海洋石油平臺中控儀表系統工作流程及檢驗要點

胡俊

【摘要】中央控制儀表系統是海洋石油生產平臺的“大腦”和“神經”，因此中央控制儀表系統是海上平臺建設的重中之重。在儀表系統的施工檢查中，必須嚴格按照檢驗標準和規范檢查中央控制工作站、I/O拒和現場儀表變送器，不留任何隱患，確保石油生產平臺投產后順利平穩運行，創造更多經濟效益。

【關鍵詞】中控工作站 I/O柜 變送器檢驗 儀表系統 海洋采油平臺

隨著海洋采油技術的發展和工業自動化水平的提高，越來越多的自動化儀器應用于海上石油平臺。由于海上平臺石油生產工作是長期連續作業，平臺上的設備必須具有高穩定性和可靠性。也就是說，中控系統和現場儀表必須具備良好地抗風險能力，這就要求在施工過程中一定要嚴把質量關，不放過任何問題，以確保100%的合格率，為海上石油開采地順利進行提供有力保障。

一、海洋石油平臺中控系統概述

1.過程控制系統

過程控制系統基于DCS控制系統，具有強大的計算能力，是整個油氣生產系統自動控制的基礎。它收集并處理過程參數，如現場溫度，液位，壓力和流速，然后顯示和報警，并通過PDL電路進行調整。輸入和輸出系統包括一個通用的4mA-20mA模擬量輸人輸出卡和具有開關觸點的數字量輸入、輸出卡件組成。通信模塊可以與第三方設備連接，可以通過通信接口將第三方設備控制系統上的信息連接到中央控制系統，實現對第三方設備的監控。

2.緊急關斷系統

它可以避免和限制由于生產工藝故障或其它一些事故對工藝設備、生產系統、操作人員及環境的損害。在海洋采油平臺等油田自動化系統設計時，都把ESD系統的設計作為重要的一環。當生產裝置出現緊急情況時，直接由ESD發出保護聯鎖信號，不需要經過DCS系統，從而對現場設備進行安全保護，避免危險擴散。其設計原則：某一級別關斷均不能引起較高級別的關斷，只能啟動本級和所有較低級別的關斷。緊急關斷發生后，操作人員只有在確認故障排除后才能手動復位。

3.火氣探測報警系統

該平臺主要用于原油和天然氣的加工和外輸，形成了一整套相互聯系的生產工藝系統。在這樣的生產處理系統中，存在著可燃氣體泄漏的可能性。在少量天然氣泄漏的情況下，可燃氣體檢測系統可以通過聲光報警。警告人員，系統具有防火，緊急停機，報警（包括PA/GA），HVAC等接口，并且在爆炸下限的一定范圍內，關閉氣源并啟動相關的防火設施。

二、中控儀表系統工作流程

1.中央控制系統工作站

中央控制工作站的功能是處理從站點發送的數據信號，然后根據各種預設閾值邏輯判斷站點的工作狀態。當現場數據達到一定的邏輯條件時，發出動作指令調整場的工作狀態，實現工作流的自動控制。目前，海上石油平臺上常用的大多數中央控制系統都符合基金會現場總線（FF）標準，該標準可以很好地支持基于FF的現場總線設備。

2.I/O柜

I/O柜是現場儀表和中控工作站之間的接口部分，其主要功能是將現場來的4-20mA的模擬電信號轉變成數字信號傳送到中控室去，同時也將中控室送出的控制調節的數字信號指令轉變成現場儀表可以接收的模擬電信號，從而完成現場儀表與中控之間的數據交流。同時I/O柜還對中控和現場儀表進行了物理上的隔離，起到了保護中控設備的作用。平臺上的I/O柜一般有PCS（Processing Control System）、ESD（Emergence Shutdown）和FGS（Fire&Gassystem;）組成。目前常用的I/O柜均為模塊化設計，其I/O卡件可即插即用、自動識別、帶電插拔，智能I/O卡增加了與現場設備的通訊能力。以DeltaV系統為例，智能I/O卡每三秒更新現場設備狀態一次，只要智能HARTI/O卡一直保持與智能設備通訊就可以完全信任現場信號。

3.現場儀表變送器

現場儀表變送器是中央控制儀表系統的終端設備。將諸如溫度，壓力，流量，液位等的非電轉換為標準電信號，然后傳輸到中央控制室以實現現場數據的收集。

隨著技術的不斷創新，中央控制儀表系統的自動化程度不斷提高，并逐步向智能化發展。如今，更常用的中央控制系統采用先進的現場總線技術，儀表變送器大多采用HART通信協議的智能儀表。

三、中控儀表系統各部分的檢驗要求

1.I/O柜的檢驗

（1）外觀檢驗：I/O柜表面平整，無劃痕；門把手方便操作，鑰匙好用，柜門密封性好。

（2）內部檢驗：柜體內部模塊，如：AC-DC24V電源卡，I/O接線卡等組件排列位置應該與廠家提供資料一致。柜體上預留的電纜開口應該與圖紙一致。

（3）接地檢驗：柜體接地線一般為黃綠色，接地點螺栓必須緊固。

（4）線路檢驗：仔細檢查箱內接線，要求與線路布置圖完全一致。

2.現場儀表的檢驗要求

（1）銘牌檢查：檢驗過程中需要核對現場儀表的銘牌（NAME-PLATE），以確定儀表的各項參數一一儀表類型，量程，防護，防爆等級，工藝對接類型等。

（2）線路檢查：在儀表接線完成后，要根據儀表接線端子圖對儀表的接線進行檢查。

（3）安全區域檢查：根據儀表所在的區域等級劃分情況，確認儀表的安全等級是否合理。海洋石油平臺安全區域劃分一般遵守APIRP500B（美國石油學會《陸上及海上固定與移動平臺鉆井與采油設施的電氣安裝區域分類的推薦作法》）。

（4）安裝檢查：儀表的安裝檢查包括以下：檢查設備位號，型號是否正確；根據PID圖和布局圖檢查設備的安裝位置是否正確；根據連接圖，檢查設備是否安裝正確，是否有足夠的空間進行設備操作和維護；檢查設備支撐；檢查在線儀器流程是否正確（如果需要）；根據PID圖和流向檢查高低壓連接是否正確；檢查設備接地連接完成；檢查電纜填料函無松動；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）；檢查設備銘牌是否安裝；檢查支架焊縫處的涂料補充是否完整。

結束語：在海洋石油平臺的控制體系中，中央控制系統大致由過程控制系統。緊急停機系統。火氣監控系統和其他輔助控制系統組成。這些系統構成有機聯系的整體，PCS是平臺生產的工藝主線，而ESD和F&GS;是PCS得以安全工作的保障，因此，了解中央控制系統的工作流程，進行現場檢查工作，可以保證生產，從而提高企業的經濟效益，為海洋石油工程提供更有力的支持。滿足安全控制，自動控制和智能管理等日益增長的需求。

參考文獻：

[1]甘永梅，李慶豐，劉小娟，王兆安.現場總線技術及其應用[M].機械工業出版社，2014.

[2]《國外油氣田自動化管理》編譯組.國外油氣田自動化管理[M].石油工業出版社，2012.

[3]鄔寬明.現場總線技術應用選編[M].北京航空航天大學出版社，2016.

[4]楊寧，趙玉剛.集散控制系統及現場總線[M].北京航空航天大學出版社，2013.