中海石油技术检测有限公司 天津 300000
摘要：近年来，我国对石油资源的需求不断增加，海洋石油平台建设越来越多。海上石油平台设备系统故障轻则会破坏环境，重则会造成设备爆炸，引起人员伤亡等更为严重的后果。安全仪表系统是中控系统的重要组成部分，它为海洋石油平台的正常生产、人员安全以及环境保护等提供了重要保障。研究了安全仪表的设计流程、安全完整性等级、冗余应用和设计中应该注意的问题，提出了对传感器、最终执行元件以及逻辑控制器的要求，给出了安全仪表系统的设计应用。现场实际应用表明，该安全仪表系统运行稳定、可靠性高。该系统对于其他安全仪表系统的设计，具有一定的借鉴意义。
关键词：石油平台；仪表系统；设计
引言
为了能够将海洋石油开采过程的安全性能提高，一般都会将安全仪表系统安装在海洋石油平台比较重要的位置。因此，设计和运用好海洋石油平台安全仪表系统是非常关键的。可按照国际相应的标准来分析工艺过程和工艺装置的故障问题，进而提升海洋石油平台安全仪表系统的安全性能，提升海洋石油平台安全仪表系统处理问题的性能。
1海上固定平台典型工艺
控制系统，主要由采油树、井口控制盘、管汇撬组成；②原油加热系统，主要由电加热器、冷却器排列组合组成，以满足原油处理不同阶段对温度的需求；③原油分离系统，主要由高效分离器排列组合组成；④原油生产水处理分离系统，主要由核桃壳过滤器、斜板除油器、气浮选器等组成；⑤原油外输系统，主要由海底管线、缓冲罐、外输泵组成；⑥原油伴生气系统，由气体分液罐、多级压缩机等组成，满足平台主机发电需求。这6大系统通过泵和管线连接，通过精确的过程控制组成一个典型的采油平台，由于空间、成本、环境等多方面限制，要求控制系统具有高自动化程度及安全可靠性。
2分析海洋石油平台安全仪表系统的设计与运用
①设计电缆通道。在设计电缆通道时，要将电缆通道的位置要设置在与油管线和海洋石油平台保持较远的距离的地方。如果遇到特殊场地因素，热管线和电缆通道必须交叉的情况，那就必须保障和防护热管线和电缆通道之间的安全距离，如自控电缆、通信电缆、电力电缆等等，这些都需要分层敷设，以此来分开低压电力和高压电力。特别是高压电缆的敷设要最大限度的与起居室、通信室保持一定的安全距离，并做好安全防护措施。②布置电气设备。在布置电气设备时，可进行室内与室外布置。室内布置主要有主控室布置和配电室的布置，而电箱和盘柜是配电室主要配置的电气设备。在配置配电室设备时，要按照选择便于设备的维修和操作的位置，且其设计要符合相应的规范和标准。此外，如果在海洋石油平台的危险区域布置电气设备，那么就要做好防护措施，必须达到安全的防爆等级，运用防爆挠形管来提升电气设备的安全等级。③敷设电缆。设计海洋石油平台的走向控制的关键点就是敷设电缆。在敷设电缆的同时还要安装电缆桥架、电缆框和导线板，并按照图纸的设计标准和要求来控制电缆和其他设备的型号与规格。如果设计到穿越甲板或者舱壁的电缆，那么就要在甲板或者舱壁上钻孔，但是该钻孔的位置和大小标准要符合防爆、防水的要求，运用气割和电焊的方法来焊接桥架、电缆框和导线板等等。④安全仪表系统的安装和调试。根据详细设计，对安全仪表系统进行安装、调试和预启动试验，使其性能符合安全要求规格书。主要内容包括检查设备接线、动力源、安全设备设定点，关断顺序动作、旁通及复位，手动关断流程以及相关文件的整理。在这个过程中，需要设计人员的参与，以便协调设计与现场施工的衔接问题，保证系统的顺利应用。⑤安全仪表系统操作和维护。SIS投入使用后，操作人员经过培训或通过对操作手册的学习，进行安全仪表的操作和维护以及周期性的功能试验等工作。当SIS需要修改时，设计人员应根据现场的要求，对SIS系统的概念过程或者其他环节进行分析和设计。⑥安全仪表系统的停运。在SIS失效或系统没有安全要求的情况下，安全系统停运，但必须要评估停运SIS对相邻操作单元和设备的影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3分析海洋石油自动仪表系统的设计内容及注意要点
对海洋石油自动仪表系统进行设计时，要加强对海洋石油自动仪表系统设计内容的重视，并对海洋石油自动仪表系统设计和运用的注意要点进行关注和防护。①设计海洋石油平台自控仪表系统时，在同一个信号回路、屏蔽层以及排扰线设计工作接地时，接地点只能有一个，这样能够避免海洋石油平台自动仪表系统出现地电位差的问题，减少一些不安全干扰因素影响海洋石油平台自控仪表系统的安全性。此外，如果海洋石油平台自控仪系统不能够避免多点接地，那么就要用导线来将海洋石油平台自控仪表系统中的多个接地点进行有效的连接，进而将地电位差消除。②在设计海洋石油平台自控仪表系统接地时，要独立的设置接地系统，不能混接，要按照相互独立的接地系统标准来进行海洋石油平台自控仪表系统的接地工作。③电阻是海洋石油平台自控仪表系统接地系统的重要参数。当电阻值越低时，表明海洋石油平台自控仪表系统接地系统的性能越高。同时也要严格的设计和选择导线的接地连接点和导线的截面积。④海洋石油平台自控仪表系统屏蔽电缆的屏蔽层必须是接地的，且缆托架可16米做一个接地。⑤海洋石油平台自控仪表系统接地系统要运用独立的接地极，且要运用多股铜线的接地线。
4海洋石油平台安全仪表系统的防护、防爆设计
如果可燃气体中的可燃物在爆炸的炸点之上时，正常来讲不会产生燃烧和爆炸，但是如果再有一些气体混入进去，就很容易发生混合气体的爆炸。海洋石油平台安全仪表系统的防护、防爆设计就是设计出能够消除燃烧条件和爆炸条件的自控仪表，通过运用自控仪表来隔离空气、密闭可燃物和消除火源，从而达到了海洋石油平台安全仪表系统的防护、防爆的目标，提升了海洋石油平台的安全性能。此外，海洋石油平台安全仪表系统能够按照海洋石油平台危险区内气体的组别等安全数据以及火灾危险区的范围和登记等内容进行选择防爆型的海洋石油平台安全仪表系统，同时也可以选择结构防护型的海洋石油平台安全仪表系统，不断提升海洋石油平台安全仪表系统的防爆、防护能力和安全性能。
5海洋石油平台仪表控制系统的发展趋势
①仪表控制系统多元化到智能化。目前海上控制系统基本完成智能化转变和实现控制网和安全网“分离”。在工控方面，过去控制的算法，只能由调节器或DCS来完成，如今一台智能化的变送器或者执行器，只要植入PID模块，就可以与有关的现场仪表在一起，在现场实现自主调节，从而实现控制的彻底分散，减轻了DCS主机的负担，使调节更加及时，并提高了整个平台仪表控制系统的可靠性。在ESD和F&D方面，过去有双控制器冗余整合系统控制，实现紧急关断和火气报警，这种控制模式主电源、控制器负载较大，对控制器依赖较高，一旦出现问题，ESD和F&G系统将会同时故障导致安全隐患，如今ESD和F&D系统分离独立供电，通讯控制器冗余，每块I/O卡控制器冗余及通道万能化，通过标准协议的安全网络连接极大程度地提高系统可靠性和稳定性。②网络化及通讯协议标准化。制系统与现场设备加入平台信息网络，成为平台信息网络底层，可使智能仪表的作用得以充分发挥；同时让通讯协议标准化，使信息高度统一。③控制系统的灵活性、高精度化。由于工业生产对成品质量的要求日益提高，国家的政策和法规对节能减排也有具体的要求和规定，因此提高海上平台仪表控制系统的精度就被提上了议事日程。控制系统需要灵活性，方便增加设计、施工、扩展、日常维护等；需要降低系统复杂性，减少接口和专用软件，方便操作和维护。
结语
综上所述，海洋石油平台安全仪表系统是保障海洋平台作业和生产安全的重要保障，而其安全性和可靠性与海洋石油生产密切相关。有效的设计和运用海洋石油平台安全仪表系统，做海洋石油平台安全仪表系统中的各个环境工作，提升海洋石油平台安全仪表系统的安全性，促进海洋石油平台更加稳定、安全的生产和运营。
参考文献
[1]刘百臣.海洋石油平台设备风险维修策略研究[J].新技术新工艺，2014.01（08）：56-58.
论文作者:冯庆辉,李炜
论文发表刊物:《基层建设》2018年第33期
论文发表时间:2018/12/25
标签：系统论文; 仪表论文; 石油论文; 海洋论文; 平台论文; 电缆论文; 自控论文; 《基层建设》2018年第33期论文;