随着科學技術水平的提高,設備的狀态監測技術得到了迅猛的發展,很多企業漸漸由原來的定期修理轉為預知維修,使設備的維修方式發生了變化。預知維修方式是根據檢測結果,視設備的具體狀态,确定最合适的修理時機和更合理的修理方法。
DCS控制系統作為化工生産的中樞神經部分,它連續、可靠的運行是化工生産的重要保障。DCS控制系統應用到化工生産現場,系統設備長期運行後,由于化工生産現場環境惡劣,DCS系統受到各種有害氣體、各種含有導電介質的灰塵、振動等等不利因素的侵襲容易造成元器件的老化、損壞等情況,從而導緻系統通訊堵塞、信号偏移大、部分卡件通道損壞、卡件頻繁維修或更換等故障,給安全生産帶來許多隐患。
為了提高DCS控制系統的可靠性,保證DCS控制系統能安全、穩定,長期、有效的運行,我們需要對DCS控制系統的狀态進行了解,用專用的技術設備及專業的檢測技術對DCS系統設備的狀态進行的檢測的點檢就成為我們了解DCS控制系統狀态的重要手段。
2022年2月23日,應急管理部下發了《01 關于印發《危險化學品生産使用企業老舊裝置安全風險評估指南(試行)》的通知》,裡面明确說明了:
基本過程控制系統控制器、輸入/輸出卡件、系統配件等的檢修周期,原則上随裝置停工大修同步進行,且應不超過 6 年, 應保存控制系統邏輯控制器、安全卡件及其他附件的點檢記錄。
01 為什麼以6年為一個周期呢?
由于DCS系統點檢實施過程中存在一定風險,且需要借用專用軟件進行,所以大多企業邀請廠家,和現場技術人員一起做,所以,此類企業,一般會根據廠商提供的點檢周期來執行操作。
由于産品的差異,不同系統廠商有不同的點檢周期,通過“理論計算”和“實際測試”,廠商建議的點檢周期大概在3-5年,具體參考下表。
而且點檢是需要在裝置停車狀态下進行,甚至需要把一些元器件、闆卡拆下來測試。
像系統除塵的工作就需要在系統各節點停電狀态下進行。由于系統經過長時間的運行,控制室通風、靜電、溫度及濕度等環境因素的影響,會積累一些灰塵,灰塵會造成系統短路、系統過熱,産生靜電、損壞電子元器件,造成腐蝕線路及元器件等危害。所以,一般大型企業會選擇在大修期間進行點檢。如根據壓力容器檢驗要求以及原料品質情況,裝置運行周期一般要求3年一修。而大型煉油裝置,如青島煉化、天津石化、鎮海煉化、金陵石化、廣州石化等工藝非常成熟的大型企業,由中石化總部統一實行“四年一修”,也就是系統點檢周期為4年。所以,結合DCS生産廠商建議點檢周期和使用DCS的大型企業的大修周期來看,建議企業随大修進行點檢,但是最長不得超過應急部要求6年的期限。
02系統點檢都檢查哪些内容呢?
DCS系統作為一種電子産品,在長期通電狀态下,其元器件可能會存在不同程度老化,導緻精度下降、信号漂移等問題。定期進行全面、專業和深度的DCS系統點檢,可以及早發現故障隐患并進行相應的處理,做到防範于未然,降低事故發生率,提升系統安全性,保證生産連續性,通過專業的維護保養,能有效遏制系統的老化速度,減少系統損傷,延長DCS系統使用壽命。
DCS系統點檢是通過專門軟件來檢查系統性能并備份軟件、查殺病毒等,主要包含:系統通訊網絡測試、系統冗餘功能測試、系統供電檢測、系統接地檢測、系統磁場檢測、系統溫濕度檢測、過程站IO卡件檢測等,以及針對卡件除塵和從壽命考慮的硬件更換,硬件主要有:CPU後備電池、過濾網、各類風扇、電源卡及保險絲等。
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DCS系統點檢清單
03系統不點檢會存在哪些問題?
點檢是發現DCS系統潛在的隐患和不穩定因素的主要手段。不重視點檢、或僅停留在一些簡單的維護工作上,會導緻儀表預防性維護不到位,出現安全隐患,影響DCS系統的穩定性,可靠性。
01預防性維護不到位,安全隐患無法及時識别!
6月8日,中國石油化工股份有限公司茂名分公司化工分部裂解乙烯中間罐區進料泵區域發生洩漏着火事故,造成2人失聯,1人重傷。
通過官方的通告,我們基本可以确定洩露的原因可能是軸封損壞或者出口閥門異常。但是根據通告中原文“在啟動舊中壓乙烯泵過程中出現故障損壞,導緻物料洩露着火”,這句話大概率指的不是閥門異常,很可能就是泵的軸封,也就是機械密封出現了問題。
由于機械密封失效而造成的類似事故,并不罕見。
2011年3月1日,錦州石化公司化工一車間異丙醇裝置發生火災,其直接原因就是輸送丙烯的進料泵的機械密封突然失效,造成丙烯瞬間大量洩漏,洩漏的高壓丙烯物料在噴出過程中産生靜電起火。
2015年4月10日,大連西太平洋石油化工有限公司加氫裂化裝置汽提塔塔底泵洩漏着火,其直接原因是機泵在高速運轉過程中,由于軸承嚴重損壞,設備産生劇烈震動,導緻機械雙密封同時失效,介質洩漏,遇軸承體摩擦産生的高溫,引發着火。
這些事故真的無法避免嗎?當然不是!
動設備的機械密封也是整個化工設備最容易發生洩漏的部位之一,并且其一旦洩漏,噴射出來的介質在動态環境下很容易伴随着摩擦靜電和高溫而發生起火,最要命的是,不像法蘭的洩漏那樣,可以帶壓堵漏。所以加強對動設備的定期檢維修,無論是故障性維修還是預防性維修,都是非常有必要的。
國家安監總局在2013年至2014年,連續兩次發文都強調了這個事項:
一個是2013年發布的88号文《國家安全監管總局關于加強化工過程安全管理的指導意見》,另一個是2014年發布的94号文《國家安全監管總局關于加強化工企業洩漏管理的指導意見》。
02 影響DCS系統的穩定性,可靠性
DCS系統長期運行後可能産生的常見問題及潛在隐患多種多樣,如:
(1)控制站的卡件和操作站的工控機可能存在不同程度的腐蝕,造成部分元器件性能被破壞,縮短使用壽命,多數時候腐蝕也将導緻闆卡/模塊出現各種形式的失效;(自2006年7月1日,歐盟領布的RoHS指令關于在電子電器設備中限制某些有害物質指令)生效以來,無鉛工藝在PCB/PWB生産過程中被非常廣泛的采用,這也導緻了腐蝕問題成為了電子元器件失效故障的最主要的因素之一);
有調查研究表明,超過80%的控制系統電子元器件的失效/故障都是由于腐蝕及各種形式的電磁場浪湧幹擾導緻的。
(1)系統使用時間過久,可能存在卡件的元器件老化,導緻精度下降、信号漂移等問題;
(2)由于趨勢數據存儲等反複操作,操作站工控機硬盤可能存在碎片及壞磁道,影響系統運行速度,且存在數據丢失的重大安全隐患;
(3)DCS接地系統的工作狀态對于系統的安全穩定運行有着重要作用。而實際上我們的研究表明,系統的接地線與接地銅條之間的接觸,由于長時間的氧化等原因,經常出現接地電阻(包括連接電阻)變大,影響系統接地性能,降低抗幹擾能力;
(4)主控卡和數據轉發卡之間的通訊,以及控制站和操作站之間的通訊,由于通訊線、接口老化等原因,可能存在數據包丢失的危險;
(5)控制站的電源、卡件、卡件機籠以及操作站等部件内可能存在不同程度的積灰,導緻容易産生元影響電子元器件散熱并進而影響;
(2)控制室周圍可能存在磁場及震動,使系統串入幹擾信号,影響系統監控的準确性和穩定性:
由于工業現場環境的複雜性,盡管多數DCS目前已經有了很高的EMC/EMⅡ指标,抗幹擾問題仍然是DCS面臨的重要挑戰。
04 系統點檢的優點是?
01提高DCS系統的可靠性,降低事故發生率,保證系統穩定運行。
02通過定期的清掃除塵、更換性能劣化品等,可以使DCS系統使用壽命得以延長。
03可以防止因無計劃維護而突發故障給系統帶來破壞造成系統壽命縮短和給公司帶來的經濟損失。
04通過定期點檢,掌握系統運轉狀态、故障履曆,可以做到購置各種備件的計劃性,使得備件在庫存量和品種處于最佳狀态。
05通過點檢可以預知和發現有隐患苗頭但是還未完全損壞或者發作的通道、元件和軟件。防止裝置由于DCS原因故障停車,做到風險可控、隐患有效治理。
随着生産規模的不斷擴大,工藝過程日益複雜,裝置對DCS的依賴性越來越強。與常規儀表不同,DCS是現代電子、計算機和通信技術的高度集成,它對維護技術的專業性要求較高。
實踐證明,系統的、專業化的定期維護對保證DCS高可靠性地運轉、減少故障修複時間、降低總體維護費用,具有重要意義。