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化工工藝設(shè)施安全聯(lián)鎖有效性評價探討

文檔作者：牛星鋼李群芬文檔來源：安全管理網(wǎng)四川源匯安全評價事務(wù)有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 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)鎖有效性評價探討 35
化工工藝設(shè)施安全聯(lián)鎖有效性評價探討
牛星鋼 李群芬四川源匯安全評價事務(wù)有限公司成都610041
摘要 探討化工工藝設(shè)施安全聯(lián)鎖有效性評價的程序和主要內(nèi)容，介紹在安全驗收評價中開展安全
聯(lián)鎖有效性評價，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)鎖有效性評價
在化工生產(chǎn)中，工藝設(shè)施安全聯(lián)鎖主要在
DCS控制下得以實現(xiàn)，對化工建設(shè)項目安全聯(lián)鎖
裝置進行安全驗收評價主要是對DCS有效性進
行評價，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
雜、動作迅速、靈敏度高、電子元件和軟件較多
的特點，是計算機軟件與設(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。如何對工藝設(shè)施安全聯(lián)鎖的有效性
進行評價，是化工建設(shè)項目安全驗收評價需要研
究的重要課題。
1 基本原理與作用
1．1 基本原理
只有當安全裝置所有啟動條件均滿足時，設(shè)
備方可啟動，否則設(shè)備均不啟動，設(shè)備的危險部
位停止運動時，安全裝置才能開啟。聯(lián)鎖裝置可
以通過機械的、電子、電氣的或液壓、氣動的或
組合的方法使設(shè)備的操縱機構(gòu)相互聯(lián)鎖或操縱機
構(gòu)與電源開關(guān)或閥門直接聯(lián)鎖。
目前小型化工生產(chǎn)企業(yè)，產(chǎn)品及工藝危險性
不大的化工裝置，一般安全聯(lián)瑣系統(tǒng)在DCS中
實現(xiàn)。大型化工裝置均獨立設(shè)置DCS進行工藝
條件控制，對于系統(tǒng)實現(xiàn)重要安全聯(lián)瑣功能和緊
急停車功能(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。
根據(jù)國際化工安全系統(tǒng)標準的原則，安全系
統(tǒng)應(yīng)與過程控制系統(tǒng)分開，獨立設(shè)置，近年來迅
速推出了專用的ESD和SIS，它完全獨立于DCS
控制系統(tǒng)之外，且安全級別高于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
程控制之上，是純粹的安全保護系統(tǒng)。ESD和
SIS系統(tǒng)永遠在線工作，當系統(tǒng)參數(shù)處于緊急情
況時，系統(tǒng)發(fā)出保護信號，ESD和SIS使保護范
圍內(nèi)的裝置能夠及時做出響應(yīng)，從而使系統(tǒng)能夠
在事故狀態(tài)下安全停車。
1．2 主要作用
安全聯(lián)鎖裝置的特點主要體現(xiàn)在“聯(lián)鎖”
上，它表示既有關(guān)系，又相互制約(互鎖)的
兩種運動或兩種操縱動作的協(xié)調(diào)動作，實現(xiàn)安全
控制。它是各類設(shè)備用得最多、最理想的一種安
全裝置，其主要作用為：
(1)防止同時接通兩個或兩個以上相互干
擾的運動。
(2)防止幾個運動同時傳動某一個執(zhí)行部
件。
(3)防止顛倒順序動作，即不允許前一個
動作尚未完成，下一個動作已經(jīng)開始。
(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、流量的超過設(shè)定值時，實現(xiàn)安全聯(lián)
鎖。
(6)工藝設(shè)施設(shè)備在故障狀態(tài)下，通過聯(lián)
鎖達到安全停車。
2 有效性評價
工藝設(shè)施安全聯(lián)鎖有效性評價的主要內(nèi)容可
牛星鋼：高級研究員，高級工程師。2000年畢業(yè)于香港商學院獲工商管理碩士?，F(xiàn)從事安全管理、安全工程技術(shù)和安全評價
工作。聯(lián)系電話：(028)85596006。
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CHEMICAL ENGINEERING DESIGN 化工設(shè)計2008，l8(1)
從系統(tǒng)設(shè)計、設(shè)施匹配、安全控制措施、安裝調(diào)
試及試運行等多方面進行。
2．1 系統(tǒng)設(shè)計
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行。
(2)所配套的設(shè)施設(shè)備應(yīng)滿足工藝所需的
負荷、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、參數(shù)設(shè)定、冗余設(shè)定、信
息傳導與連接、記憶儲存、故障查詢與排除、自
動修正與補償、訊號或符號的輸人功能軟件性能
與工藝參數(shù)要科學合理。
(4)工藝過程輸入、輸出與安全聯(lián)鎖回路
匹配中的測量元件、執(zhí)行元件的對稱設(shè)計，是增
強安全聯(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、調(diào)節(jié)和順序控制功能及設(shè)
備運行監(jiān)視、聯(lián)鎖保護等功能，反饋控制功能的
最大能力(輸入輸出的種類、數(shù)量、邏輯運算
能力、順序步驟，執(zhí)行周期)，過程控制語言能
力，軟件控制的科學性和安全性要達到前沿技術(shù)
要求。
2．1．3 警示功能
模擬輸入、輸出信號報警(絕對報警、變
化率報警)，數(shù)字輸入、輸出信號報警，儀表停
用(校驗、停掃描)報警，系統(tǒng)部件(卡件、
網(wǎng)絡(luò))故障報警，相鄰報警時間分辨率，報警
管理功能(如歷史查詢過濾、報警組設(shè)置、報
警點組的優(yōu)先級、報警抑制功能等)要及時、
準確和靈活，故障查詢與排除、系統(tǒng)自動修正與
補償要科學有效。
2．1．4 操作安全
操作權(quán)限口令詢問功能，工程師、操作員鑰
匙鍵功能，MAN／AUT／CAS切換無擾動功能，冗
余設(shè)計的冗余范圍、元件級冗余、部件級冗余、
子系統(tǒng)冗余和系統(tǒng)冗余要安全有效。
2．1．5 信息采集、傳輸和存儲功能
模擬輸入信號的掃描時間，數(shù)字信號的掃描
時間，歷史數(shù)據(jù)存儲(包括調(diào)整趨勢、歷史趨
勢)的種類、點數(shù)和周期，輸人信號或符號的
識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，系統(tǒng)擴展方便，新老產(chǎn)品的兼容
性，與上位機通信接口及軟件的實用性，與其它
機種的通信(開放性)。系統(tǒng)功能要求是根據(jù)系
統(tǒng)目標結(jié)合具體內(nèi)容確定的。
2．1．7 終端顯示
CRT尺寸、顏色，畫面刷新時間，畫面種類
與數(shù)量。顯示畫面包括總貌畫面、流程圖畫面、
控制分組畫面、調(diào)整畫面、趨勢畫面、過程報警
畫面、系統(tǒng)報警畫面、系統(tǒng)狀態(tài)畫面、操作日志
畫面、歷史查詢畫面等，在多個窗口、畫面拉
伸、重疊、切換顯示，漢字及符號命令以及觸屏
功能要靈活有效。
2．1．8 記憶儲存
軟件中應(yīng)要求對計算機所采集的信息進行記
憶儲存，并方便拷貝和自動生成報表，包括即時
報表、定時報表功能(時報、班報、日報、月
報、年報)，報警匯總記錄，操作記錄報表等要
具備打印功能。
2．1．9 系統(tǒng)冗余冗錯
為了提高化工生產(chǎn)裝置(設(shè)備)的可靠性
和效率，有時在系統(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)
生故障時能保證正確地執(zhí)行其功能。冗余是一個
儲備或備用問題。冗余分類有多種，按工作特點
分有熱儲備與冷儲備，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冗
余、部件級冗余、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)鎖裝置主要由計算機軟件與硬件合理
匹配來完成工藝及控制參數(shù)設(shè)定和命令執(zhí)行的運
行過程，最終達到安全控制的目的。對軟件之外
的終端顯示、傳輸連接、聲光報警、人工復位、
故障排除等硬件設(shè)施與軟件匹配的合理性，對系
統(tǒng)配置的以下幾個方面進行評價，分析確認其合
理性、科學性、有效性，安全性和穩(wěn)定性要能夠
達到目標要求。
2．2．1 系統(tǒng)使用環(huán)境
在運用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)鎖有效性評價探討 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點統(tǒng)計
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
需考慮進入控制站。I／0卡件種類和數(shù)量按I／0
點統(tǒng)計表的數(shù)量確定。機柜具有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
準掃描周期估計系統(tǒng)負荷滿足DCS具體要求，
考慮現(xiàn)場變送器供電制式與DCS的關(guān)聯(lián)。
2．2．4 監(jiān)視站
對于有監(jiān)視站的系統(tǒng)，考慮僅需要監(jiān)視的點
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)確定操作站的臺數(shù)。最低限度要配兩
臺帶電腦設(shè)備的主操作站，打印機的臺數(shù)應(yīng)滿足
報警、報表及拷貝的需要，但報警和報表用的打
印機必須分開。
2．2．6 輔助操作臺
安裝閃光報警器、指示儀、手操器、開關(guān)按
鈕、指示燈、端子排、空開和電話等。
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、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)電源和輔助機柜
UPS不問斷電源容量比DCS系統(tǒng)所需容量
高40％，并保證電網(wǎng)停電時能繼續(xù)供電30min。
按現(xiàn)場危險場所劃分，推薦安全柵型號。
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)危險因素
(1)DCS控制系統(tǒng)斷電、危險因素存在的
部位是UPS電源。
(2)儀表損壞將導致系統(tǒng)的非正常運行。
(3)控制站失靈和電氣聯(lián)鎖失效將導致系
統(tǒng)的非正常停機。
(4)電腦、軟件、終端顯示、信號傳輸故
障危險因素存在的部位是模塊、程序及傳輸線
路。
(5)執(zhí)行機構(gòu)損壞將導致控制失靈，危險
因素存在的部位是現(xiàn)場的檢測儀表。
(6)對于有毒和高溫、高壓設(shè)備，可能導
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，
針對主要危險因素制定相應(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)顯示畫面，
確認控制站OK，在另一操作臺上調(diào)入該控制站
內(nèi)的某一位號，送4—20mA信號于該位號，記
錄測量值(PV)、給定值(sP)和輸出值
(OP)。
(2)控制站電源開關(guān)置于“OFF” 狀態(tài)。
確認冗余的控制站自動投入控制運行，PV、sP
和OP值不變。
(3)系統(tǒng)中過程控制輸入、輸出不少于幾
千點，操作站、回路配置不對稱，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，安全控制效
果將受到嚴重削減。
(4)主控制站電源開關(guān)回復“ON” 狀態(tài)，
再確認PV、sP和OP值不變。
(5)重復以上步驟檢測冗余控制站。
2．3．3 儀表損壞
(1)把好儀表人口關(guān)， “三證”齊全方可
使用?！叭C”包括生產(chǎn)許可證、出廠的合格證
及化驗單、實驗報告等。
(2)定期檢查、校驗強制性檢測的儀表運
行狀況，以避免儀表失靈。
(3)對于重要聯(lián)鎖保護系統(tǒng)開關(guān)量儀表的
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間不宜超過
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38 CHEMICAL ENGINEERING DESIGN 化工設(shè)計2008
，18(1)
兩個月。
(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、儀表說明書、檢修校驗記錄、流量計算數(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(包括孔板和調(diào)節(jié)閥的計算)安裝和檢
修資料。
(6)當在線儀表發(fā)生損壞時，DCS控制系
統(tǒng)應(yīng)能及時地顯示報警，必要時，可啟動聯(lián)鎖保
護系統(tǒng)按規(guī)定要求動作，以確保工藝裝置的安全
生產(chǎn)或事故狀態(tài)下安全停機。
2．3．4 電氣聯(lián)鎖失效
聯(lián)鎖保護系統(tǒng)邏輯設(shè)計原則必須滿足工藝裝
置的安全運行，在發(fā)生異常情況時發(fā)揮作用，使
聯(lián)鎖保護系統(tǒng)按規(guī)定要求動作，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。
按照試驗順序，電氣安全聯(lián)鎖裝置可按手動
聯(lián)鎖試驗、自動聯(lián)鎖試驗、機組聯(lián)鎖試驗來進行。
(1)手動聯(lián)鎖試驗：對整個邏輯回路所包含
的現(xiàn)場輸入點，采用模擬現(xiàn)場條件的辦法，每次
只選擇一個能直接影響控制輸出接點狀態(tài)的輸入
點進行測試，而短接或斷開回路中其他相關(guān)現(xiàn)場
輸入接人點。分別使測試點短接或斷開，來檢驗
輸出接點的動作要滿足設(shè)計的聯(lián)鎖功能，然后對
能影響這一輸出接點狀態(tài)的所有輸入點逐一進行
檢查，以檢驗整個邏輯回路要求的機械設(shè)備和閥
門開停(啟閉)動作信號、動作時間等要符合設(shè)
計要求，試驗完畢恢復接線。
(2)自動聯(lián)鎖試驗：由工藝操作人員現(xiàn)場配
合模擬生產(chǎn)現(xiàn)場，待儀表各固路投入正常運行后，
按照邏輯圖在現(xiàn)場逐項進行事故模擬，檢查現(xiàn)場
機械設(shè)備和閥門開停(啟閉)動作、動作時間、
控制室內(nèi)顯示的狀態(tài)和聲光信號等要滿足工藝要
求即機泵自動開停、閥門的自動聯(lián)鎖試驗。
(3)機組連鎖試驗：機組聯(lián)鎖保護系統(tǒng)應(yīng)在
潤滑油、密封油系統(tǒng)正常運行的情況下進行試驗
機組啟動、停車試驗時，應(yīng)切斷電動機的供電線
路，采用接觸器的吸合與釋放模擬機組的啟動、
運行、停車并應(yīng)滿足要求：①所有啟動條件均滿
足時，機器方可啟動；②任一條件不滿足時，機
器均不啟動；③在運行中，某一條件超過停車設(shè)
定值，應(yīng)立即停車；④啟動、運行、停車時的音
響、燈光應(yīng)符合設(shè)計要求。
DCS控制系統(tǒng)的主要危險因素是控制系統(tǒng)本
身產(chǎn)生的，只有通過對DCS控制系統(tǒng)全面的安全
檢查、安全試驗來解決。
2．4 安裝調(diào)試及運行
2．4．1 安裝
(1)系統(tǒng)安裝工作包括：臺柜就位、設(shè)備
(主機、監(jiān)視器、打印機等)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
行。在冬季安裝時應(yīng)注意從庫房到機房的溫度變
化梯度符合系統(tǒng)的要求，機房可采取逐漸提高溫
度的措施來達到要求。
(3)當安裝工作結(jié)束后，需派工程師到現(xiàn)場
進行檢查和通電，然后可以按調(diào)試方案進行系統(tǒng)
調(diào)試工作。
(4)對隱蔽工程在完工前，應(yīng)進行詳細記錄
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)的邏輯功能確認應(yīng)使用編程器測試
(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，以確認系統(tǒng)的
邏輯功能，緊急停車邏輯(簡稱ESI邏輯)試驗
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盤的手動開關(guān)、報警系統(tǒng)要正確實現(xiàn)邏
輯運算控制。
2．4．3 現(xiàn)場儀表的安全
現(xiàn)場儀表必須測量靈敏，控制可靠。
(1)全套儀表(包括測量元件、引線、調(diào)
節(jié)閥附件等)安裝正確，管線橫平，豎直，無滲
漏，導線排列整齊，信號線無干擾，符合相應(yīng)要
求。
(2)全套儀表整體整潔，零部件完整無缺，
無嚴重損壞銹蝕。
(3)儀表刻度清晰、鮮明，記錄、打印清
晰。
(4)儀表的測量系統(tǒng)靈敏度不得低于允許
值。
(5)指標誤差符合相應(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)鎖有效性評價探討 39
表說明書，檢修校驗記錄、流量計算數(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
(包括孔板和調(diào)節(jié)閥的計算)安裝和檢修資料。
2．4．4 系統(tǒng)安全試驗
DCS控制系統(tǒng)的安全試驗是指對整個裝置控
制力的檢測，應(yīng)按照檢測系統(tǒng)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)、報警
系統(tǒng)、聯(lián)鎖保護系統(tǒng)、冗余系統(tǒng)、I／O系統(tǒng)和回
路系統(tǒng)分別進行安全調(diào)試，達到具備試車的條件。
(1)檢測系統(tǒng)：結(jié)合儀表單校方法，在檢
測系統(tǒng)的信號發(fā)生端輸人模擬信號(比如，熱
電偶溫度計從現(xiàn)場加mV信號；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)，在操作站的CRT
顯示屏上檢查PV值，計算系統(tǒng)誤差，其誤差值
不應(yīng)超過系統(tǒng)內(nèi)各單元儀表允許基本誤差的平方
和平方根值。
帶報警點的檢測系統(tǒng)同時應(yīng)在操作站CRT
顯示屏上對報警功能進行檢查，增大或減小輸人
信號，確認報警值與設(shè)計值要相符，報警動作正
常，報警笛響，以及報警總貌畫面上有報警信息
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)定到手動狀態(tài)，用手動方式輸出4
～ 20mA信號，檢查現(xiàn)場執(zhí)行器從始點到終點的
全行程動作及回訊器動作應(yīng)良好，同時確認流程
圖畫面上相應(yīng)閥的顏色發(fā)生變化，控制系統(tǒng)則用
手動操作系統(tǒng)的輸出信號進行上述檢查。
(3)報警狀態(tài)：系統(tǒng)中的信號輸人元件，
如壓力開關(guān)、溫度開關(guān)、液位開關(guān)及各種儀表的
附加報警器，應(yīng)根據(jù)設(shè)計提供的設(shè)定值進行參數(shù)
設(shè)定，沒有設(shè)計認可，設(shè)定值不得隨意改變。根
據(jù)線路原理圖，提供系統(tǒng)的動作狀態(tài)表，在全部
線路接通的情況下，逐點輸人測量信號，在操作
站的CRT顯示屏上相應(yīng)符號的PV狀態(tài)應(yīng)與輸人
的信號相符，同時確認報警笛響及報警總貌畫面
上有報警信息顯示。
(4)聯(lián)鎖保護系統(tǒng)：安全聯(lián)鎖保護系統(tǒng)的
安全實驗檢查主要從單機實驗、聯(lián)機實驗、冗余
冗錯實驗中確認聯(lián)鎖保護安全有效。
(5)網(wǎng)絡(luò)通訊電纜冗余：①在系統(tǒng)狀態(tài)顯
示畫面上，確認網(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顏色同時變成黃色，且
不影響網(wǎng)絡(luò)通道正常運行；③恢復網(wǎng)絡(luò)通道的A
電纜，待A電纜顏色變綠時，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
制站細目顯示畫面，確認全部I／O卡件狀態(tài)OK。
在另一個操作站上調(diào)出該卡件含有某一位號，輸
人4～20mA信號給該位號，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PV、SP、OP值保持不變；③重復
上述步驟檢測冗余的I／O卡件要安全有效。
(7)I／O系統(tǒng)：①對于模擬I／O信號應(yīng)從
現(xiàn)場加實際的0％ 、50％ 、100％ 模擬信號，觀
察監(jiān)視器上要有對應(yīng)的0％ 、50％ 、100％ 量程
變化，或者在操作站上強制輸出0％、50％、
100％ ，觀察現(xiàn)場是否有對應(yīng)的4mA、12mA、
20mA變化；②對于數(shù)字I／O信號，應(yīng)從現(xiàn)場加
實際的閉合、斷開信號，觀察監(jiān)視器上要有對應(yīng)
的狀態(tài)改變，或者在操作站上強制輸出ON、
OFF信號，觀察現(xiàn)場要有對應(yīng)的閉合、斷開變
化，并與設(shè)計和安全生產(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)，且動態(tài)顯示只能顯示一個
畫面或過程的一部分，在緊急情況下很難及時解
決安全問題。由于DCS控制系統(tǒng)處理信息多，
通訊系統(tǒng)復雜，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)性越來越
強，而且也囊括了PLC控制功能，從幾個、十
幾個回路的小系統(tǒng)到幾百個、幾千個回路的大系
統(tǒng)都可以實現(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)濟合理，回路系統(tǒng)的安全實驗檢查在實際
工作中，應(yīng)慎重嚴肅地進行理論分析和實踐探
討。
2．4．5 DCS單機調(diào)試和系統(tǒng)調(diào)試
(1)硬件調(diào)試檢查和單機調(diào)試：各設(shè)備通
診斷程序，標準功能測試，電源卡的電壓測量和
檢查，I／O卡件的零點、量程及精度調(diào)試檢查，
信號調(diào)整卡的零點、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)標準功能，包
括通信、顯示、打印等。用戶畫面的檢查，自動
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CHEMICAL ENGINEERING DESIGN
格式報表檢查，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)場的聯(lián)調(diào)
儀表輸人信號聯(lián)調(diào)，DCS輸出與執(zhí)行機構(gòu)的
聯(lián)調(diào)，現(xiàn)場聯(lián)鎖功能的聯(lián)調(diào)，順控功能的聯(lián)調(diào)。
調(diào)試是一個科學細致、嚴謹?shù)墓ぷ?，是系統(tǒng)
投運的可靠保證，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、驗收人的簽字，復雜的聯(lián)鎖保護、順控功能
要有工藝負責人簽字。
2．4．7 72h穩(wěn)定性運行
考核時間最好選在工藝裝置正常運行后開
始，一般為72h。保證值規(guī)定如下：計算機模件
的開工率為99．95％ ，DCS的開工率為99．99％ 。
開工率= (考核時間一事故時間)／考核時間
通過運行記錄對其穩(wěn)定性進行評價。
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)場情況，在處理該儀
表其他問題時，誤碰了聯(lián)鎖接點，或處理其他儀
表問題時，誤動了聯(lián)鎖儀表，造成被迫停車。
(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，某裝置開工時，認為不掛
聯(lián)鎖也能順利開工，一再向反應(yīng)器內(nèi)加氧氣也不
發(fā)生反應(yīng)，正在判斷氧表不準還是氧氣未加夠
時，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)問題不及時處理，如某廠加熱爐
溫度、流量儀表指示失靈，未及時調(diào)校，直至爐
管嚴重結(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，誤碰電路引起接地、短路，導致聯(lián)鎖誤
動，甚至燒壞設(shè)備。
(5)給記錄儀加注墨水時，如手指不慎碰
到滑線，產(chǎn)生假信號，誤啟動聯(lián)鎖儀表。
2．4．9 人員技能檢查評價
在DCS的硬件、軟件和使用環(huán)境確定之后，
人員培訓是DCS能否用好的關(guān)鍵工作，它包括
以下幾個方面：
(1)系統(tǒng)工程師的培訓：一套DCS必須至
少培養(yǎng)一名系統(tǒng)工程師，全面負責系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)導
工作和項目經(jīng)理所擔負的組織工作，并應(yīng)對DCS
系統(tǒng)有全面了解。
(2)組態(tài)設(shè)計、組態(tài)生成軟件工程師的培
訓：DCS最好應(yīng)用軟件由用戶自己做或參與做，
賣方作技術(shù)指導。這樣培訓效果最好，同時是今
后系統(tǒng)應(yīng)用軟件的完善、修改和繼續(xù)開發(fā)的先決
條件，一般由設(shè)計人員和廠方用戶(儀表自控、
工藝人員)同時派工程師培訓，而且應(yīng)以廠方
為主。
(3)上位機及DCS接口軟硬件工程師的培
訓：若DCS配置上位機或MES系統(tǒng)應(yīng)單獨培訓，
人員可從企業(yè)信息中心、生產(chǎn)調(diào)度管理、計算機
人員中挑選。
(4)硬件維護工程師的培訓：現(xiàn)代DCS硬
件維護大部分為板級或模塊維護，而且系統(tǒng)有診
斷功能，所以硬件維護人員一般不單獨培訓，而
是在軟件工程師中有人側(cè)重培訓即可。
(5)操作人員、車間主任及有關(guān)領(lǐng)導人員
的培訓：操作人員、車間主任及有關(guān)領(lǐng)導人員的
培訓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，
這是對人員檢查評價的主要方面。
3 評價結(jié)論
經(jīng)過對系統(tǒng)安全聯(lián)鎖裝置從以上幾個方面進
行符合性檢查和分析評價，確認化工工藝設(shè)施安
全聯(lián)鎖系統(tǒng)安全有效，應(yīng)從幾個方面進行界定：
①工藝參數(shù)設(shè)計要科學合理；②選用軟件功能要
滿足設(shè)計要求；③硬件設(shè)施匹配要能保障軟件及
控制運行需要；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、運行要
穩(wěn)定；⑥軟、硬件失效性分析及故障查詢與排
除、自動修正與補償要達到冗余冗錯的設(shè)計要
求；⑦系統(tǒng)操作人員技能要達到崗位安全操作規(guī)
程要求；⑧系統(tǒng)安全生產(chǎn)的穩(wěn)定性運行要得到有
效驗證。
綜合以上幾個方面的評價結(jié)果，確認系統(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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