應急發電機在海上無人平臺遠程管理的實現方法

吳紅光

(中海石油(中國)有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057)

海上油氣田，正朝向數字化發展階段，當前國外海上無人平臺[1]的普及率已經非常高，國內也正在摸索無人平臺的建設。井口平臺無人化后，人員不在平臺進行值守，僅有維修保養作業時，再登臨平臺進行作業。

應急發電機作為井口平臺的關鍵設備，承擔應急時設備電源供應，以維持平臺應急生產。本文通過改造實踐，來闡述應急發電機在無人平臺的遠程管理。

1 應急發電機在有人平臺的運用

1.1 應急發電機的基本信息

某井口平臺的應急發電機組采用的是康明斯斯坦福340 kW柴油發動機組，即使用的是康明斯柴油發動機，配無錫斯坦福交流發電機，改發電機組能夠持續運行18 h，額定輸出功率300 kW，功率因數為0.8，電壓是400 V 50 Hz，三相三線不接地，允許過載10%。

發電機由DSE5220控制模塊進行控制，自動根據市電信號或者外部遙控信號控制機組啟動、運行，能夠監視機組運行狀態，具有超速、低油壓、高水溫、三次啟動失敗、停機失敗等的保護；自動停機并維持備用狀態蓄電池，確保市電停機時能夠安全、快速投用[2]。

1.2 應急發電機在有人平臺的管理

1.2.1 應急發電機在有人平臺的作用

有人平臺供電方式，正常用電是中心平臺的透平發電機發電，通過海底電纜給有人井口平臺電網進行供電。

應急發電機在有人平臺中的作用主要有：

(1)應急供電，當中心平臺的電網掉電，應急發電機在15 s內啟動，給井口平臺供電；

(2)井口平臺VCB等進行檢修時，使用應急發電機組進行供電；

當正常電和應急發電機組都無法供電的情況下，使用UPS電源進行供電。供電電路圖如1所示。

圖1 井口平臺供電圖

1.2.2 應急發電機日常操作

應急發電機管理包括測試工作和維保工作。

測試工作，是人員檢查在應急發電機旁通過操作應急發電機控制面板手動啟動應急發電機，檢測應急發電機是否能夠正常啟動，啟動運行狀態是否正常。這個工作執行頻率是每周。

維保工作，是人員按照現場PM維保制度，對應急發電機進行檢查。工作執行頻率是每月。

1.2.3 應急發電機應急操作

在有人平臺時，應急操作分2種：

(1)VCB/ACB等開關設備檢修時，人員現場手動啟動應急發電機，通過應急母排帶載；維修結束后，停止應急發電機，由正常母排帶載；

(2)當中心平臺掉電時，應急發電機自動啟動，但中心平臺恢復供電時，必須人員操作控制面板按下停機按鈕將應急發電機停止。

2 應急發電機在無人平臺的實現內容

2.1 無人平臺特點

無人平臺，一般定義為無人駐守的井口平臺，正常生產時通過遠程監控實現無人操作，但需要人員定期上平臺進行巡檢檢修作業，或者應急登臨平臺進行無人平臺自身關停后的恢復工作，但非本平臺自身關停的恢復則通過中心平臺進行遠程復位。

本井口平臺的定期巡檢檢修作業設置為1個月。

2.2 應急發電機無人平臺管理內容

根據有人平臺管理內容，以及無人平臺1個月登臨平臺一次的要求，可以歸納如下：

(1)應急發電機日常操作，每周測試工作需要遠程執行；

(2)應急發電機應急操作，中心平臺掉電后(即非本平臺自身關停)導致的無人井口平臺掉電，應急發電機能夠在15秒后自動啟動，但需要遠程停機，且當應急發電機沒有自動啟動的情況下也需要手動遠程啟機；

3 應急發電機在無人井口平臺遠程管理的實現

根據以上內容，中心平臺要實現遠程管理應急發電機，必須滿足以下內容：

(1)中心平臺與井口平臺的應急發電機能夠通訊；

(2)中心平臺過程控制系統[3]即中控系統的操作界面能夠遠程監控井口平臺的應急發電機。

3.1 中心平臺與井口平臺的應急發電機通訊的建立

可以分為2部分實行，一是井口平臺中控系統與中心平臺中控系統的通訊，二是井口平臺中控系統與應急發電機的通訊。

3.1.1 井口平臺中控系統與中心平臺中控系統的通訊

中心平臺使用的艾默生Delta V控制系統，井口平臺使用的也是艾默生Delta V控制系統，使用的是光纖通訊，滿足將井口平臺中控系統的數據與中心平臺中控系統數據進行交換，遠程監控需求。

3.1.2 井口平臺中控系統與應急發電機的通訊的建立

應急發電機與井口平臺Delta V中控系統理論上可以通過硬點通訊，也可以實現軟點通訊。

硬點通訊的建立：經過查看應急發電機電氣控制回路，應急發電機的停機功能實現，僅有應急停機，且停機后僅能夠在控制面板停機。因此，通過硬點連接無法實現遠程控制功能。

軟點通訊的建立：通過查找應急發電機的通訊手冊，應急發電機有通訊功能，是MODBUS RTU[4]通訊，可以采用RS485或RS232等通訊方式與Delta V中控系統進行連接。通訊設備(DSE Model 5220與DeltaV Series2[5])連接方式如下表1所示。

表1 通訊設備連接方式

3.2 中心平臺中控系統的操作界面能夠遠程監控井口平臺的應急發電機

由于中心平臺中控系統與井口平臺中控系統都是Delta V系統，能夠通過遠程桌面方式實現監控。因此，主要是實現應急發電機的數據能夠傳到井口平臺控制系統進行監控。

3.2.1 端口組態

確認中控系統卡件燈亮時，進行中控系統通訊卡件端口組態，按照通訊手冊，組態如表2所示。

表2 RS485通訊接口組態

3.2.2 通訊數據建立

為滿足遠程啟停和狀態監測需求，需要建立模擬量和數字量的寄存器，以滿足無人井口平臺的日常操作和應急操作的功能。

(1)應急發電機中控遠程啟停機功能

通過查找應急發電機通訊手冊，利用應急發電機系統控制鍵來實現遠程控制應急發電機。然而，需要注意數據位必須選擇32 bits。

表3 應急發電機系統控制關鍵字

(2)應急發電機運行狀態監測功能

通過查找應急發電機通訊手冊，利用基本儀表信息功能，可以讀取應急發電機相關信息。應急發電機啟動后，可以監測電池電壓、發電機轉數、發電機頻率、發電機單相電壓等數據。數據位為16位。

表4 運行狀態清單

3.2.3 畫面組態的建立

引入數據后，需要將數據轉換為工程量。如電池電壓，0～999.9數值，轉換為0～40 VDC，當讀入數值為500.0，則當前顯示為20 VDC模擬量數據。所有數據都需要進行轉換。

并且引入到畫面進行顯示。

4 結 語

本文通過闡述從應急發電機與井口平臺的中控系統通訊，以及與中心平臺的通訊的可行性出發，通過實踐，證明應急發電機在無人化井口平臺可行性。以此進行擴展，拋磚引玉，為其他設備的在無人平臺的遠程監控的實現提供思路，為井口平臺無人化項目推進提供了依據。