許巍，劉向銘，荊少駿(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司，天津 300459)

1 項(xiàng)目背景

海上某平臺(tái)共有4個(gè)開(kāi)排槽，開(kāi)排槽內(nèi)介質(zhì)主要有雨水，污油，聚合物等。

在平臺(tái)前期設(shè)計(jì)中開(kāi)排槽沒(méi)有設(shè)計(jì)安裝液位監(jiān)測(cè)設(shè)備，中控?zé)o法對(duì)開(kāi)排槽液位進(jìn)行有效監(jiān)控。中控?zé)o法對(duì)開(kāi)排槽液位進(jìn)行監(jiān)測(cè)，只能通過(guò)定時(shí)人員巡檢并手動(dòng)啟動(dòng)和停止氣動(dòng)隔膜泵將開(kāi)排槽內(nèi)介質(zhì)輸送到開(kāi)排罐內(nèi)。一方面人員不能24小時(shí)對(duì)開(kāi)排槽液位進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，突發(fā)異常情況(夏季暴雨)開(kāi)排槽液位上漲迅速，隔膜泵未及時(shí)啟動(dòng)，存在發(fā)生溢油環(huán)保事故的風(fēng)險(xiǎn)。另一方面，每隔一到兩小時(shí)人為啟動(dòng)一次隔膜泵，大大的消耗了人力(如圖1所示)。

圖1 開(kāi)排槽生產(chǎn)流程

本平臺(tái)設(shè)有1 套中央控制系統(tǒng)，其中包括過(guò)程控制系統(tǒng)(PCS)，應(yīng)急關(guān)斷系統(tǒng)(ESD)和火氣監(jiān)控系統(tǒng)(FGS)，各平臺(tái)均設(shè)置PCS、ESD系統(tǒng)機(jī)柜，F(xiàn)GS 機(jī)柜全部放置于N 平臺(tái)中控室。過(guò)程控制系統(tǒng)(PCS)采用的是EMERSON DevltaV 產(chǎn)品，應(yīng)急關(guān)斷系統(tǒng)(ESD)和火氣監(jiān)控系統(tǒng)(FGS)均采用的是EMERSON DeltaV SIS 產(chǎn)品。3 套系統(tǒng)在控制層及其以下相互獨(dú)立，在管理層則共享人機(jī)界面和通信網(wǎng)絡(luò)。

2 技術(shù)簡(jiǎn)介

2.1 改造方案

2.1.1 開(kāi)排槽基本參數(shù)

海上某平臺(tái)共有四個(gè)開(kāi)排槽，詳細(xì)參數(shù)如下：

O平臺(tái)開(kāi)排槽：容積為5 m3

尺寸：1 500 mm(L)×1 500 mm(W)×2 300 mm(H)

氣動(dòng)隔膜泵：排量為10 m2/h

工作壓力:200 KPa；

N平臺(tái)開(kāi)排槽：容積均為3 m3

尺寸：1 200 mm(L)×1 200 mm(W)×2 300 mm(H)

氣動(dòng)隔膜泵：排量為6 m2/h

工作壓力:200 KPa；

n平臺(tái)開(kāi)排槽：容積為2 m3

尺寸：1 500 mm(L)×850 mm(W)×2 000 mm(H)

氣動(dòng)隔膜泵：排量為8 m2/h

工作壓力:200 KPa；

2.1.2 改造設(shè)計(jì)方案

平臺(tái)開(kāi)排槽深度為2 300 mm，開(kāi)排槽內(nèi)介質(zhì)為雨水、粘稠污油、濾網(wǎng)清洗的聚合物等，正常液位維持在1 000 mm左右。定時(shí)人為的啟動(dòng)排量為10 m2/h的氣動(dòng)隔膜泵，將開(kāi)排槽內(nèi)的介質(zhì)輸送到開(kāi)排從而進(jìn)入生產(chǎn)流程。平臺(tái)上目前有從原油高效分離器和斜板除油器上換型下來(lái)的柯普樂(lè)磁致伸縮液位變送器，廢棄氣動(dòng)蝶閥上拆卸下來(lái)的三通電磁閥，中控有預(yù)留的AI和DO通道，開(kāi)排槽液位自動(dòng)控制系統(tǒng)的改造可行[1]。

改造方案如圖2所示：

圖2 改造開(kāi)排槽的PID圖

(1)選取合適量程可用的液位變送器，經(jīng)改造后安裝到O平臺(tái)開(kāi)排槽。

(2)選取中控預(yù)留的AI和DO通道，完成上位機(jī)的組態(tài)程序和組態(tài)畫(huà)面，并下裝到相應(yīng)的控制器。

(3)對(duì)啟動(dòng)隔膜泵的控制氣路進(jìn)行改造，安裝電磁閥。

(4)根據(jù)生產(chǎn)流程，啟泵液位設(shè)置為1 400 mm，停泵液位設(shè)置為900 mm。

2.2 技術(shù)難點(diǎn)及解決方案

2.2.1 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟動(dòng)/停止氣動(dòng)隔膜泵

技術(shù)難點(diǎn)：液位變送器輸入到中控卡件信號(hào)為4～20 mA的模擬量信號(hào)，當(dāng)液位高于1 400 mm和低于900 mm時(shí)要實(shí)現(xiàn)的是數(shù)字信號(hào)輸出。

解決方案：Deltav系統(tǒng)AI模塊內(nèi)部的比較，將高液位動(dòng)作設(shè)置為1 400 mm，低液位動(dòng)作設(shè)置為900 mm。當(dāng)液位高于1 400 mm時(shí)HI_ACT輸出1，LO_ACT輸出0；當(dāng)液位在900 mm到1 400 mm之 間HI_ACT、LO_ACT輸 出0；當(dāng) 液位低于900 mm時(shí)HI_ACT輸出0，LO_ACT輸出1。將HI_ACT接入RS觸發(fā)器的SET位，LO_ACT接入到RESET位。可實(shí)現(xiàn)DO信號(hào)輸出給控制氣路電磁閥[2]。

2.2.2 弱電控制繼電器輸出

技術(shù)難點(diǎn)：DO卡件直接輸出24 V電壓信號(hào)到電磁閥，電磁閥故障短路，有損壞DO卡件的風(fēng)險(xiǎn)。

解決方案：以弱電控制弱電的供電方式，電磁閥直接由24 V電源模塊直接供電，在供電回路加入中間繼電器，DO卡件信號(hào)直接輸出到中間繼電器。

2.2.3 液位浮子自由浮動(dòng)改造

技術(shù)難點(diǎn)：選用的磁致伸縮液位變送器適用在原油系統(tǒng)，開(kāi)排槽內(nèi)的污油非常粘稠，浮子容易卡死在磁致伸縮桿上，浮子在開(kāi)排槽內(nèi)無(wú)法隨著液位浮動(dòng)。

解決方案：對(duì)磁性浮子進(jìn)行改造，為增大其浮力與重力。在浮子外包裹一層清管球所用聚氨酯泡沫。

2.3 具體施工步驟

(1)開(kāi)具相關(guān)工單，廣播通知現(xiàn)場(chǎng)人員；(2)前期調(diào)研及物料準(zhǔn)備工作；(3)液位變送器及磁性浮子改造；(4)中控接線及組態(tài)；(5)現(xiàn)場(chǎng)電纜鋪設(shè)及調(diào)試；(6)電磁閥，液位變送器安裝；(7)功能測(cè)試；

3 工作質(zhì)量效益

完成海上平臺(tái)開(kāi)排槽液位自動(dòng)控制系統(tǒng)改造，對(duì)其進(jìn)行功能測(cè)試，液位變送器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)開(kāi)排槽液位，當(dāng)液位高于1 400 mm時(shí)正常啟泵，當(dāng)液位低于900 mm時(shí)正常停泵。

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

完成平臺(tái)開(kāi)排槽液位自動(dòng)控制改造工作，從前期施工調(diào)研、選型、鋪線、組態(tài)、調(diào)試直到安裝，嚴(yán)格進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)質(zhì)量把控，把施工風(fēng)險(xiǎn)降到最低，最大程度提高施工質(zhì)量，保障施工順利進(jìn)行。本次改造所用料均為廢舊料再利用，節(jié)約費(fèi)用約5萬(wàn)元，后期全部改造總計(jì)可節(jié)約20萬(wàn)元。

改造完成后，中控可以實(shí)時(shí)監(jiān)控開(kāi)排槽液位，并對(duì)液位進(jìn)行自動(dòng)控制。避免了人為監(jiān)控的盲區(qū)，降低因突發(fā)情況導(dǎo)致溢油環(huán)保事故的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 推廣性

平臺(tái)開(kāi)排槽之前一直處于中控?zé)o法檢測(cè)盲區(qū),僅靠人員的定時(shí)巡檢無(wú)法有效的對(duì)液位進(jìn)行監(jiān)測(cè)。本次開(kāi)排槽液位自動(dòng)控制系統(tǒng)成功的改造，實(shí)現(xiàn)了全天24小時(shí)對(duì)開(kāi)排槽液位進(jìn)行監(jiān)測(cè)并對(duì)液位進(jìn)行自動(dòng)控制，消除了監(jiān)測(cè)盲區(qū)。一方面大大降低了突發(fā)情況發(fā)生溢油環(huán)保事故的風(fēng)險(xiǎn)。其次改造所用料均為廢棄料再利用，在保證施工質(zhì)量的同時(shí)也為公司降本增效做出了貢獻(xiàn)。也為其他平臺(tái)后續(xù)改造工作提供了經(jīng)驗(yàn)，具有極大的參考意義。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本次改造工作，現(xiàn)場(chǎng)人員積累了豐富的自檢自修工作經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)拓了人員工作思路，加強(qiáng)了人員預(yù)防環(huán)保事故風(fēng)險(xiǎn)的觀念。本次改造現(xiàn)場(chǎng)工作量大，技術(shù)難點(diǎn)多，整體的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)工作對(duì)班組來(lái)說(shuō)是一個(gè)挑戰(zhàn)也是一次鍛煉的機(jī)會(huì)。在此次改造工作中，班組人員對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行全局把控、自我監(jiān)督保證了施工質(zhì)量，共同協(xié)作，增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)凝聚力。