個(gè)月。
(4)儀表應(yīng)備以足夠的備品、備件。
(5)儀表應(yīng)具備如下技術(shù)資料：儀表卡
片、儀表說(shuō)明書(shū)、檢修校驗(yàn)記錄、流量計(jì)算數(shù)
據(jù)、儀表控制流量圖和重要的接線圖、以及儀表
的設(shè)計(jì)(包括孔板和調(diào)節(jié)閥的計(jì)算)安裝和檢
修資料。
(6)當(dāng)在線儀表發(fā)生損壞時(shí)，DCS控制系
統(tǒng)應(yīng)能及時(shí)地顯示報(bào)警，必要時(shí)，可啟動(dòng)聯(lián)鎖保
護(hù)系統(tǒng)按規(guī)定要求動(dòng)作，以確保工藝裝置的安全
生產(chǎn)或事故狀態(tài)下安全停機(jī)。
2．3．4 電氣聯(lián)鎖失效
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，避免重大人身傷害及設(shè)備損壞事故。
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(lái)進(jìn)行。
(1)手動(dòng)聯(lián)鎖試驗(yàn)：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(kāi)回路中其他相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)
輸入接人點(diǎn)。分別使測(cè)試點(diǎn)短接或斷開(kāi)，來(lái)檢驗(yàn)
輸出接點(diǎn)的動(dòng)作要滿足設(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(mén)開(kāi)停(啟閉)動(dòng)作信號(hào)、動(dòng)作時(shí)間等要符合設(shè)
計(jì)要求，試驗(yàn)完畢恢復(fù)接線。
(2)自動(dòng)聯(lián)鎖試驗(yàn)：由工藝操作人員現(xiàn)場(chǎng)配
合模擬生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，待儀表各固路投入正常運(yùn)行后，
按照邏輯圖在現(xiàn)場(chǎng)逐項(xiàng)進(jìn)行事故模擬，檢查現(xiàn)場(chǎng)
機(jī)械設(shè)備和閥門(mén)開(kāi)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)等要滿足工藝要
求即機(jī)泵自動(dòng)開(kāi)停、閥門(mén)的自動(dòng)聯(lián)鎖試驗(yàn)。
(3)機(jī)組連鎖試驗(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(chē)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(chē)并應(yīng)滿足要求：①所有啟動(dòng)條件均滿
足時(shí)，機(jī)器方可啟動(dòng)；②任一條件不滿足時(shí)，機(jī)
器均不啟動(dòng)；③在運(yùn)行中，某一條件超過(guò)停車(chē)設(shè)
定值，應(yīng)立即停車(chē)；④啟動(dòng)、運(yùn)行、停車(chē)時(shí)的音
響、燈光應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。
DCS控制系統(tǒng)的主要危險(xiǎn)因素是控制系統(tǒng)本
身產(chǎn)生的，只有通過(guò)對(duì)DCS控制系統(tǒng)全面的安全
檢查、安全試驗(yàn)來(lái)解決。
2．4 安裝調(diào)試及運(yùn)行
2．4．1 安裝
(1)系統(tǒng)安裝工作包括：臺(tái)柜就位、設(shè)備
(主機(jī)、監(jiān)視器、打印機(jī)等)安裝、卡件或模塊安
裝、系統(tǒng)網(wǎng)線連接、內(nèi)部電纜的連接、端子外部
儀表信號(hào)線的連接、系統(tǒng)電源連接、接地的連接
等。
(2)系統(tǒng)安裝應(yīng)遵照具體系統(tǒng)的安裝要求進(jìn)
行。在冬季安裝時(shí)應(yīng)注意從庫(kù)房到機(jī)房的溫度變
化梯度符合系統(tǒng)的要求，機(jī)房可采取逐漸提高溫
度的措施來(lái)達(dá)到要求。
(3)當(dāng)安裝工作結(jié)束后，需派工程師到現(xiàn)場(chǎng)
進(jìn)行檢查和通電，然后可以按調(diào)試方案進(jìn)行系統(tǒng)
調(diào)試工作。
(4)對(duì)隱蔽工程在完工前，應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)記錄
和影視收集，以便存檔和查詢。
2．4．2 DCS的邏輯功能
DCS系統(tǒng)的邏輯功能確認(rèn)應(yīng)使用編程器測(cè)試
(TEST)功能，設(shè)定輸入條件，根據(jù)梯形圖或程
序文件觀察輸出地址變化要正確，以確認(rèn)系統(tǒng)的
邏輯功能，緊急停車(chē)邏輯(簡(jiǎn)稱ESI邏輯)試驗(yàn)
應(yīng)檢查邏輯管理站的梯形邏輯組態(tài)，根據(jù)邏輯圖
檢查ESD盤(pán)的手動(dòng)開(kāi)關(guān)、報(bào)警系統(tǒng)要正確實(shí)現(xiàn)邏
輯運(yùn)算控制。
2．4．3 現(xiàn)場(chǎng)儀表的安全
現(xiàn)場(chǎng)儀表必須測(cè)量靈敏，控制可靠。
(1)全套儀表(包括測(cè)量元件、引線、調(diào)
節(jié)閥附件等)安裝正確，管線橫平，豎直，無(wú)滲
漏，導(dǎo)線排列整齊，信號(hào)線無(wú)干擾，符合相應(yīng)要
求。
(2)全套儀表整體整潔，零部件完整無(wú)缺，
無(wú)嚴(yán)重?fù)p壞銹蝕。
(3)儀表刻度清晰、鮮明，記錄、打印清
晰。
(4)儀表的測(cè)量系統(tǒng)靈敏度不得低于允許
值。
(5)指標(biāo)誤差符合相應(yīng)儀表的技術(shù)要求。
(6)儀表應(yīng)具備的技術(shù)資料：儀表卡片、儀
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牛星鋼等4E_r-工藝設(shè)施安全聯(lián)鎖有效性評(píng)價(jià)探討 39
表說(shuō)明書(shū)，檢修校驗(yàn)記錄、流量計(jì)算數(shù)據(jù)、儀表
控制流程圖和重要的接線圖，以及儀表的設(shè)計(jì)
(包括孔板和調(diào)節(jié)閥的計(jì)算)安裝和檢修資料。
2．4．4 系統(tǒng)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
制力的檢測(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)、I／O系統(tǒng)和回
路系統(tǒng)分別進(jìn)行安全調(diào)試，達(dá)到具備試車(chē)的條件。
(1)檢測(cè)系統(tǒng)：結(jié)合儀表單校方法，在檢
測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生端輸人模擬信號(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FLUKE741及其配套模塊從變送
器輸人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(guò)系統(tǒng)內(nèi)各單元儀表允許基本誤差的平方
和平方根值。
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，增大或減小輸人
信號(hào)，確認(rèn)報(bào)警值與設(shè)計(jì)值要相符，報(bào)警動(dòng)作正
常，報(bào)警笛響，以及報(bào)警總貌畫(huà)面上有報(bào)警信息
顯示。
(2)調(diào)節(jié)系統(tǒng)：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4
～ 20mA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)作及回訊器動(dòng)作應(yīng)良好，同時(shí)確認(rèn)流程
圖畫(huà)面上相應(yīng)閥的顏色發(fā)生變化，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。
(3)報(bào)警狀態(tài)：系統(tǒng)中的信號(hào)輸人元件，
如壓力開(kāi)關(guān)、溫度開(kāi)關(guān)、液位開(kāi)關(guān)及各種儀表的
附加報(bào)警器，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)提供的設(shè)定值進(jìn)行參數(shù)
設(shè)定，沒(méi)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)輸人測(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)與輸人
的信號(hào)相符，同時(shí)確認(rèn)報(bào)警笛響及報(bào)警總貌畫(huà)面
上有報(bào)警信息顯示。
(4)聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)：安全聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)的
安全實(shí)驗(yàn)檢查主要從單機(jī)實(shí)驗(yàn)、聯(lián)機(jī)實(shí)驗(yàn)、冗余
冗錯(cuò)實(shí)驗(yàn)中確認(rèn)聯(lián)鎖保護(hù)安全有效。
(5)網(wǎng)絡(luò)通訊電纜冗余：①在系統(tǒng)狀態(tài)顯
示畫(huà)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；②除去電纜A或接線端子，檢查電
纜B要能切換，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；③恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)通道的A
電纜，待A電纜顏色變綠時(shí)，再用同樣的方法
檢查B電纜。
(6)I／O卡件冗余：①在操作站上調(diào)出控
制站細(xì)目顯示畫(huà)面，確認(rèn)全部I／O卡件狀態(tài)OK。
在另一個(gè)操作站上調(diào)出該卡件含有某一位號(hào)，輸
人4～20mA信號(hào)給該位號(hào)，記錄PV、SP、OP
值保持不變；② 主I／O卡電源重新置于“ON”
狀態(tài)，再確認(rèn)PV、SP、OP值保持不變；③重復(fù)
上述步驟檢測(cè)冗余的I／O卡件要安全有效。
(7)I／O系統(tǒng)：①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)視器上要有對(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；②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(kāi)信號(hào)，觀察監(jiān)視器上要有對(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)，觀察現(xiàn)場(chǎng)要有對(duì)應(yīng)的閉合、斷開(kāi)變
化，并與設(shè)計(jì)和安全生產(chǎn)要求相符。
(8)回路系統(tǒng)：DCS控制系統(tǒng)中大多數(shù)控
制回路需要人為干預(yù)，且動(dòng)態(tài)顯示只能顯示一個(gè)
畫(huà)面或過(guò)程的一部分，在緊急情況下很難及時(shí)解
決安全問(wèn)題。由于DCS控制系統(tǒng)處理信息多，
通訊系統(tǒng)復(fù)雜，掃描速率低，出現(xiàn)故障的幾率也
較高，DCS的發(fā)展使系統(tǒng)配置的適應(yīng)性越來(lái)越
強(qiáng)，而且也囊括了PLC控制功能，從幾個(gè)、十
幾個(gè)回路的小系統(tǒng)到幾百個(gè)、幾千個(gè)回路的大系
統(tǒng)都可以實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)配置的原則應(yīng)在滿足裝置生
產(chǎn)和控制要求的前提下，盡量減少硬件的數(shù)量，
以求經(jīng)濟(jì)合理，回路系統(tǒng)的安全實(shí)驗(yàn)檢查在實(shí)際
工作中，應(yīng)慎重嚴(yán)肅地進(jìn)行理論分析和實(shí)踐探
討。
2．4．5 DCS單機(jī)調(diào)試和系統(tǒng)調(diào)試
(1)硬件調(diào)試檢查和單機(jī)調(diào)試：各設(shè)備通
診斷程序，標(biāo)準(zhǔn)功能測(cè)試，電源卡的電壓測(cè)量和
檢查，I／O卡件的零點(diǎn)、量程及精度調(diào)試檢查，
信號(hào)調(diào)整卡的零點(diǎn)、量程及精度調(diào)試檢查。有的
DCS有專用校檢儀。
(2)功能檢查和調(diào)試：系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)功能，包
括通信、顯示、打印等。用戶畫(huà)面的檢查，自動(dòng)
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CHEMICAL ENGINEERING DESIGN
格式報(bào)表檢查，控制方案檢查和調(diào)試，聯(lián)鎖邏輯
順序控制方案檢查和調(diào)試，其他用戶組態(tài)的程序
檢查。
2．4．6 DCS與現(xiàn)場(chǎng)的聯(lián)調(diào)
儀表輸人信號(hào)聯(lián)調(diào)，DCS輸出與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的
聯(lián)調(diào)，現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)鎖功能的聯(lián)調(diào)，順控功能的聯(lián)調(diào)。
調(diào)試是一個(gè)科學(xué)細(xì)致、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ?，是系統(tǒng)
投運(yùn)的可靠保證，為此首先要有調(diào)試方案，并做
好調(diào)試的組織工作，調(diào)試記錄規(guī)范化，并有調(diào)試
人、驗(yàn)收人的簽字，復(fù)雜的聯(lián)鎖保護(hù)、順控功能
要有工藝負(fù)責(zé)人簽字。
2．4．7 72h穩(wěn)定性運(yùn)行
考核時(shí)間最好選在工藝裝置正常運(yùn)行后開(kāi)
始，一般為72h。保證值規(guī)定如下：計(jì)算機(jī)模件
的開(kāi)工率為99．95％ ，DCS的開(kāi)工率為99．99％ 。
開(kāi)工率= (考核時(shí)間一事故時(shí)間)／考核時(shí)間
通過(guò)運(yùn)行記錄對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)。
2．4．8 人為誤操作影響分析
(1)由于儀表操作者不熟悉聯(lián)鎖系統(tǒng)中的
關(guān)聯(lián)因果關(guān)系，或不熟悉現(xiàn)場(chǎng)情況，在處理該儀
表其他問(wèn)題時(shí)，誤碰了聯(lián)鎖接點(diǎn)，或處理其他儀
表問(wèn)題時(shí)，誤動(dòng)了聯(lián)鎖儀表，造成被迫停車(chē)。
(2)有聯(lián)鎖不投用等于盲目操作，也屬于
違反操作規(guī)程。例如，某裝置開(kāi)工時(shí)，認(rèn)為不掛
聯(lián)鎖也能順利開(kāi)工，一再向反應(yīng)器內(nèi)加氧氣也不
發(fā)生反應(yīng)，正在判斷氧表不準(zhǔn)還是氧氣未加夠
時(shí)，終因氧氣超量而突然爆炸，造成設(shè)備受損、
人員傷亡。
(3)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題不及時(shí)處理，如某廠加熱爐
溫度、流量?jī)x表指示失靈，未及時(shí)調(diào)校，直至爐
管?chē)?yán)重結(jié)焦、破裂，引起火災(zāi)。
(4)帶電處理聯(lián)鎖系統(tǒng)缺陷，因使用工具
不當(dāng)，誤碰電路引起接地、短路，導(dǎo)致聯(lián)鎖誤
動(dòng)，甚至燒壞設(shè)備。
(5)給記錄儀加注墨水時(shí)，如手指不慎碰
到滑線，產(chǎn)生假信號(hào)，誤啟動(dòng)聯(lián)鎖儀表。
2．4．9 人員技能檢查評(píng)價(jià)
在DCS的硬件、軟件和使用環(huán)境確定之后，
人員培訓(xùn)是DCS能否用好的關(guān)鍵工作，它包括
以下幾個(gè)方面：
(1)系統(tǒng)工程師的培訓(xùn)：一套DCS必須至
少培養(yǎng)一名系統(tǒng)工程師，全面負(fù)責(zé)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)
工作和項(xiàng)目經(jīng)理所擔(dān)負(fù)的組織工作，并應(yīng)對(duì)DCS
系統(tǒng)有全面了解。
(2)組態(tài)設(shè)計(jì)、組態(tài)生成軟件工程師的培
訓(xùn)：DCS最好應(yīng)用軟件由用戶自己做或參與做，
賣(mài)方作技術(shù)指導(dǎo)。這樣培訓(xùn)效果最好，同時(shí)是今
后系統(tǒng)應(yīng)用軟件的完善、修改和繼續(xù)開(kāi)發(fā)的先決
條件，一般由設(shè)計(jì)人員和廠方用戶(儀表自控、
工藝人員)同時(shí)派工程師培訓(xùn)，而且應(yīng)以廠方
為主。
(3)上位機(jī)及DCS接口軟硬件工程師的培
訓(xùn)：若DCS配置上位機(jī)或MES系統(tǒng)應(yīng)單獨(dú)培訓(xùn)，
人員可從企業(yè)信息中心、生產(chǎn)調(diào)度管理、計(jì)算機(jī)
人員中挑選。
(4)硬件維護(hù)工程師的培訓(xùn)：現(xiàn)代DCS硬
件維護(hù)大部分為板級(jí)或模塊維護(hù)，而且系統(tǒng)有診
斷功能，所以硬件維護(hù)人員一般不單獨(dú)培訓(xùn)，而
是在軟件工程師中有人側(cè)重培訓(xùn)即可。
(5)操作人員、車(chē)間主任及有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)人員
的培訓(xùn)：操作人員、車(chē)間主任及有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)人員的
培訓(xùn)也是十分重要的工作。
以上人員應(yīng)熟悉掌握安全聯(lián)鎖裝置的操作技
能，了解DCS系統(tǒng)工作原理和應(yīng)急處理的步驟，
這是對(duì)人員檢查評(píng)價(jià)的主要方面。
3 評(píng)價(jià)結(jié)論
經(jīng)過(guò)對(duì)系統(tǒng)安全聯(lián)鎖裝置從以上幾個(gè)方面進(jìn)
行符合性檢查和分析評(píng)價(jià)，確認(rèn)化工工藝設(shè)施安
全聯(lián)鎖系統(tǒng)安全有效，應(yīng)從幾個(gè)方面進(jìn)行界定：
①工藝參數(shù)設(shè)計(jì)要科學(xué)合理；②選用軟件功能要
滿足設(shè)計(jì)要求；③硬件設(shè)施匹配要能保障軟件及
控制運(yùn)行需要；④工藝設(shè)施安全聯(lián)鎖裝置安裝要
可靠；⑤安全聯(lián)鎖裝置安裝檢查、調(diào)試、運(yùn)行要
穩(wěn)定；⑥軟、硬件失效性分析及故障查詢與排
除、自動(dòng)修正與補(bǔ)償要達(dá)到冗余冗錯(cuò)的設(shè)計(jì)要
求；⑦系統(tǒng)操作人員技能要達(dá)到崗位安全操作規(guī)
程要求；⑧系統(tǒng)安全生產(chǎn)的穩(wěn)定性運(yùn)行要得到有
效驗(yàn)證。
綜合以上幾個(gè)方面的評(píng)價(jià)結(jié)果，確認(rèn)系統(tǒng)安
全聯(lián)鎖裝置的有效性和可靠性。
(修改回稿2007—10—31)
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