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      三暢創(chuàng  )新研發(fā)儀表、助力工業(yè)自動(dòng)化升級

      分析中控儀表系統工作原理和流程及其控制效能校驗要點(diǎn)

      來(lái)源: (中海石油(中國)有限公司天津分公司 作者:秦常威 發(fā)布日期:2020-09-15 15:40:38

       摘要 :中控儀表系統是海洋石油平臺施工的核心環(huán)節,在施工中有著(zhù)舉足輕重的地位;诤Q笫推脚_中控儀表系統工作和檢驗要點(diǎn)的分析,成為當前海洋石油平臺施工領(lǐng)域的熱點(diǎn)項目之一。本文概述了中控儀表系統工作原理及其流程、分析了中控儀表系統自動(dòng)控制效能,進(jìn)一步引出了 I/O 柜和現場(chǎng)儀表變送器,并著(zhù)重分析了海洋石油平臺中控儀表系統檢驗要點(diǎn),以為海洋石油平臺中控儀表系統的有序工作提供技術(shù)支持。

       
      據《2019-2025 年中國海洋石油開(kāi)采行業(yè)全景調研及前景趨勢報告》結果顯示,世界范圍內陸上油氣資源已日漸枯竭,60%~70% 的新增石油儲量均源自于海洋,其中近半數分布于 500 m 以上的深海。隨著(zhù)海洋采油平臺自動(dòng)化技術(shù)和采油技術(shù)的同步發(fā)展,越來(lái)越多地需要應用中控儀表系統作為海洋采油平臺工作的管控核心,才能更好地滿(mǎn)足海洋平臺石油開(kāi)采能力和開(kāi)采質(zhì)量要求。
       
      1  中控儀表系統工作原理及其流程
      基于中控儀表系統所取得的成就,我國西部大開(kāi)發(fā)將海洋石油平臺開(kāi)發(fā)建設項目作為重點(diǎn)開(kāi)發(fā)項目加以推行,子平臺構件主要涵蓋過(guò)程控制系統 (PCS)、應急關(guān)斷系統 (ESD) 和火氣探測系統 (FGS)3 套控制系統。中控儀表系統平臺控制,發(fā)揮了系統硬件供貨、安裝、組態(tài)、調試等自動(dòng)化管理優(yōu)勢。以 DCS 平臺水處理工藝及其拓補結構中的集散控制系統為例,分別由中央控制工作站、I/O 柜、現場(chǎng)儀表(變送器)三部分構成,具體內容如圖 1 所示。
      DCS 平臺水處理工藝及其拓補結構DCS 系統架構
      如圖 2 所示,DCS 系統架構包括總線(xiàn)、總線(xiàn)邏輯環(huán)、總線(xiàn)三級復合型拓撲結構,層級表述分別為信息管理層、DH+ 網(wǎng)實(shí)時(shí)監控層、遠程 I/O 鏈路現場(chǎng)控制層三級。具體施工工藝為 :海水提升泵——粗濾器(98% 以上粒徑> 100μm 懸浮固體過(guò)濾)——加藥裝置給藥(混凝劑和絮凝劑化學(xué)反應)——重力分離——細濾器雙介質(zhì)濾層攔截后超重力脫氧——二級氣水分分離出溶解在海水中的天然氣——注水罐氣水分離后——注水罐——輸送
      到各井組平臺。
       
      2  自動(dòng)控制效能分析
      自動(dòng)控制流程 :中控工作站儀器現場(chǎng)處理數據信號——預先審定閾值并對現場(chǎng)工況進(jìn)行邏輯判斷——發(fā)號指令——調節現場(chǎng)——自動(dòng)控制。在現場(chǎng)總線(xiàn)上,FF 總線(xiàn)儀表以嵌入微處理器、實(shí)時(shí)嵌入式操作系統和 FF 現場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議棧,具有傳感測量、數字通信、自動(dòng)補償、自動(dòng)診斷、分散控制、信息存儲等功能價(jià)值。PROFIBUS-DP 和 PROFIBUS-PA、PROFIBUS-DP 設計用于代替傳統 24v 并行信號傳輸、過(guò)程自動(dòng)化中的4~20 ma 或 Hart 模擬信號傳輸。
       
      在實(shí)際的海洋石油開(kāi)采中,系統內置智能管理系統(AMS)以其遠程診斷、預維護、故障少、中斷率低、長(cháng)生命周期、生產(chǎn)平穩等特點(diǎn),為海上石油開(kāi)采事業(yè)經(jīng)濟收益提升提供了保障;在生產(chǎn)實(shí)踐中,通過(guò)系統安裝、組態(tài)、維護的便捷性,達到了自動(dòng)化、識別性強的應用要求。
       
      3  I/O 柜和現場(chǎng)儀表變送器
      現場(chǎng)儀表與中控之間的數據傳輸主要依靠 I/O 柜作為接口部分來(lái)實(shí)現。一方面可隔離中控和現場(chǎng)儀表,達 到 保 護 效 果 ;另 一 方 面,PCS(Processing Control System,過(guò)程控制系統)、ESD(Emergence Shutdown,緊急關(guān)機)和 FGS(Fire&Gas system,消防系統)共同組成了 I/O 柜。
       
      在現場(chǎng)信號確認中,以其即插即用、自動(dòng)識別、帶電插拔的通訊效能實(shí)現了中控系統的智能化應用。
       
      4  海洋石油平臺中控儀表系統檢驗要點(diǎn)
      海洋石油平臺中控儀表系統檢驗環(huán)節,主要就其工作流程跟蹤、實(shí)際檢驗要求需求、I/O 柜本身檢測等內容進(jìn)行分析。具體為以下幾方面。
       
      4.1  中央系統工作站
      中央系統工作站的管理,承擔著(zhù)采油現場(chǎng)數據信號模擬、傳輸、邏輯分析和判斷等任務(wù) ;在日常信息工作處理實(shí)踐中,常因系統故障而對設備運維造成不良影響;诖,從中央系統工作站的檢驗環(huán)節出發(fā),以專(zhuān)業(yè)性、技術(shù)性、實(shí)際參與檢驗維護等檢驗要求,整體上提升維修檢驗人員的素養,從系統檢驗工作平臺建設實(shí)際出發(fā),實(shí)現各項檢驗記錄工作邏輯編輯價(jià)值。
       
      在檢驗環(huán)節,日常檢驗和維護具體檢驗細則可從系統維護、項目參數設定、固定板型設定、檢測、數據數據查詢(xún)和處理、綜合報告、質(zhì)控功能、報告格式、輸出設備等重點(diǎn)項目上進(jìn)行有序運行。
       
      4.2  I/O 柜
      儀表回路調試和 I/O 口調試定額參數為回路調試 :10-301~310,I/O 調試:10-544~549。以西門(mén)子SIMATIC PLC 分布式 I/O 為例,主要設計模塊為電源模塊 +simatic 300 cpu315-2pn/dp +AI 模塊 +AI 模塊 +AI模塊 +AI 模塊 ;分布式 IO 模塊 ET200M/Link +AI 模 塊 +AI 模塊 +AI 模塊 +DI 模塊 +DI 模塊 +DI 模塊 +DO模塊。該配置用 Profibus-dp 擴展了一個(gè)分布式 IO 模塊ET200M/Link ;在 cpu 模塊上面繼續擴展 AI、DI、AO、DO 功能模塊。該部分作為海上石油儀表系統控制的重點(diǎn),是檢驗環(huán)節的著(zhù)重關(guān)注對象,需要從電源卡、接線(xiàn)部分、排列位置、密封性、線(xiàn)路、接地等方面嚴格控制。
       
      4.3  儀表
      日常檢驗中,壓力表校驗器,即通過(guò)手搖壓力發(fā)生器(常稱(chēng)為校驗泵)和連通管路、供油裝置、操控閥門(mén)等著(zhù)手檢測。壓力標準器配用可構成壓力檢定裝置或承壓試驗裝置、壓力標準裝置。壓力表校驗器可提供十分靈活的標準器配置,其精度、測量范圍、類(lèi)型均可選。選擇精密壓力表作為標準器、選擇精密數顯壓力表或其他類(lèi)型的標準器。作為精度衡量指標。如 :0.4 級、0.25 級、0.16 級、0.1 級或更高。以液體作為其工作介質(zhì)為實(shí)踐應用重點(diǎn),如 :6 MPa(包括 6 MPa)以下一般選用變壓器油,6 MPa(不包括6 MPa)。檢驗具體流程為 :線(xiàn)路檢查工作——銘牌檢查——安全區域管理——日常記錄與標記——系統儀表管正確安裝等。
       
      5  結語(yǔ)
      綜上所述,海洋石油平臺中控儀表系統工作中受中央系統工作站、I/O 柜、儀表等檢驗要點(diǎn)影響,成為其使用中精度的重要衡量指標。上文概述了中控儀表系統的工作原理,并在檢驗要點(diǎn)中加以控制,以為其順利運行和有序工作提供依據。

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