郭永新
(中國(guó)海洋石油(中國(guó))有限公司 深圳分公司,廣東 深圳 518054)
某氣田平臺(tái)位于中國(guó)南海東部海域,是一座集天然氣開(kāi)采、油氣處理、計(jì)量和輸送為一體的綜合平臺(tái)。該平臺(tái)將海底井流物進(jìn)行氣液分離,并分別對(duì)天然氣、凝析油脫水,處理合格后混合進(jìn)入海底管線(xiàn)輸送至365 km外的珠海終端處理廠(chǎng)作進(jìn)一步處理。
每年4—11月份平均有3次臺(tái)風(fēng)進(jìn)入該海域,影響該平臺(tái)的日常生產(chǎn),為了保證該平臺(tái)人員的安全,當(dāng)臺(tái)風(fēng)來(lái)臨時(shí),該平臺(tái)啟動(dòng)臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn),即全部人員將撤到陸地,在陸地珠海終端遠(yuǎn)程遙控該平臺(tái)的生產(chǎn)。
在臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)時(shí),中心控制系統(tǒng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)將通過(guò)通信衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)疥懙刂楹=K端,為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性,對(duì)該平臺(tái)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行了優(yōu)化改造。
該平臺(tái)中心控制系統(tǒng)是由分散控制系統(tǒng)(DCS),緊急停車(chē)系統(tǒng)(ESD)、火災(zāi)及氣體監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)(FGS)組成。DCS對(duì)全平臺(tái)進(jìn)行監(jiān)控、操作,接收并顯示、記錄來(lái)自DCS,F(xiàn)GS和ESD三大系統(tǒng)的監(jiān)控信息。ESD監(jiān)控該平臺(tái)生產(chǎn)關(guān)鍵工藝參數(shù),一旦工藝參數(shù)觸發(fā)關(guān)停設(shè)定值,將會(huì)引發(fā)相應(yīng)級(jí)別的ESD關(guān)停。FGS負(fù)責(zé)全平臺(tái)火氣消防,如果發(fā)現(xiàn)火情將啟動(dòng)平臺(tái)消防系統(tǒng),并關(guān)斷信號(hào)傳送給ESD,觸發(fā)ESD關(guān)停,保證平臺(tái)安全。
該平臺(tái)與珠海終端中心控制系統(tǒng)通過(guò)衛(wèi)星通信的方式進(jìn)行服務(wù)器間的數(shù)據(jù)傳輸及通信,具體網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 平臺(tái)與珠海終端中心控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫疽?/p>
如圖1所示,該平臺(tái)與珠海終端各設(shè)置DCS服務(wù)器,通過(guò)各自的交換機(jī)接到各自的衛(wèi)星貓上,衛(wèi)星貓通過(guò)功放、衛(wèi)星天線(xiàn)、衛(wèi)星等進(jìn)行通信。目前該平臺(tái)共有2條鏈路與珠海終端進(jìn)行通信,按網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先級(jí)依次分別是平臺(tái)?珠海衛(wèi)星鏈路專(zhuān)線(xiàn)?珠海終端;平臺(tái)?深圳衛(wèi)星鏈路專(zhuān)線(xiàn)?珠海終端。
珠海終端相當(dāng)于該平臺(tái)服務(wù)器的遠(yuǎn)程服務(wù)器,該平臺(tái)服務(wù)器將全部數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)方式實(shí)時(shí)傳輸?shù)街楹=K端。當(dāng)該平臺(tái)中心控制系統(tǒng)臺(tái)風(fēng)模式開(kāi)關(guān)切換至“本地”時(shí),該平臺(tái)與珠海終端的網(wǎng)絡(luò)通斷都不會(huì)影響該平臺(tái)的日常運(yùn)行;當(dāng)該平臺(tái)中心控制系統(tǒng)臺(tái)風(fēng)模式開(kāi)關(guān)切換至“珠?!睍r(shí),且在終端中心控制系統(tǒng)服務(wù)器將通信腳本激活,此時(shí)該平臺(tái)與珠海終端的網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi)超過(guò)30 min時(shí),該平臺(tái)將產(chǎn)生ESD1級(jí)關(guān)停,按邏輯將該平臺(tái)所有設(shè)備關(guān)停,平臺(tái)停止生產(chǎn)。檢測(cè)通信通斷的原理如下。
1)珠海終端DCS服務(wù)器建立通信點(diǎn)1(T-SOFT-STA-NEW1),信號(hào)來(lái)源于終端DCS服務(wù)器的CM點(diǎn)COM_STATUS中的時(shí)間模塊TIMERA.SO,其腳本如下:
Onchange
ParamValue("DPP-COM-FAULT-NEW1.OP")=ParamValue("T-SOFT-STA-NEW1.PV")
ParamValue("DPP-TS_LT.OP")=ParamValue("DPP-COM-FAULT-NEW1.PV")
2)珠海終端DCS服務(wù)器建立通信點(diǎn)2(DPP-TS_LT)。
3)該平臺(tái)DCS服務(wù)器建立通信點(diǎn)3(DPP-COM-FAULT-NEW1)。
由1)的腳本可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)腳本啟用后1)的值賦予3),然后3)的值賦予2)點(diǎn),即優(yōu)先級(jí)順序?yàn)椋?1)>3)>2)。
當(dāng)1)發(fā)出固定脈沖時(shí),3)接收正常的話(huà),也能產(chǎn)生同樣的固定脈沖,如果脈沖消失超過(guò)30 min,則判斷為通信中斷,該平臺(tái)啟動(dòng)ESD1級(jí)關(guān)停聯(lián)鎖;當(dāng)整個(gè)通信是正常的,則脈沖信號(hào)能傳回2),如果2)的脈沖消失超過(guò)30 min,則終端DCS會(huì)出現(xiàn)報(bào)警。該平臺(tái)與珠海終端通信邏輯如圖2所示。
圖2 平臺(tái)與珠海終端通信邏輯示意
由于該平臺(tái)與珠海終端中心控制系統(tǒng)之間是通過(guò)衛(wèi)星通信,臺(tái)風(fēng)模式時(shí)生產(chǎn)的穩(wěn)定性取決于DCS遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性,平臺(tái)針對(duì)DCS存在的數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題提出了解決措施。
當(dāng)臺(tái)風(fēng)到來(lái)時(shí),該平臺(tái)受到強(qiáng)對(duì)流天氣的影響,該平臺(tái)與終端的通信丟包現(xiàn)象嚴(yán)重,網(wǎng)絡(luò)短時(shí)中斷嚴(yán)重,衛(wèi)星通信不穩(wěn)定。針對(duì)該類(lèi)情況,該平臺(tái)采取了以下措施:
1)衛(wèi)星天線(xiàn)增加球形保護(hù)罩,做防風(fēng)處理,減小衛(wèi)星天線(xiàn)受臺(tái)風(fēng)吹襲而產(chǎn)生的晃動(dòng),保證衛(wèi)星天線(xiàn)穩(wěn)定性。
2)將發(fā)射信號(hào)較差的衛(wèi)星ODU型功放更換為BUC型功放,并更新升級(jí)衛(wèi)星貓,提高衛(wèi)星天線(xiàn)的可靠性。
3)臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)時(shí)臨時(shí)調(diào)升快速速率由256 Kibit/s至512 Kibit/s,增加通信網(wǎng)絡(luò)帶寬。
4)將遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控通信與中心控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信分開(kāi),即原先與DCS共同走平臺(tái)珠海衛(wèi)星專(zhuān)線(xiàn)更改為走平臺(tái)蛇口衛(wèi)星線(xiàn)路后再轉(zhuǎn)到珠海橫琴終端,將珠海衛(wèi)星專(zhuān)線(xiàn)專(zhuān)用于中心控制系統(tǒng),避免視頻監(jiān)控通信擠占網(wǎng)絡(luò)資源。
通過(guò)改造升級(jí),目前海陸通信的丟包率由最高時(shí)的32%降到5%,由之前平均每1 000個(gè)包丟失30~50個(gè),降到5個(gè)以?xún)?nèi),通信質(zhì)量明顯提升。
由于該平臺(tái)中心控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)新系統(tǒng)加入及設(shè)備的更新等改造,有部分無(wú)效的點(diǎn)在數(shù)據(jù)傳輸中會(huì)影響整體數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量。針對(duì)該類(lèi)情況,該平臺(tái)采取了以下措施:
1)排查DCS,ESD,F(xiàn)GS三大系統(tǒng),刪除殘留無(wú)效通信點(diǎn)。
2)暫停臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)下未啟用的設(shè)備與中心控制系統(tǒng)的傳輸,如水下生產(chǎn)系統(tǒng)、虛擬計(jì)量系統(tǒng)等。
通過(guò)以上的改進(jìn),將系統(tǒng)海陸傳輸?shù)臄?shù)據(jù)點(diǎn)降低了5%,基本上杜絕了無(wú)效的傳輸點(diǎn),避免在終端遠(yuǎn)程監(jiān)控時(shí)過(guò)多的無(wú)效點(diǎn)干擾正常的監(jiān)控。
該平臺(tái)中心控制系統(tǒng)部分卡件使用年限長(zhǎng)、運(yùn)行存在溫度超高的情況,影響了系統(tǒng)運(yùn)行速度。針對(duì)該情況,該平臺(tái)定期對(duì)卡件進(jìn)行除塵清灰,檢測(cè)溫度,并通過(guò)系統(tǒng)自帶的軟件進(jìn)行檢測(cè),及時(shí)對(duì)狀態(tài)不佳的系統(tǒng)卡件更新升級(jí),避免由于卡件的老化而導(dǎo)致的故障,確保臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)時(shí)的穩(wěn)定。
中心控制系統(tǒng)服務(wù)器C盤(pán)數(shù)據(jù)過(guò)多,占用空間較大,影響DCS軟件的運(yùn)行速度。平臺(tái)將DCS歷史保存數(shù)據(jù)路徑轉(zhuǎn)移到D盤(pán),確保服務(wù)器C盤(pán)的可用空間在30GiB以上,并定期清理服務(wù)器緩存,確保服務(wù)器不因軟件運(yùn)行遲緩而影響遠(yuǎn)程傳輸速率及穩(wěn)定性。
在臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)時(shí),海上油氣平臺(tái)上無(wú)人值守,生產(chǎn)操作人員遠(yuǎn)在300 km以外的陸地終端。與陸地油氣田采用光纖通信不同的是,海上油氣平臺(tái)與遠(yuǎn)程終端的通信目前仍然采用衛(wèi)星通信,部分海上油氣平臺(tái)采用微波通信,為了確保無(wú)人值守時(shí)生產(chǎn)參數(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控及操作,保證平臺(tái)生產(chǎn)的穩(wěn)定及安全,提高中心控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性是關(guān)鍵。該平臺(tái)通過(guò)多方面的舉措,確保了中心控制系統(tǒng)硬件、軟件的運(yùn)行速率,提高了衛(wèi)星通信質(zhì)量及數(shù)據(jù)傳輸效率,從而提高了臺(tái)風(fēng)模式下中心控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。