海洋石油平臺(tái)中控儀表系統(tǒng)工作流程及檢驗(yàn)要點(diǎn)

伍江勇等

摘要：中控儀表系統(tǒng)是海洋采油平臺(tái)的“大腦”和“神經(jīng)”，所以中控儀表系統(tǒng)是海洋平臺(tái)施工中的重中之重。在儀表系統(tǒng)的施工檢驗(yàn)時(shí)，一定要嚴(yán)格按照檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格書(shū)對(duì)中控工作站、I/O柜還有現(xiàn)場(chǎng)儀表變送器進(jìn)行完整的檢查，不留任何隱患，以保證采油平臺(tái)投產(chǎn)后能順利平穩(wěn)的運(yùn)行，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：中控工作站；I/O柜變送器檢驗(yàn)；儀表系統(tǒng)；海洋采油平臺(tái)

中圖分類(lèi)號(hào)：TE953 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）10-0091-02

隨著海洋采油技術(shù)地發(fā)展及工業(yè)自動(dòng)化水平的提高，越來(lái)越多地自動(dòng)化儀表應(yīng)用于海洋石油平臺(tái)。各種精密地儀器儀表和復(fù)雜的控制電路在提高了平臺(tái)技術(shù)水平的同時(shí)，也增大了施工的復(fù)雜程度和技術(shù)要求。由于海洋平臺(tái)地采油工作是長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)作業(yè)，所以平臺(tái)上地設(shè)備必須有高度地穩(wěn)定性和可靠性，也就是說(shuō)中控系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)儀表作為海洋平臺(tái)地“大腦”和“感官”必須有良好地抗風(fēng)險(xiǎn)能力，這就要求在施工過(guò)程中一定要嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，不放過(guò)任何問(wèn)題，以確保100%的合格率，為海上石油開(kāi)采地順利進(jìn)行提供保障。

1 中控儀表系統(tǒng)工作流程

當(dāng)前，海洋石油平臺(tái)的中控儀表系統(tǒng)一般包括：中央控制工作站，I/O柜和現(xiàn)場(chǎng)儀表（變送器）組成。

1.1 中央控制系統(tǒng)工作站

中控工作站的功能是處理現(xiàn)場(chǎng)傳來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)，然后根據(jù)各種事先設(shè)定的閾值從邏輯上判斷現(xiàn)場(chǎng)的工作情況，并且當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)達(dá)到一定的邏輯條件時(shí)候，發(fā)出動(dòng)作指令，以調(diào)節(jié)現(xiàn)場(chǎng)工作條件，實(shí)現(xiàn)工作流程的自動(dòng)控制。目前海洋石油平臺(tái)上常用的中控系統(tǒng)大多數(shù)符合基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)（FF）標(biāo)準(zhǔn)，可以很好的支持FF功能的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)設(shè)備。如EMERSON（艾默生）的DELTAV系統(tǒng)就有以下特點(diǎn)：

（1）系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)完全符合基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，可以接受目前的4-20mA信號(hào)、1-5VDC信號(hào)、HART（可尋址高速遠(yuǎn)距離傳輸）智能信號(hào)等，可以方便的處理FF智能儀表的所有信息。

（2）先進(jìn)的中控系統(tǒng)還有內(nèi)置的智能設(shè)備管理系統(tǒng)（AMS），可以對(duì)智能設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷、預(yù)維護(hù)，減少采油過(guò)程中的故障中斷，增加連續(xù)生產(chǎn)周期，保證了生產(chǎn)的平穩(wěn)性。

（3）即插即用、自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)硬件的功能大大降低了系統(tǒng)安裝、組態(tài)及維護(hù)的工作量。

（4）采用OPC（OLEfor process control）技術(shù)，可以將一個(gè)平臺(tái)上的Deltav系統(tǒng)與其他平臺(tái)的系統(tǒng)連接，避免了不同井口平臺(tái)之間數(shù)據(jù)控制網(wǎng)絡(luò)的二次接口開(kāi)發(fā)工作，通過(guò)OPC技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)井口平臺(tái)，中心平臺(tái)之間共享所有信息和數(shù)據(jù)，大大提高過(guò)程生產(chǎn)效率。

1.2 I/O柜

I/O柜是現(xiàn)場(chǎng)儀表和中控工作站之間的接口部分，其主要功能是將現(xiàn)場(chǎng)來(lái)的4-20mA的模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)傳送到中控室去，同時(shí)也將中控室送出的控制調(diào)節(jié)的數(shù)字信號(hào)指令轉(zhuǎn)變成現(xiàn)場(chǎng)儀表可以接收的模擬電信號(hào)，從而完成現(xiàn)場(chǎng)儀表與中控之間的數(shù)據(jù)交流。同時(shí)I/O柜還對(duì)中控和現(xiàn)場(chǎng)儀表進(jìn)行了物理上的隔離，起到了保護(hù)中控設(shè)備的作用。平臺(tái)上的I/O柜一般有PCS（Processing Control System）、ESD（Emergence Shutdown）和FGS（Fire&Gas system）組成。目前常用的I/O柜均為模塊化設(shè)計(jì)，其I/O卡件可即插即用、自動(dòng)識(shí)別、帶電插拔，智能I/O卡增加了與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的通訊能力。以DeltaV系統(tǒng)為例，智能I/O卡每三秒更新現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)一次，只要智能HART I/O卡一直保持與智能設(shè)備通訊就可以完全信任現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)。

1.3 現(xiàn)場(chǎng)儀表變送器

現(xiàn)場(chǎng)儀表變送器是中控儀表系統(tǒng)的終端設(shè)備，其主要功能是將現(xiàn)場(chǎng)的一些參量，比如：溫度、壓力、流量、液位等非電量轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，然后傳送到中控室，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集。

隨著技術(shù)的不斷革新，中控儀表系統(tǒng)的自動(dòng)化程度在不斷的提高，已經(jīng)向智能化方向發(fā)展。現(xiàn)在比較常用的中控系統(tǒng)均是采用先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，而儀表變送器也大多采用HART通訊協(xié)議的智能化儀表。

2 中控儀表系統(tǒng)各部分的檢驗(yàn)要求

中控儀表系統(tǒng)的工作流程分為三個(gè)部分，在實(shí)際施工過(guò)程中，我們檢驗(yàn)人員所涉及的主要是對(duì)I/O柜的檢驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)儀表變送器（溫度、壓力、流量、液位等）的檢驗(yàn)。而中控工作站則由專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員做最終的調(diào)試檢驗(yàn)。下面將分別敘述這兩部分的檢驗(yàn)要求。

2.1 I/O柜的檢驗(yàn)

由于I/O柜具有高度的智能化功能，是中控系統(tǒng)的“樞紐”，所以在現(xiàn)場(chǎng)施工中，我們針對(duì)I/O柜的檢驗(yàn)也很?chē)?yán)格，主要包括以下要求：

（1）外觀(guān)檢驗(yàn)：I/O柜表面平整，無(wú)劃痕；門(mén)把手方便操作，鑰匙好用，柜門(mén)密封性好。

（2）內(nèi)部檢驗(yàn)：柜體內(nèi)部模塊，如：AC-DC24V電源卡，I/O接線(xiàn)卡等組件排列位置應(yīng)該與廠(chǎng)家提供資料一致。柜體上預(yù)留的電纜開(kāi)口應(yīng)該與圖紙一致。

（3）接地檢驗(yàn)：柜體接地線(xiàn)一般為黃綠色，接地點(diǎn)螺栓必須緊固。

（4）線(xiàn)路檢驗(yàn)：仔細(xì)檢查箱內(nèi)接線(xiàn)，要求與線(xiàn)路布置圖完全一致。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)儀表的檢驗(yàn)要求

現(xiàn)場(chǎng)的中控儀表由溫度、壓力、流量、液位變送器，消防和氣體探頭等幾大類(lèi)組成。各類(lèi)現(xiàn)場(chǎng)儀表在平臺(tái)檢驗(yàn)工作中一般性規(guī)定：

（1）銘牌檢查：檢驗(yàn)過(guò)程中需要核對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表的銘牌（NAMEPLATE），以確定儀表的各項(xiàng)參數(shù)——儀表類(lèi)型，量程，防護(hù)，防爆等級(jí)，工藝對(duì)接類(lèi)型等。

（2）線(xiàn)路檢查：在儀表接線(xiàn)完成后，要根據(jù)儀表接線(xiàn)端子圖對(duì)儀表的接線(xiàn)進(jìn)行檢查。

（3）安全區(qū)域檢查：根據(jù)儀表所在的區(qū)域等級(jí)劃分情況，確認(rèn)儀表的安全等級(jí)是否合理。海洋石油平臺(tái)安全區(qū)域劃分一般遵守APIRP500B（美國(guó)石油學(xué)會(huì)《陸上及海上固定與移動(dòng)平臺(tái)鉆井與采油設(shè)施的電氣安裝區(qū)域分類(lèi)的推薦作法》）。

（4）安裝檢查：儀表的安裝檢查包括以下：檢查設(shè)備位號(hào)，型號(hào)是否正確；根據(jù)PID圖和布置圖檢查設(shè)備的安裝位置是否正確；根據(jù)hookup圖檢查設(shè)備安裝正確并且留有足夠的設(shè)備操作維護(hù)的空間；檢查設(shè)備支撐；檢查在線(xiàn)儀表流向是否正確（如果需要）；根據(jù)PID圖和流向檢查高低壓連接是否正確；檢查設(shè)備接地連接完成；檢查電纜填料函無(wú)松動(dòng)；檢查電纜銘牌；檢查儀表管被正確安裝（如果需要）；檢查防雷裝置連接（如果需要）；檢查設(shè)備銘牌是否安裝；檢查支架焊接處補(bǔ)漆是否完成。

在海洋石油平臺(tái)的控制體系中，中控系統(tǒng)大致由過(guò)程控制系統(tǒng)（PCS）、緊急關(guān)斷系統(tǒng)（ESD）、火氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（F&GS）以及其它的輔助控制系統(tǒng)構(gòu)成，這幾個(gè)系統(tǒng)組成了一個(gè)有機(jī)聯(lián)系的整體，PCS是平臺(tái)生產(chǎn)的工藝主線(xiàn)，而ESD和F&GS是PCS得以安全工作的保障，所以了解中控系統(tǒng)的工作流程并且做好現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)工作才能保障生產(chǎn)，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)油氣生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用。

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