利用DeltaV系统的诊断和组态功能提高仪表联锁的可靠性

朱 杰 邸佩英

(中国石油兰州石化公司设备维修公司，兰州 730060)

仪表联锁保护是指在生产过程中，当过程值满足一定条件时，相应地执行机构动作，或自动启用备用系统，或进行安全停车，以保证工艺参数在可控范围内，和生产的安全进行。由此可见，联锁保护系统既要能在联锁条件下执行准确、迅速地联锁动作，又要能在正常工况下不影响生产装置的正常运行。但在联锁回路中，参与联锁的一次仪表信号线的虚接、短路，操作或维护人员的误操作以及现场存在的信号干扰等，都可能使联锁发生误动作，给企业带来不必要的经济损失和安全隐患。如果能在不影响联锁回路正确动作的前提下，避免联锁误动作，就可以大幅提高联锁保护系统的可靠性了。解决仪表联锁误动作的方法有很多，最常见的是采用冗余技术(如三取二表决)，采用这种方案能有效避免由于测量回路故障引发的联锁误动作，但需要增加设备和额外的投资。在此，笔者利用利用DeltaV系统丰富的诊断和组态功能达到了相同的目的。

1 应用实例与解决方案①

图1是笔者在仪表维护过程中截取的某测温回路的历史趋势。可以看出，温度测量值在正常值与满量程之间剧烈波动(后经检查是现场振动导致补偿导线虚接引起的)。若测温回路参与联锁，必然会使联锁保护回路误动作。为了防止联锁误动作，需要过滤错误信号，同时必须在操作员监控画面上显示报警，提示仪表维护人员及时排除故障。

图1 某测温回路历史趋势

利用DeltaV系统的诊断和组态功能来解决联锁系统的误动作。在DeltaV功能块级别参数中，过程值的ST值表示过程值状态。若DeltaV诊断系统认定测量值状态正常，则PV.ST值为128。当数据或模块状态非正常时(ST值小于128)，在联锁动作之前切除联锁，先避免误动作。在仪表人员处理故障后，ST值恢复为正常值，联锁投用。同时，为了确保生产和设备的安全，若操作人员认为出现仪表故障必须进行联锁动作，也可选择仪表故障不切除联锁。

假设有一低压联锁回路逻辑，当压力低于100kPa时联锁停泵。联锁逻辑改进前程序执行过程为(图2)：现场变送器检测信号经模拟量输入通道进入PI101模块进行运算，过程值(PV.CV值)被MTR01模块中的CND(条件块)调用，若条件块被使能(Disable参数值为0)且过程值满足联锁条件则输出值为1，DC块输出停止信号，联锁动作；若条件块未被使能或不满足联锁条件，则输出值为0，不联锁。

图2 PI101与MTR101联锁回路数据流

2 改造方法与实现过程

2.1 添加模块

为了避免联锁误动作，笔者把控制方案做了

如下改进(图3)：在PI101模块下添加一个ACTION块，作用是当诊断系统判定测量值坏(PV.ST<128)时，将MTR01模块中的条件块Disable参数赋值成1，即切除联锁。这时即使测量值(此时测量值为假值)达到联锁值，由于Disable参数值为1，条件块也不会发出1信号使DC块输出联锁信号。同时，由于Disable参数的赋值必须在联锁动作前发生，还需让PI101模块的扫描周期小于MTR01的扫描周期(测试时扫描周期分别为100ms和1s)，这样就避免了联锁误动作。为了确保安全，还需在监控画面提示仪表故障且联锁被切除，并让操作人员选择是否继续切除联锁，选择是则不停机；选否则联锁动作停机。需要注意的是，仪表故障处理后必须及时投用联锁。

图3 添加模块后PI101与MTR101联锁回路数据流

经过测试，这种方案取得了令人比较满意的效果。但一些由于仪表原因引发的测量值不准有时不会被监测和诊断。这时联锁误动作仍会发生，由此，笔者提出第二种方案。

2.2 利用DeltaV组态工具

众所周知，一些被测变量由于存在容量滞后，不可能发生突变(如温度参数、液位参数)。若这类参数参与联锁，当过程值在短时间内发生急剧变化时，可以肯定是测量回路的某一环节存在问题，这时可以考虑DCS系统自动切除联锁。笔者以某温度高联锁回路进行说明，原逻辑为TI101温度高于90℃，MTR01停机。

改进前联锁程序执行过程与上例雷同，不再赘述。改进方案如图4所示：在TI101模块下添加一个ACTION块，作用是检测相邻两个扫描周期(测试时扫描周期为100ms)内测量值的差值，当差值大于20℃时，将MTR01模块下的条件块Disable参数赋值成1，即切除联锁。T101模块的扫描周期小于MTR01扫描周期。DCS仍需组态报警提示，还需组态给操作人员选择是否继续切除联锁的软开关。

图4 利用DeltaV组态工具改进后TI101与MTR101联锁回路数据流

这种方法的缺点在于仅适用于存在滞后不可能突变的被测变量，对于可能急剧变化的过程量(如压力)则不能使用，否则可能导致联锁不动作的严重后果，危及生产安全。

3 结束语

仪表联锁保护系统对装置的安全生产至关重要，其可靠与否直接关系到工作人员和设备的安全，对仪表联锁回路的任何改动都应慎之又慎。笔者所述改进方案虽然在测试中取得了成功，并在最大限度地避免联锁误动作的同时保证了安全生产，但是方案的实际投用还需要具体到每一联锁回路进行充分的研究和论证。