海上平臺通風系統控制探討

王成甲，張勇青，張方源，劉 鵬

（1.海洋石油工程股份有限公司，天津塘沽 300451；2.海洋石油工程（青島）有限公司，山東青島 266520）

海上平臺通風系統控制探討

王成甲1，張勇青1，張方源1，劉 鵬2

（1.海洋石油工程股份有限公司，天津塘沽 300451；2.海洋石油工程（青島）有限公司，山東青島 266520）

基于某國際油氣項目通風系統的自動化控制，結合國內常規海洋油氣開發項目中通風系統的控制，介紹了通風系統通過對系統內空氣流量、溫度、壓力等參數的監測來實現系統運行自動控制的幾種控制方案，并探討這些自動控制方案的優勢以及在海洋油氣開發項目中未來發展趨勢。

通風系統；自動控制；空氣流量；空氣溫度

1 風機主備用切換控制

1.1 流量自動控制

在風機出口設置流量變送器，采集主管道的通風流量，流量信號傳送至控制柜PLC，與流量設定點進行比較，流量設定點一般為設計流量的70%～75%，當采集的流量低于設定點時，PLC輸出指令停止正在運行的風機，同時啟動備用風機，并發出報警，以通知控制人員及時對流量達不到設定點的風機進行檢修，以保證系統的正常運行及備用關系，避免停機造成相關連鎖事件。

1.2 壓差自動控制

在風機的進出口設置壓差變送器，采集風機運行時的進出口壓差，將壓差信號傳送到系統控制柜PLC，與設定的壓差進行比較，當采集的壓差低于設定點時，PLC輸出指令停止正在運行的風機，同時啟動備用風機，并發出報警。

1.3 本地控制

每臺風機設置本地按鈕盒，按鈕盒有運行狀態指示燈和啟停按鈕，同時也可設置運行信號遠傳功能，把運行信號同步到控制室。主備用風機切換通過操作人員在本地操作按鈕盒實現控制。

設置備用風機的系統，主要是考慮避免無備用風機情況下出現故障時影響相關服務區人員和設備的正常工作，主備用風機的自動化切換能夠保證通風系統不間斷工作。相對來說，1.1和1.2條介紹的對流量與壓差進行監測，是對系統內的流體運行直接監測，真實反映設備是否正常運行。1.3條介紹的本地按鈕盒的風機狀態指示，是對風機電機運行狀態的監測和反饋，并不能直接反映出風機運行狀態，比如電機在正常運行，但風機因軸承或其他機械故障而沒有真正輸送空氣的情況。

因此，在自動控制主備用風機切換時，選擇1.1和1.2條的方案更為直接準確。

2 溫度監測與空調通風系統自動控制

2.1 冬季空調風加熱啟停控制

在新風進氣主管路設置2個溫度變送器，將采集到的進風溫度信號傳送至系統控制柜PLC，當低于設定值（10℃）時，PLC輸出指令啟動空調加熱器HTF（heat transfer fluid）回水管線三通閥門開啟，使空調系統開始對進入的新風加熱，提高房間溫度，反之采集到的進風溫度信號高于設定值（10℃）時，將關閉HTF回水管線三通閥門。

2.2 冬季空調風加熱量控制

房間內部設置溫度變送器，將采集到的房間溫度信號傳送至系統控制柜PLC，當低于設定值（10℃）時，同時確認空調器風機進出口壓差變送器采集的信號指示風機正常運行，以及空調器進出口設置的關斷風閘為開啟狀態，PLC輸出指令增加空調加熱器HTF回水管線三通閥門開啟度，同時控制盤會監測該三通閥的位置反饋信號，將該反饋信號與給出的控制指令進行對比，如果反饋信號反饋三通閥開啟度小于控制指令要求的開啟度80%，控制盤會發出公共報警信號并開啟備用空調機組。當高于設定值（27℃）時，PLC輸出指令減小空調加熱器HTF回水管線三通閥門開啟度，以減少空調對房間加熱量。實現實時控制加熱量，維護房間溫度的同時，控制過熱造成能源浪費。

2.3 冬季空調風加熱量控制冗余監測

在空調送風出口主管道設置溫度變送器，當房間內的溫度變送器故障時，該溫度變送器采集送風溫度信號送至系統控制柜PLC，PLC將該信號與浮動設定點（浮動設定點由新風口溫度變送器傳送的信號經過計算后設定，如新風口溫度為-42℃時，浮動設定點溫度計算值為+15.9℃，如新風口溫度為+10℃時，浮動設定點溫度計算值為+10℃）進行對比，如果該溫度低于浮動設定點，則PLC給出指令，調節HTF回水管線三通閥的開度。

以上系統在3個位置設置的溫度變送器在溫度控制的同時，PLC通過其采集的信號，同時會對比設定點并在超出設定點時進行報警。PLC會把變送器監測到的房間溫度值并發出高（27℃）/低（10℃）報警，監測到的供風溫度值并發出低溫報警（如果溫度低于10℃），監測新風口溫度值。

通過對空調通風系統不同部位溫度進行監測，實現對供熱系統的啟停控制、流量精細控制，以及相應報警、記錄，大大提高系統運行效率的同時，確保系統啟動及時，節能高效。

3 空調HTF耗能量計算

通過在供熱系統送回主管路設置溫度變送器采集送回水溫度計算溫差，在回水主管上設置流量變送器采集系統流量。系統控制盤PLC將通過從溫度和流量變送器采集的信號計算系統能量消耗。

系統能耗數據的累積，為將來的經濟費用分析等提供數據基礎，也可以通過數據分析得出系統運行逐年的能耗變化情況。存儲運行數據意義重大，結合大數據的應用，有可能為將來優化或研發提供數據支持。

4 結束語

簡單介紹了通風系統中，通過對系統內空氣流量、溫度、壓力等參數的監測來實現系統運行自動控制的幾種控制方案。并通過對方案的簡單分析，可以看出自動控制在海洋油氣領域空調通風系統中的應用是目前國際項目的主流設計方案，具有明顯的功能和使用優勢，是國內同領域項目通風系統控制的未來發展趨勢。

[1] 聶炳林,劉英超,李小龍.關于修訂《海上固定平臺安全規則》的建議[J]. 石油工業技術監督,2013,29(9)：45-47.

Discussion on Ventilation System Control of Offshore Platform

Wang Cheng-jia，Zhang Yong-qing，Zhang Fang-yuan，Liu Peng

Based on the automatic control of the ventilation system of an international oil and gas project and the control of the ventilation system in the conventional marine oil and gas development project，this paper introduces the ventilation system to realize the system operation by monitoring the parameters such as air flow，temperature and pressure in the system.Control several control programs.And to explore the advantages of these automatic control programs and marine oil and gas development projects in the future development trend.

ventilation system；automatic control；air flow；air temperature

TE54

A

1003-6490（2017）12-0028-02

2017-10-16

王成甲（1984—），男，遼寧大連人，工程師，主要從事海洋石油平臺機械設計方面工作與研究。