采油平臺遙測系統介紹

劉愛俠，張益公，高國強，楊 芳，榮克佳

（海洋石油工程股份有限公司，天津，300451）

0 引言

渤中3-2油田的自安裝采油平臺是一座自升式移動生產儲油平臺，主要設有原油艙、生產水艙、凈水艙、壓載艙等儲液艙室。 平臺的遙測系統用以對液艙液位和溫度、油艙氮封壓力、固樁室圍阱區液位和平臺四角吃水等進行遙測，并對生產水提升泵、原油外輸泵、壓載泵及氮封系統等進行監控。 通過安裝現場采集箱、集中控制柜的觸摸屏及遠程監控計算機，操作者可直觀、全面、實時地了解現場各參數。

1 系統組成

自安裝采油平臺的遙測系統主要由集中顯示控制柜、現場采集箱、液位關斷箱、遠程監控計算機及各傳感器組成。 傳感器包括雷達液位傳感器、電極式液位傳感器、氣泡式液位變送器、氮氣壓力傳感器和溫度傳感器。

電極式液位傳感器信號直接進平臺ESD系統。 其它的傳感器信號通過現場采集箱后進中控顯示盤，中控室遠程監控計算機進行顯示和報警。 遙測系統的組成和流程原理圖，如圖1所示。

2 變送器的選擇

2.1 液位測量

在本平臺遙測系統中，凈水艙、生產水艙、污油艙和原油艙液位的測量選擇了雷達液位傳感器。 雷達液位傳感器應用時域反射原理，采用一個導波管傳送電磁波，通過測量傳導時間計算出液位高度。 測量結果不受霧氣和泡沫等工藝條件影響。 信號在導波管內傳播，抗干擾能力強。 由于電磁波是恒定的，調校時只需輸入量程等有關參數，不需要現場標定。 傳感器安裝空間小，通過艙室頂部的支撐管法蘭固定，導波管與變送器之間為快速萬向接頭連接，安裝和維護簡單方便。對于測量精度要求不太高、經常會有液面變化且介質腐蝕性不強、安裝空間受限的平臺液艙和油艙來說，是比較適用的。

壓載艙、海水艙、淡水艙、柴油艙、圍阱區及平臺四角吃水的測量選用氣泡式液位測量系統。 該系統用靜壓測量原理，系統的基本組成見圖2。 平臺壓縮空氣先經過濾和調壓，通過管路分配到各個艙室，再經恒流閥輸出，然后由引壓管通向液位底部。 根據氣體導壓性，引壓管內空氣壓力相等。 隨著液面的升降，引壓管內會產生一個與液面高度成正比的氣壓變化值。 該壓力值可以通過閥控箱內的靜壓傳感器進行實時測量，采集的數據經過PLC計算處理后，在顯示器上顯示出各艙室液體的液位、體積和重量。

圖1 遙測系統原理圖

氣泡式液位測量系統是根據海洋移動平臺的工作情況，以及結合各艙室的不規則形式、海水對普通浸入傳感器的影響，進行獨特設計的。 系統以空氣為測量介質，靜壓傳感器的感壓膜片不直接接觸海水，有效避免了海水的腐蝕和海生物的影響。 測量精度相對較低，但通過控制吹氣量，精度可以達到0.5%～1%，完全滿足平臺液位測量精度的要求。 該測量系統具有體積小、重量輕、性能可靠、易于維護等特點。 另外，本平臺設有空壓機系統，氣源供應充足、便捷。

液位關斷信號采集選擇電極導通式傳感器，由兩個電極檢測介質液位，通過內部繼電器觸點轉換發出控制信號，然后進入平臺ESD系統實現對泵等設備的啟?？刂啤ｋ姌O式液位傳感器測量范圍較寬，控制高低點可任意設定并帶手動控制，而且結構簡單、運行可靠、維修方便。

2.1 溫度測量

各艙室液體溫度測量范圍為-25℃～70℃,精度要求±1℃,選用帶有保護套管的熱電偶溫度傳感器。 該溫度傳感器應用廣泛、測量范圍廣、性能穩定、構造簡單、不與介質直接接觸、材質要求不高、可在線維修和更換。

2.2 氮氣壓力測量

各油艙封艙氮氣壓力的測量選擇了表壓型防爆壓力變送器，安裝于艙室頂部，將所測壓力轉換為4～20mA的電信號輸出，具有結構簡單、體積小、靈敏度高、使用壽命長等特點。

3 數據的處理

數據處理系統主要包括一個數據采集處理主站、兩個信號采集從站和三個顯示終端。 各主從站之間以PROFIBUS DP形式進行通訊，集中控制柜上的顯示終端和遠程監控顯示終端則以TCP/IP網絡與主站進行通訊。 數據采集處理主站和一個信號采集從站安裝于集中控制柜內，另一個信號采集從站安裝于液位關斷采集箱內。 現場顯示終端安裝在現場采集箱上，集中顯示終端安裝在集中控制柜上，第三個顯示終端為遠程監視計算機。 數據處理系統的構成參見圖3。

現場采集箱內裝有安全柵和接線端子。由于傳感器大部分位于防爆區，所以要先通過閥控箱中的隔離柵，再由多芯電纜將信號傳到系統主站。 現場采集箱的觸摸顯示屏可以顯示各艙室的液位、溫度和壓力等。 箱內左右兩邊裝有靜壓傳感器，用于采集氣泡式測量法所測液位的信號；箱體外部裝有過濾調壓閥和卡套接頭，平臺壓縮空氣經過過濾降壓，再由與各卡套接頭相連的引壓管通往各艙室內。液位關斷系統的傳感器都接入液位關斷箱，箱內從站將采集到的信號發送到系統主站。

集中控制柜位于中控室，為增加系統的可靠性，采用雙CPU處理器。 各從站采集到的數據均傳送到主站進行計算和處理。 集中控制柜面板上裝有12英寸觸摸屏，作為一個顯示終端。 遠程計算機所顯示的內容和操作權限與控制柜觸摸屏是完全一致的。

4 操作界面

用戶可以通過集中顯示控制柜觸摸屏或遠程計算機便捷、及時、準確地了解各艙室的液位、重量、體積、溫度和壓力等現場參數。 當某數值超過設定的上下限值時，相應艙室的顯示框會以紅、黃色交替閃爍報警，控制柜上的蜂鳴器也會響起。 操作人員可以及時采取相應的處理措施，以消除報警狀態。報警消息頁面會以表格形式記錄報警的發生時間及狀態等信息，可備以后查詢，也可以通過打印機進行打印。

5 結論

自安裝采油平臺的遙測系統將艙室多項參數的現場測量、集中顯示和遠程監控有效集成在一起；根據使用場合、測量要求和經濟性等合理選擇傳感器；數據處理采用計算機網路技術，以保證快速和準確；顯示和操作界面簡潔、直觀，操作人員易于掌握。 本遙測系統自平臺投入使用以來運行穩定、狀態良好，其設計選型和應用經驗值得類似移動采油平臺參考和借鑒。

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