仪表回路试验方法及问题处理.pdf

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仪表回路试验方法及问题处理 赵起宏 (中国石油辽阳石化公司仪表厂 1 1 1 0 0 3 )

喃

要】仪表回路试验是装置开车前的联动检查，是对现场仪表的状态、特性以及计算机控制系统 ( D C S/ P L C/ E S D等 )组态功能的检查和确

认。本文从四个方面介绍了仪表回路试验的方法以及常见故障的处理措施。经实践检验，该方法和措施对仪表回路的试验工作具有参考价值。 陕键词】仪表回路试验故障处理中图分类号：T H 7 0 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 9 - 9 1 4 X( 2 0 1 3 )0 8 - 3 1 5 - 0 2 随着计算机技术的迅猛发展，石化行业自动化程度越来越高，仪表测量趋于数字化、智能化、自动控制采用计算机控制系统 (如D C S、 E S D、P L C等 ),这使得自动控制更具高精度性、实时性和复杂性。 石油化工装置，特别是大型石化装置其仪表检测控制点多达上万、仪表回路多则几千。保证仪表回路连接正确、室内外仪表编号一一对应、 仪表测量精度和控制系统组态功能正确是仪表正常使用、发挥检测控制功能的前提。所以在仪表使用前，必须进行仪表回路试验 (俗称仪 表联校 )。

显示仪表部分的示值误差不应超过回路内各单元仪表允许基本误差平 方和的平方根值。 2、控制回路的试验方法：

仪表系统可由简单回路和复杂回路组成，在设计文件中，回路和回路中的仪表设备均标有由代号、符号和编号组成的位号，并有各回路的回路图。根据回路图并结合工程项目现场特点，可以合理安排仪表回路试验和系统试验计划，对试验进度和试验质量可以按照试验记录进行检查和控制。 常见仪表回路有检测回路、控制回路、开关量回路、脉冲回路、 报警系统及程序控制系统和联锁系统等。 一

、

回路试验应在系统投用前进行，试验前应具备下列条件

l、室内计算机控制系统及所用 U P S系统安装、接线、调试全部都合格完成； 2、回路中的仪表设备、装置和仪表线路、仪表管道安装完毕； 3、组成回路的各仪表的单台试验和校准已经完成； 4、仪表配线和配管经检查确认正确完整，配件附件齐全； 5、回路的电源、气源和液压源已能正常供

给并符合仪表运

二、仪表回路试验的质量要求 ( 1 )精度要求。仪表单校精度符合产品精度指标；回路试验误差值不应超过回路内各单元仪表允许基本误差平方和的平方根值。 ( 2 )符合性要求。仪表量程、调节阀作用方向 (风开或风关 )和开关量属性 (有源或无源 )符合设计要求。 ( 3 )对应性要求。室内计算机控制系统各通道的位号与现场仪表；显示读数值与现场仪表测量值一致。 ( 4 )功能性要求。计算机控制系统组态功能符合设计要求；控制方案和联锁逻辑符台工艺要求。

( 1 )控制器和执行器的作用方向应使整个控制回路构成负反馈， 符合设计规定，达到工艺生产控制目的。 ( 2 )通过控制器或操作站的输出向执行器发送控制信号，检查执行器执行机构的全行程动作方向和位置应正确，执行器带有定位器时应同时试验。 ( 3 )当控制器或操作站上有执行器的开度和起点、终点信号显示时，应同时进行检查和试验。 3、开关量回路的试验方法： 开关量有压力开关、温度开关、液位开关等开关量回路的高低报警试验，用压力开关、温度开关、液位开关相应的信号源加入高于 (或低于 )高报设定点 (或低报设定点 )的信号，室内计算机画面应显示高报 (或低报 )。 4、脉冲回路的试验方法： 脉冲量仪表主要有涡轮流量计、密度计等。 用脉冲信号源作为仪表输出信号，分别加入脉冲输出范围的 O、 2 5%、5 0%、7 5%、1 0 0%.室内计算机画面显示的仪表位号和读数值与现场仪表脉冲值对应的流量值或密度值一致。 5、报警系统的试验方法： ( 1 )系统中有报警信号的仪表设备，如各种检测报警开关、仪表的报警输出部件和接点，应根据设计文件规定的设定值进行整定。 ( 2 )在报警回路的信号发生端模拟输入信号，检查报警灯光、音响和屏幕显示应正确。报警点整定后宜在调节器件上加封记。 ( 3 )报警的消音、复位、确认和记录功能应正确。 6、程序控制系统和联锁系统的试验方法： ( 1 )程序控制系统和联锁系统有关装置的硬件和软件功能试验已经完成，系统相关的回路试验已经完成。 ( 2 )系统中的各有关仪表和部件的动作设定值，应根据设计文件 规定进行整定。 ( 3 )联锁点多、程序复杂的系统，可分项和分段进行试验后，再进行整体检查试验

。

三、各类回路试验方法 1、检测回路的试验方法： 通常检测回路有压力变送指示、差压变送指示、液位 (浮筒 )变送指示、温度变送 (热电偶式、热电阻式 )指示等。回路试验采用模拟工艺参数方式进行。 ( 1 )压力变送指示回路试验方法。用压力信号源给变送器的测量压室分别加入量程的 0、2 5%、5 0%、7 5%、1 0 0%压力信号，测量变送器的输出信号，同时室内计算机操作画面显示的仪表位号和压力值与现场仪表一致。 ( 2 )差压变送指示回路试验方法。用微压信号源给变送器的正压室 (负压室放空 )分别加入量程的 0、2 5%、5 0%、7 5%、1 0 0%压力信号，测量变送器的输出信号，同时室内计算机画面显示仪表位号和

( 4 )程序控制系统的试验应按程序设计的步骤逐步检查试验，其条件判定、逻辑关系、动作时间和输出状态等均应符合设计文件规定。 ( 5 )在进行系统功能试验时，可采用已经试验整定合格的仪表和检测报警开关的报警输出接点直接发出模拟条件信号。 ( 6 )系统试验中应与相关的专业配合，共同确认程序运行和联锁保护条件及功能的正确性，并对试验过程中相关设备和装置的运行状态和安全防护采取必要措施。

四、各类仪表回路校验常见故障及分析处理 1、T D C 3 0 0 0系统中，一个压力测量或流量测量回路由一个压力变送器或流量变送器与 D C S系统 I/ O卡一高电平输入卡 H L A I卡组成。 ( 1 )联校的步骤及校验方法如下： 首先检查线路有无接地及绝缘电阻；确认仪表的电源电压； 上电观察各仪表状态是否正常，无异常方可进行下一步；若有异常应马上停电； 用手操器检查变送器的量程、位号、通信方式等与设计文件是否致；如果是流量必须保证变送器或 D C S上对数据开方仅一次，不能重复开方或漏开方。 在加入压力信号之前应使仪表与设备、管道断开，保证所加压力信号不损失，同时在 D C S操作站上观察各个输入信号的显示值，并记录各个点的值，系统卸压后，仪表要指示实际真实情况，填写回路联校记录。 ( 2 )常见故障及处理方法： D C S操作站示值偏低，不能稳定且越来越低：主要是有泄漏点。 计算机无变化：检查组态点的正确性及通道的好坏。可以用万用表检查仪表输出电流

的正确性。 (下转第 3 1 6页) 一

读数值 (对差压式流量计，读数值分别为流量量程的 ( 0、 2 5%、 5 0%、 7 5%,1 0 0% )与现场仪表一致。

( 3 )液位 (浮简 )变送指示回路试验方法。对液位 (浮筒 )变送器分别加入量程 (非水测量介质，量程需换算 )的 0%、2 5%、5 0%、 7 5%、1 0 0%水位，测量变送器输出信号。同时室内计算机画面显示的仪表位号和液位值与现场仪表一致。 ( 4 )温度变送指示回路试验方法。用毫伏 (或电阻 )信号源给热电偶 (或热电阻 )温度变送器输入温度量程的 0、2 5%、5 0%、7 5%、 1 0 0%所对应的毫伏值 (或电阻值 ),测量变送器输出信号，同时室内计算机画面显示的仪表位号和温度值与现场仪表一致。 检测回路中的高低报警试验与回路试验同时进行 .用信号源加入高于 (或低于 )高报设定点 (或低报设定点 )的信号，室内计算机机画面应显示高报 (或低报 )。 在检测回路的信号输入端输入模拟被测变量的标准信号，回路的

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无功补偿 中图分类号：T M 7 6 1 一

电网节能的有效途径 陈芳

(秦皇岛港股份有限公司电力分公司 0 6 6 0 0 0 )

文献标识码：A

文章编号：1 0 0 9— 9 1 4 x( 2 0 1 3 ) 0 8— 3 1 6 - 0 1 4、造成电网中性点偏移，三相负荷分布不平衡，各相出力不均。 针对上述缺陷，为改善电压质量，满足系统的“无功”需求，降低损耗，建议采取如下措施：

、

港区供电系统基本情况介绍

电力是我港装卸生产的最主要动力，截至 2 0 1 1年底，我港年用电量已达 3 . 9 2亿千瓦时。伴随着港口生产规模的不断扩大，目前，我港已形成了一个以 4座 1 1 0 K V变电站 ( 1 1 0 K VI#、2#、3#、4#站)、2 座3 5 K V变电站 ( 3 5 K V1#、 2#站)为骨干枢纽、8 0多座 6 K V/ 1 0 K V配电所为节点的完善的、合理的供、配电网络 (目前，我港主变压器装机总容量为 2 9 2 M V A/ 1 2台，采用一用一备方式运行 ),为我港吞吐量不断跃上新台阶奠定

了坚实的动力保证。

三、具体改进措施 我公司从 2 0 0 6年开始，陆续对 3座 1 1 0 K V变电站 ( 1 1 0 K VI#、 3础 )和2座3 5 K V变电站 ( 3 5 K V l#、 站)的无功补偿装置 (电容器 )进行了技术更新改造，改造后各变电站无功补偿容量见下表： 序号变电站补偿容量备注 1 3 5 K V1#站 4 2 0 0 K V A R 2 3 5 K V2#站 3 6 0 0 K VA R 、

二、现状分析 由于我港的用电设备绝大部分是电动机负荷，约占全部用电负荷的9 o%左右，而电动机是感性负载，即电压、电流的相位相差 9 0度； 这样，电动机在运转时，就需要消耗一部分电能来建立“交变的磁场” 即“无功负荷”来维持电动机的正常运行。一般情况下，电动机的自 然功率因数约为 0 . 7 5。因此，每年就有相当一部分电能被消耗在“无功”需求上，造成了电能的白白浪费。 近几年来。随着煤~东扩、油港扩建、煤四预留、煤四扩容、煤五期等工程的陆续建成投产，我港用电负荷大量增加 (增加的用电设备大部分为电动机负载 ),而系统中的无功容量是有限的，加之原设计的无功补偿设备的补偿容量不足、设备老化、自动投切装置损坏等 原因，已不能满足系统的需求，因此，造成了有功电能被白白浪费在“无功”上，系统中“无功”不足的主要缺陷如下： 1、降低了变压器的供电能力。 按照目前全港 2 9 2 M V A的变压器装机容量、补偿前功率因数 0 . 8 8、 补偿后功率因数 0 . 9 3计算，变压器供电容量约降低 7 . 8 5 M V A,占变压器总装机容量的 2 . 6 9%。 2、降低了供电电压质量。 用电高峰期间，由于无功的大量增加，导致一些 6/ 1 0 K V供电线路的末端电压下降 1 0%左右，造成高压电动机等用电设备不能正常启动 (使用 ),影响装卸生产。 3、增加了变压器及供电线路的功率和电能损耗。

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1 1 0 K VI#站 1 1 0 K V 2#站

1 0 8 0 o K VA R 1 2 6 0 0 K VA R

5 6

1 1 O K V 3#站 1 1 0 K V 4#站

1 0 8 O O KV A R 1 6 8 0 O KV A R

合计：补偿容量 5 8 8 0 0 K V A R,占已投入运行变压器容量 2 0 . 1 4%。

R V C/ R V T自动无功补偿控制器等新技术、设备，有效地提高了系统的 功率因数，改善了电压质量，补偿后降损节能效果如下： 1、提高了变压器的供电能力。 以全港已投入运行的变压器容量 2 9 2 M V A计算，投入无功补偿装置后， 系统的平均功率因数由0 . 8 8提高到0 . 9 3,则增加变压器供电容量 7 . 8 5 M V A, 有效地提供了变压器利用率，缓解了供电紧张的局面，为J顺利完成“迎峰度夏”、“冬季保电”、‘‘抢运电煤”等工作，发挥了较好的作用。 2、提高了供电电压质量。 在用电高峰期间，补偿后和补偿前电压比较，供电线路的末端电压下降范围在+, _ 7%以内，电压质量明显好转，基本杜绝了因“低电压” 造成的高压电动机不能正常启动现象，保证了港口的正常装卸生产。 3、降低了线路中的电流，减少了线路和变压器的损耗。 4、改善了电网布局，提高了系统安全性。 总之，无功补偿装置投入运行以来，有效地改善了系统电压质量， 提高了功率因数，基本满足了系统无功补偿的需要，保证了变电站的安全运行，为港口生产任务的完成奠定了可靠的技术保障。 在D E S系统操作站上调出对应的调节器细目画面，首先把调节器的输出方式调到手动方式，在 D E S系统操作站上给出输出信号的 0、 2 5%、5 0%、7 5%、1 0 0%,测量现场调节阀电气转换器的输出信号分别为0 . 0 2 Mp a、0 . 0 4 Mp a、0 . 0 6 Mp a、0 . 0 8 Mp a、0 . 1 Mp a,同时观察调节阀(连同阀门定位器 )动作行程。对应 D C S系统操作站上的输出值检查调节阀的开度和行程是否与 D E S系统操作站上一致。当符合设计文件要求并满足工艺要求时，方可把调节阀投自动。 在自动状态下，通过改变测量值和给定值的方法判断调节器的正反作用是否符合设计文件的要求和工艺条件的要求，同时通过改变 P、 I、 D参数的方法提高调节阀的灵敏度。 ( 2 )常见故障： 调节阀行程不够：仪表风风压不足或定位器漂移。 调节阀不动作：无仪表风或定位器气路堵塞，或用万用表检查线路的电流值判断故障。

由于供电电压低，线路中的电流大幅度增加，不但增加了变压器和线路的电能损耗；而且，由于长期的较大电流的影响，电动机等用电设备

的绝缘降低，久而久之易造成电动机损坏。 (上接第 3 1 5页)

2、热电偶输入回路与 T D C 3 0 0 0形成一个温度回路时，采用多路小信号采集输入卡 L L M U X,联校的步骤及校验方法如下： ( 1 )检查线路有无接地及绝缘电阻； 针对不同型号的热电偶查出相应的室温补偿值； 结合 D C S上的仪表量程给出各点的补偿后的信号值；如果有温度信号发生器也可以直接给出各点的温度值； 记录 D C S各点显示值，系统恢复接线后，仪表要指示实际真实值， 并填写回路联校记录。 ( 2)常见故障：

D C S操作站示值偏差过大：线路虚接、回路电阻过大或电缆型号与设计不一致； D C S无显示：检查 D C S通道的正确与否，是否有损坏现象。 3、热电阻输入回路与 T DC 3 0 0 0形成一个温度回路时，采用多路小信号采集输入卡 L L M U X,联校的步骤及校验方法如下： ( 1 )检查线路有无接地及绝缘电阻； 针对不同型号的热电阻查出 D C S上的仪表量程各点的电阻值；如果有温度信号发生器也可以直接给出各点的温度值；并加相应的电阻值； 记录 D C S各点显示值，系统恢复接线后，仪表要指示实际真实值， 并填写回路联校记录。 ( 2)常见故障： D E S操作站示值偏差过大：线路虚接、回路电阻过大； D C S无显示：检查 D C S通道的正确与否，是否有损坏现象。 4、在 D C S操作站上一个调节回路中的调节阀联校的步骤及校验方法如下： ( 1 )首先应检查回路中线路有无接地及绝缘电阻及调节阀定位器的线圈电阻的电阻值。

结束语 回路试验应根据现场隋况和回路的复杂程度，按回路位号和信号类型合理安排。同时应作好试验记录。仪表回路试验是装置开车前的联动检查，是对现场仪表的状态、特性以及计算机控制系统组态功能的全面榆查和确认。常见故障及处理是笔者多年来参与辽化及国内多套装置仪表回路试验工作的总结，对进行仪表回路试验工作具有参考价值。本文对仪表回路校验方法及问题处理的阐述，旨在为广大仪表工程施工及维护人员更好地使用和掌握它，希望能对大家提供一些借鉴和帮助。

参考文献： 【 1 1中华人民共和国国家标准. G B 5 0 0 9 3— 2 0 0 2 .自动化仪表工程施工 及验收规范[ 2】中华人民共和

国国家标准 . G B S 0 1 3 1 - 2 0 0 7 .自动化仪表工程施工质量验收规范

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