冶金工廠自動化儀表調(diào)試(debugging for automatic instruments in metaIlurgicaI pIant)

應(yīng)用合格的測試儀器、儀表對已安裝好的自動化儀表單體和系統(tǒng)在通電、通氣、通液的條件下進行常規(guī)性測試檢查、示值校驗、功能試驗、參數(shù)整定和投入運行的全部作業(yè)過程。

冶金工廠自動化儀表作為冶金工藝過程信息獲取、轉(zhuǎn)換、顯示、傳遞、處理、執(zhí)行的技術(shù)工具，是冶金生產(chǎn)自動化系統(tǒng)工程的重要組成部分，它經(jīng)歷了基地式儀表、單元組合式儀表和組裝式儀表三個階段，現(xiàn)已發(fā)展到以微型計算機為中心的集散型儀表。儀表的種類從單一的熱工計量儀表擴展到機械量、電工量、成分量儀表。儀表控制系統(tǒng)從單變量發(fā)展到多變量，從比例、積分、微分調(diào)節(jié)規(guī)律發(fā)展到特殊調(diào)節(jié)規(guī)律或采用模糊數(shù)學(xué)逼近進行調(diào)節(jié)，從模擬控制技術(shù)發(fā)展到數(shù)字控制技術(shù)，從經(jīng)典控制理論發(fā)展到現(xiàn)代化控制理論。

現(xiàn)代化冶金工廠自動化儀表按生產(chǎn)工藝分為原料、焦化、燒結(jié)、制氧、煉鐵、煉鋼、連鑄、軋鋼、能源等自動化儀表系統(tǒng)。其調(diào)試工作包括調(diào)試準(zhǔn)備、常規(guī)檢查、單體調(diào)試、系統(tǒng)調(diào)試、接口試驗、聯(lián)動試運轉(zhuǎn)和負(fù)荷試運轉(zhuǎn)六個程序。

調(diào)試準(zhǔn)備包括收集有關(guān)圖紙資料和技術(shù)文件、進行現(xiàn)場調(diào)查、技術(shù)培訓(xùn)；編制調(diào)試方案；作好調(diào)試用儀表、專用工器具、材料的準(zhǔn)備、參與安裝工程的確認(rèn)工作等。

常規(guī)檢查包括：儀表設(shè)備調(diào)試前，按照產(chǎn)品技術(shù)文件，對儀表及其部件、插件、附件的型號、規(guī)格、外觀和配置情況進行外觀檢查；對儀表裝置電氣線路進行接線校驗與絕緣檢查；對儀表受壓部件進行密封性檢查等。

單體調(diào)試包括測試儀表單體調(diào)試、單元組合儀表單體調(diào)試和微機集散儀表控制系統(tǒng)單體調(diào)試三部分。

測試儀表單體調(diào)試在安裝前或投入運行前進行，其主要調(diào)試項目因儀表種類不同而異。有：(1)溫度測量儀表。測溫元件通常只進行常規(guī)檢查，如有必要，可在專用設(shè)備(溫水浴、溫油浴、熱電偶校驗裝置、黑體爐等)上進行精度校驗。測溫顯示儀表要進行基本誤差、變差、記錄誤差、記錄質(zhì)量等項調(diào)試。(2)壓力測量儀表。進行基本誤差、變差、報警精度的調(diào)試。用于測量氧氣壓力的儀表，不能直接在用油作為介質(zhì)的試驗裝置上進行調(diào)試，調(diào)試合格后要進行脫脂處理。(3)流量測量儀表。一次部件(節(jié)流裝置、均速管等)只進行結(jié)構(gòu)尺寸的檢查。其它型式的流量儀表只進行變換器的模擬調(diào)試。如有特殊要求，應(yīng)在流量校驗裝置上進行標(biāo)定。(4)物(料)位測量儀表。進行基本誤差、變差、報警精度等項調(diào)試。對靜壓式液位計應(yīng)進行零點遷移與精密補正。(5)成分分析儀表。采(試)樣預(yù)處理裝置的部件和管路進行常規(guī)檢查與元件測試，對分析器、校正器、數(shù)據(jù)處理器、顯示器等分別進行單元調(diào)試。對整套分析裝置用標(biāo)準(zhǔn)試樣進行標(biāo)定。(6)電子稱量儀表。荷重傳感器、數(shù)據(jù)處理器、顯示器等單元應(yīng)分別進行單元調(diào)試及模擬統(tǒng)調(diào)。對采用單個拉式應(yīng)力傳感器的稱量裝置應(yīng)進行預(yù)受力調(diào)整。對采用多個應(yīng)力傳感器的稱量裝置應(yīng)進行調(diào)平。對整套稱量裝置要進行偏載、靈敏度及砝碼標(biāo)定。(7)電子皮帶稱應(yīng)進行系統(tǒng)的靜態(tài)調(diào)試、動態(tài)零點調(diào)試及鏈碼或?qū)嵨飿?biāo)定。(8)機械量測量儀表。先進行電源、氣源、光源部分及冷卻系統(tǒng)的檢查和驅(qū)動機構(gòu)的調(diào)試。對檢測部件、數(shù)據(jù)處理單元、顯示單元進行單元調(diào)試、系統(tǒng)模擬調(diào)試、再選用不同的標(biāo)準(zhǔn)器進行標(biāo)定。(9)放射性同位素測量儀表。調(diào)試人員必須掌握安全、防護知識。在放射源裝置開箱、搬運、安裝、調(diào)試時均應(yīng)采取距離、時間、屏蔽防護及設(shè)定管理區(qū)等措施。進入管理區(qū)時必須持體檢合格證和佩帶劑量儀。(10)電工量測量儀表。對電流、電壓、頻率、功率因數(shù)、電壓相位差等變換器，要進行基本誤差、重復(fù)性、負(fù)載變化影響的調(diào)試。對三相有功、無功變換器，有功無功電度表分別在有功無功功率因數(shù)等于1和0．5的條件下進行上述調(diào)試。

單元組合儀表單體調(diào)試電動、氣動單元組合儀表在安裝前，應(yīng)對變送、計算、調(diào)節(jié)、顯示、輔助、執(zhí)行等單元進行全面調(diào)試，使之符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與性能要求。(1)變送單元。包括壓力、差壓、流量、溫度等變送器，應(yīng)按設(shè)計和系統(tǒng)要求確定測量范圍，需要“零點遷移”的，應(yīng)依據(jù)工況合理選取測量范圍，再進行基本誤差、變差及恒流性能的調(diào)試。對照電偶溫度變送器還需進行冷端補償特性的測試。(2)計算單元。包括開方器、加減器、乘除器等，應(yīng)根據(jù)工況和系統(tǒng)的靜態(tài)參數(shù)配合要求，確定運算參數(shù)，代入運算式進行運算精度的調(diào)試，對開方器還需進行小信號切除的調(diào)試。(3)調(diào)節(jié)單元。對指示調(diào)節(jié)器、偏差指示調(diào)節(jié)器等，要進行測量值、設(shè)定值、輸出值精度、比例、積分、微分、無擾動切換、保持特性及閉環(huán)跟蹤等性能的調(diào)試。(4)顯示單元。對指示計、記錄計、積算器等，應(yīng)進行基本誤差、變差、記錄誤差、記錄質(zhì)量的調(diào)試。對積分器進行積分精度的調(diào)試，其中對開方積算器還需進行小信號切除的調(diào)試。(5)輔助單元。包括信號選擇器、限幅器、報警設(shè)定器、配電器、轉(zhuǎn)換器、安全柵等。對信號選擇器要進行選擇功能調(diào)試；對信號限幅器要進行限幅精度調(diào)試；對報警設(shè)定器要進行報警精度調(diào)試；對配電器、轉(zhuǎn)換器要進行轉(zhuǎn)換精度調(diào)試；對安全柵要進行最高開路電壓，最大短路電流，直流交流最高允許電壓的調(diào)試。(6)執(zhí)行單元。包括氣動、電動、液動執(zhí)行機構(gòu)。根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)的類型，依次輸入模擬信號進行正反行程特性、全行程動作時間及不靈敏區(qū)的調(diào)試。

微機集散儀表控制系統(tǒng)墮體調(diào)試在儀表設(shè)備、電源設(shè)備、室內(nèi)環(huán)境條件符合要求的條件下，對系統(tǒng)的操作監(jiān)視、控制、測試、維護、組態(tài)等功能進行全面的檢查與調(diào)試。包括小規(guī)模系統(tǒng)調(diào)試和中大規(guī)模系統(tǒng)調(diào)試兩種。

(1)小規(guī)模系統(tǒng)指由單回路控制器、程控器、運算器、智能記錄儀表或與通訊總線、監(jiān)控機組的控制系統(tǒng)。一般先做單回路儀表的調(diào)試，再進行組合系統(tǒng)的調(diào)試。對單回路儀表應(yīng)根據(jù)儀表控制流程圖，檢查核對數(shù)據(jù)表、用戶程序等相關(guān)技術(shù)資料，再進行系統(tǒng)組態(tài)和數(shù)據(jù)設(shè)定。有的機型還可編制仿真程序。在用戶程序?qū)懭牒?，進行輸入輸出通道顯示功能的基本誤差和重復(fù)性的調(diào)試；運算功能、開環(huán)閉環(huán)控制功能的調(diào)試；過程報警、自診斷報警、停電處理功能的調(diào)試。對程控器進行程控功能的調(diào)試。對智能記錄儀進行顯示、記錄、打印質(zhì)量等調(diào)試。設(shè)有監(jiān)控級組合的小規(guī)模系統(tǒng)，可把控制系統(tǒng)置于閉環(huán)狀態(tài)進行系統(tǒng)的反饋控制功能測試；用模擬法對順序控制功能、數(shù)據(jù)運算功能、報警功能、監(jiān)控功能和通訊功能進行測試。

(2)中、大規(guī)模系統(tǒng)，均采用分散型控制方式和模塊式結(jié)構(gòu)。由操作員操作站、工程師站、過程控制站、過程監(jiān)視站、通訊總線等設(shè)備組成。根據(jù)功能規(guī)格書、校對工作單等應(yīng)用軟件。待系統(tǒng)裝載后，首先分別對模擬輸入輸出組件進行精度與重復(fù)性的調(diào)試，包括：對脈沖列輸入組件進行計數(shù)精度的調(diào)試，對數(shù)字量輸入輸出組件進行動作確認(rèn)，對多路轉(zhuǎn)換組件進行功能調(diào)試。再進行操作員應(yīng)用功能、系統(tǒng)應(yīng)用功能、工程師功能的檢查、依次進行反饋控制功能、順序控制功能、數(shù)據(jù)運算功能、數(shù)據(jù)采集功能、數(shù)據(jù)通訊功能、過程報警功能、處方診斷功能及外部設(shè)備功能的測試。在進行反饋控制功能的測試時，可使系統(tǒng)置于閉環(huán)狀態(tài)進行，其它各項功能均可用模擬法進行。

系統(tǒng)調(diào)試在儀表安裝工程完成確認(rèn)，儀表設(shè)備單體調(diào)試合格，儀表管線路、接地等安裝工程檢查合格，儀表電源、氣源、液壓源設(shè)備運行正常的條件下進行檢測、控制、報警、程控系統(tǒng)的調(diào)試。(1)檢測系統(tǒng)調(diào)試。在檢測系統(tǒng)的發(fā)生端(變送器、檢測元件處)輸入模擬信號，從顯示端(如顯示儀表、CRT)讀取數(shù)據(jù)。其檢測系統(tǒng)誤差應(yīng)小于系統(tǒng)各單元允許誤差平方和的方根值。(2)控制系統(tǒng)調(diào)試。首先根據(jù)設(shè)計要求，確定調(diào)節(jié)器的正反作用及執(zhí)行機構(gòu)的動作方向，以手動方式操作檢查調(diào)節(jié)機構(gòu)從始點到終點的全行程動作情況。然后在系統(tǒng)的發(fā)生端輸入模擬信號，對有補正運算的應(yīng)輸入多路模擬信號。從顯示端讀取數(shù)據(jù)進行確認(rèn)，并改變設(shè)定值進行比例、積分和微分動作規(guī)律測試。(3)報警系統(tǒng)的調(diào)試。首先把系統(tǒng)內(nèi)的報警設(shè)定器、儀表報警發(fā)訊裝置按設(shè)計要求進行設(shè)定值的整定，并在系統(tǒng)的發(fā)生端輸入模擬信號，對報警標(biāo)記、音響、燈光等信號進行確認(rèn)。(4)順控系統(tǒng)調(diào)試。首先在系統(tǒng)內(nèi)的時間條件值、順序條件值按設(shè)計要求進行整定，并報時序加入條件信號，對系統(tǒng)動作進行確認(rèn)。

接口試驗依據(jù)接口表分別對儀表一電氣，儀表一計算機，本項目工程儀表一其它項目工程儀表的接口進行試驗。接口試驗按發(fā)訊方向向受訊方向逐項逐點地加信號，在受訊方向的信號終點進行確認(rèn)。對采用通訊總線的系統(tǒng)，可按通訊內(nèi)容逐項逐點地確認(rèn)。

聯(lián)動試運轉(zhuǎn)在主工藝線設(shè)備聯(lián)動試運轉(zhuǎn)過程中，先將油、水、風(fēng)、氣等介質(zhì)系統(tǒng)設(shè)施逐項投入。并進行流量調(diào)整。隨即啟動相關(guān)的自動化儀表系統(tǒng)，對顯示、記錄、報警、連鎖功能進行確認(rèn)。調(diào)節(jié)系統(tǒng)投入運行時，應(yīng)先置手動，待工況穩(wěn)定后再投自動。主工藝線設(shè)備聯(lián)動試運轉(zhuǎn)時，應(yīng)按照手動、半自動、自動、計算機聯(lián)動及工廠間聯(lián)動的順序進行。此時自動化儀表系統(tǒng)均應(yīng)投入，并根據(jù)主工藝線設(shè)備的工作程序，用直接的或模擬的方法建立啟動條件、工作條件、中斷條件、非常停止條件和時序條件來滿足全流程聯(lián)動試運轉(zhuǎn)的要求。

負(fù)荷試運轉(zhuǎn)在負(fù)荷試運轉(zhuǎn)中，全部儀表系統(tǒng)均要投入運行，首先啟動檢測系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、程控系統(tǒng)，待上述系統(tǒng)運行正常后，進行調(diào)節(jié)系統(tǒng)的投入，并進行參數(shù)整定。常用的參數(shù)整定一般采用臨界比例法、衰減曲線法和經(jīng)驗法，如條件允許也可采用索取對象動態(tài)特性的方法，把參數(shù)整定在最佳值上。

展望自動化儀表在冶金工廠的應(yīng)用技術(shù)，已不局限于常規(guī)工藝參數(shù)的檢測與控制，而向更高層次發(fā)展；檢測技術(shù)從單一的機電結(jié)構(gòu)向以各種機理為基礎(chǔ)的方向發(fā)展。人工智能和專家系統(tǒng)已進入實用階段。由全分布計算機控制系統(tǒng)所形成的過程控制的“機電儀一體化”，“三電一體化”日趨普及，以及冶金工藝短流程的發(fā)展，都要求自動化儀表調(diào)試人員更新并拓寬專業(yè)知識，并向軟技術(shù)轉(zhuǎn)移，同時應(yīng)適時地更新檢測手段，以適應(yīng)自動化儀表調(diào)試工作的需要。