海上平台仪控系统发展现状

海上平台仪控系统发展现状

边锋,孙奕娟

中国石油大港油田第四采油厂（滩海开发公司）天津市滨海新区 300280；中国石油大港油田经济技术研究院 天津市滨海新区 300280

摘要：海上平台的仪表与控制系统（简称仪控系统）是海上油气田安全生产的核心设备，也是海上平台的大脑与安全卫士。本文介绍了海上平台仪控系统的一般组成，阐述了中国海洋石油海上平台仪控系统的发展现状。

关键词：海上平台；仪控系统；发展现状

引言

油气行业的数字化、智能化转型，是企业提高核心竞争力和加快自身发展的必然要求，是时代发展的必然趋势。海上油气田智能化建设旨在提高海上油气田数字化和智能化水平，提高设备可靠性和生产时率，减少现场操作维护工作量并优化人员配置，提高油田全生命周期效益。为生产指挥和经营决策提供数据支持，促进海上油气田生产业务的数字化转型。海上油气田智能化建设涉及勘探、开发、生产、管理到决策各个环节，实现智能化的关键在于实现各个环节的全面感知、协同发展、科学决策及自主优化。海上油气田仪表与控制系统作为海上平台感知与控制中心，在智能化建设中起着十分重要的作用。

1海上平台仪控系统概述

1.1海上平台仪控系统定义

海上平台仪控系统的是仪表与控制系统的简称，作为整个油气生产过程中的核心关键设备，该设备能够有效调整平台的生产环节，降低风险带来的影响，确保生产的可靠性与安全性。在系统构建与应用的过程中需要大量的电器设备、仪表以及电缆，需要重点做好海上平台仪控系统的安全控制与管理工作，否则就会受到不可控风险的影响，带来经济效益方面的损失甚至严重的安全责任事故。

1.2海上平台仪控系统的特征

我国的海洋石油工业经过数十年的发展取得了阶段性的成果，海上平台仪控系统作为安全生产的技术核心，其同样也是目前研发的主要目标。一般来说，我们将海上平台仪控系统作为衡量安全生产的主要标准。海上平台仪控系统作为整个核心控制系统，能够通过自动化与智能化的匹配来实现制造技术的发展与平衡，提升可靠性与安全性。在整个生产过程中，复杂的生产环境以及多变的海上条件都可能会影响整体的稳定性。在生产控制时，海上平台仪控系统作为核心，需要同时兼顾好海上平台仪控系统的经济效益与安全效益。

2海上平台仪控系统

2.1井口控制盘

井口平台或带有井口区的中心处理平台上均设有井口控制盘，井口控制盘主要用于对井口采油/采气树的井口压力、井上安全阀、井下安全阀以及电潜泵等设施进行就地控制。它通过监测每一口井管线的压力和井口控制盘内设置的逻辑来控制井口设施的关停，并将关断信号送给中控系统报警，同时接收平台ESD系统的关断指令。井口控制盘包括公用模块和单井模块两部分。根据海上平台公用系统的设置情况，井口控制盘通常分为气动液压驱动井口盘和电液驱动井口盘两类。

2.2非接触式温度测量仪表

从温度测量的角度来说，非接触式温度测量方式的依据是传感器原理。因此，对非接触测量方式中的各个测量仪表展开分析尤为必要。在众多测量仪表中，热点偶主要是通过串联不同的导体，并在闭合电路形成的过程中在结合点位置产生温差，也就是热点效应，那么在回路中就会产生电流。其中，热电偶是导体组合。热电阻在对温度进行测量的过程中，其原理是基于温度和电阻两者之间成函数关系的半导体或金属导体制作成而感温元件展开测量的。由此可见，对于热电阻温度仪表来说，其最为重要的元件就是感温元件。而制成感温元件的材料则主要有两类，一类是半导体，另一类则是金属导体。其中，由半导体制成的感温元件，其大多是碳、锗及热敏电阻。而由金属材料制成的感温元件，其则大多是柏热电阻，这也是最为常见的。对于铂热电阻而言，其优势在于具有较好的复线性能，同时还具有较稳定的物理性能。另外，还具有低成本和应用范围广等优势。除此之外，在测量精度方面也比较高。然而，与铜热电阻相比，其具有较小的测量范围。上述两个温度测量仪表很好地利用了传感器原理，

其优势和劣势。双金属温度计在应用的过程中，其主要是通过将固体受热而产生的几何移位视为温信号。压力式温度计则主要是将温度变化转化为液体或气体，受热后通过观察压力的变化或体积膨胀的情况，以获得检测信号。无论是双金属温度计，还是压力式温度计，其都仅仅是简单应用了传感器技术。

2.3海上平台仪控系统的防爆安全设计

结合海上平台仪控系统控制的安全设计标准与基本要求来看，当可燃气体的浓度达到一定的范围后才会有爆炸的可能性。从这个角度进行分析，在可燃气体相对浓度较低的情况下，发生爆炸的可能性不高，但是依然有燃烧的风险。结合这个问题，在爆炸极限以下只需要做好燃烧的防护即可，这样是现阶段海上平台仪控系统安全控制的基本思路。在进行燃烧防控设计时，需要借助于自动控制仪表系统的帮助，通过消除仪表发生爆炸的可能性来充分利用火源控制技术来提升海洋平台的安全防护水平。在海洋平台自动控制仪表的安全管理方面，则需要根据国家的技术安全标准来确保爆炸以及燃烧事件不出现。除此之外，在进行实际防护时也可以借助于一些特殊的防护手段与技术方法，通过防爆防护以及结构管理的方式来实现具体的功能。自控系统的设计目的主要针对防爆控制环节，要确保系统的安全运行，避免出现爆炸。实际上，在整个海上平台仪控系统运行过程中，电缆的安全性往往难以保障，所以需要采取符合要求的电缆类型，在零风险的前提下采取禁止接线箱的设置。在危险区域内部则可以通过电缆与墙体材料的接触来实现绝缘密封，这样可以有效避免墙体材料的直接接触，避免出现材料燃烧引发的一系列事故。

2.4仪控系统的智能监测与管理

海上平台控制系统是一类由被控对象、传感器、控制器和执行器组成的大规模、复杂系统，包含上百个控制回路。仪表与控制系统是整个平台的生产及控制中心，是实现油气生产高度自动化与设备安全可靠运行的核心。仪控系统能否正常运行，关系到平台能否安全生产与作业。因此，仪控设备的智能监测与管理，控制系统的在线监测、故障预警及诊断，具有重要的应用意义。1）仪控设备的智能监测与管理由于容错控制技术的成熟，再加上在海上平台仪控系统设计中对安全完整性等级（SIL）以及冗余设置的要求，使得控制器软、硬件可靠性已达到了较高水平，传感器和执行器的故障成为目前控制系统失效的主要原因。目前，大部分海上平台已配备带有HART协议的智能仪表，中控系统配置智能仪表管理系统，可以在线获得带有HART协议的现场仪表和阀门的过程信息及诊断信息，实现对智能现场设备的智能化管理，包括在线组态、调整、校验、诊断等，主要包括以下功能：①系统组态：在线进行智能仪表组态修改并记录相关事件。②在线状态监测与报警：在线监测与系统相连的智能仪表健康状态（如HART协议仪表、阀门定位器等）；在线诊断仪表故障信息（如仪表无反应、传感器老化故障、导压管堵塞等）；智能仪表报警检测组态，提供声光报警并在数据库中自动记录报警事件。

结语

海上平台仪控系统在构建过程中需要面对十分复杂的外部环境，同时密集分布的电缆也可能会出现内部的干扰。所以，在进行海上平台仪控系统的内部安全构建时，需要着重处理好安全控制以及接地控制两个部分的问题，提升接地安全性，避免出现燃烧、爆炸等不确定的风险问题，以此来确保整个海上平台仪控系统的合理应用，促进行业的可持续健康发展。

参考文献

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[2]周永辉.海上平台仪表安装调试质量控制分析[J].仪器仪表用户,2016,23(07):50-51+85.