【摘 要】 近年來(lái)，我國(guó)石油化工自動(dòng)化技術(shù)在不斷提高，實(shí)現(xiàn)了從手工操作到連續(xù)工藝的重要轉(zhuǎn)變，不斷推出了一系列高新科技煉化技術(shù)。我國(guó)是一個(gè)人口大國(guó)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，其對(duì)能源的消耗也日益嚴(yán)重，我國(guó)石油的開(kāi)采量遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上人民日常生產(chǎn)和生活的需求，導(dǎo)致從國(guó)外進(jìn)口石油的現(xiàn)象也日益嚴(yán)重。本文對(duì)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)進(jìn)行了分析探討。

【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)

一、安全儀表系統(tǒng)功能的安全評(píng)估

安全儀表系統(tǒng)功能的安全評(píng)估，其目的主要是調(diào)查和判斷安全儀表系統(tǒng)和相關(guān)系統(tǒng)能達(dá)到的安全等級(jí)。功能安全評(píng)估應(yīng)該分析進(jìn)行的危險(xiǎn)，降低風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)系統(tǒng)的安全功能進(jìn)行分配，最終確定要求的保護(hù)層和編制安全的規(guī)范。其計(jì)算的方法是通過(guò)對(duì)安全儀表系統(tǒng)的影響和危險(xiǎn)后果的分析，計(jì)算出安全儀表系統(tǒng)的失效分?jǐn)?shù)以及要求的平均失效分?jǐn)?shù)，再根據(jù)安全儀表的子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式、檢測(cè)時(shí)間、操作要求以及平均修理時(shí)間的要求，計(jì)算出安全儀表子系統(tǒng)的平均失效概率，最終根據(jù)相關(guān)公式得出計(jì)算的結(jié)果。安全儀表系統(tǒng)的系統(tǒng)功能的平均失效概率是由安全儀表系統(tǒng)的子系統(tǒng)的平均時(shí)效概率組合確定的，最后計(jì)算出安全儀表系統(tǒng)的目標(biāo)量。

二、石化企業(yè)儀表控制系統(tǒng)應(yīng)用的現(xiàn)狀分析

1、FCS與DCS進(jìn)入共存時(shí)代

DCS于20世紀(jì)七十年代產(chǎn)生，逐步發(fā)展至成熟。DCS成熟的技術(shù)和可靠的性能得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。FCS正在發(fā)展期，還未成熟，跟DCS相比，功能并不完善，同時(shí)也存在著其他的缺陷。所以，在今后相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，會(huì)出現(xiàn)DCS與FCS共存的局面。不會(huì)因?yàn)镕CS的產(chǎn)生和發(fā)展而消失、淘汰。

2、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)與DCS的結(jié)合運(yùn)用

現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)與DCS相結(jié)合，將現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)智能儀表與DCS連接，不僅發(fā)揮了DCS優(yōu)勢(shì)，同時(shí)帶動(dòng)并推廣了現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的應(yīng)用。降低了成本，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)與DCS的優(yōu)勢(shì)都得到了充分發(fā)揮。在現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)推廣應(yīng)用的基礎(chǔ)上，逐步完善管控一體化功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的一體化管理與控制。

3、先進(jìn)控制及優(yōu)化的應(yīng)用

目前，我國(guó)已經(jīng)能夠掌握并熟悉應(yīng)用一些比較控制技術(shù)了，比如魯棒PID控制和多變量預(yù)測(cè)控制技術(shù)。先進(jìn)控制的實(shí)施，讓系統(tǒng)裝置更穩(wěn)定，運(yùn)行更安全，同時(shí)也提高企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量，保證了收率，降低成本，增加了收益。使企業(yè)取得了顯著經(jīng)濟(jì)效益。

4、安全控制系統(tǒng)的應(yīng)用

由于現(xiàn)代化石化企業(yè)的裝置規(guī)模越來(lái)越大、制作過(guò)程越來(lái)越復(fù)雜、運(yùn)用材料易燃、易爆等特點(diǎn)，對(duì)設(shè)備的安全性提出了更高的要求，為了是設(shè)運(yùn)行的可靠性有效提高。石化企業(yè)更加重視安全控制技術(shù)在儀表控制系統(tǒng)中應(yīng)用，緊急停車(chē)系統(tǒng)ESD在避免工業(yè)災(zāi)難、減少工業(yè)事故損失方面起到了積極和重要的作用。安全系統(tǒng)包括緊急停車(chē)系統(tǒng)（ESD）、生產(chǎn)裝置健康監(jiān)控技術(shù)、安全儀表系統(tǒng)等方面。

三、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、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。

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（FireGas 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)。

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?，F(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。

四、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。

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、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。

五、結(jié)束語(yǔ)

石油化工產(chǎn)業(yè)是一個(gè)國(guó)家的命脈，是國(guó)家在日益激烈的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下生存下去的先決條件在海洋石油平臺(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)（FGS）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FGS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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