新型DCS系統在海洋石油開發中的應用研究

摘要：DCS是一種新型的控制系統，它將計算機、控制、顯示、通訊等高科技產品融為一身，實現了對分散控制的集中管理。文章就新型DCS系統在海洋石油開發中的應用進行研究，分析新型DCS系統具體應用，從而就這一系統應用的可行性加以評估。

關鍵詞：新型DCS系統；海洋石油開發；應用；分析

中圖分類號：TE953文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2012）05-0038-02

經過幾次更新換代之后，新型的DCS系統已具有開放性、高可靠性、靈活性、協調性好、亦維護、控制算法齊全等優點，且越來越多被應用于工業生產領域，為企業自動化的實現奠定了堅實基礎。近年來，隨著油田開發群的日漸形成，傳統的人工管理與維護方式已不再適用。出于對運營成本的考慮，無人駐守井口平臺成為多井口的開發模式，但其功能的實現則需要自動化的高新技術來提供支持，對諸多資產和平臺的高效管理就成為亟待解決的關鍵問題，而新型DCS系統的出現和應用就成為人們關注的焦點。

1新型DCS系統的特征和突出優點

集散控制系統（DCS）是20世紀70年代中期出現的，它是計算機（Computer）技術、控制（Control）技術、通訊（Communication）技術和CRT顯示技術（簡稱四C技術）相結合的產物。它以微處理機為核心，把微機算機、工業控制機、數據通訊系統、顯示操作裝置、過程通道、模擬儀表等有機的結合起來，采用組合裝式組成系統，為實現工程大系統的綜合自動化創造了條件，所以，以PLC為基礎的集散控制系統已成為工業自動化系統的主流。在海洋平臺石油生產中，由于海上作業條件艱苦、工作環境惡劣，且隨著海上石油開采規模的不斷擴大化，海上平臺石油生產的生產與管理越來越迫切的要求能迅速、準確、全面的掌握生產設備的工作運行狀況，因此集散控制在海上石油開采中得到了日趨廣泛的應用。

在集散控制系統的發過歷程中，廠家對系統網絡和現場控制站的設計開發尤為注重。系統網絡由最初的封閉高速數據總線已發展成為應用現場總線技術和以太網技術的先進網絡，現場控制站的功能亦得到了完善，其應用的成熟逐漸實現了標準化。新型DCS系統實現了由信息控制向綜合信息管理的轉變。隨著系統規模的日漸擴大，產品集成和功能集成能力明顯提高，實現了企業網絡和控制網絡的集成。由此可以看出，集成化和信息化是新型DCS系統的兩個顯著特征。

新型DCS系統的突出優點是系統功能的開放新和分散化。DCS系統中應用了FCS技術，實現了控制單元現場化和控制功能的單元化、模塊化，提高新能的同時，降低了成本。且新型DCS系統的開放新實現了同第三方產品的互操作性。

2新型DCS系統在海洋石油開發中的應用分析

規模經營的發展，市場競爭的激烈，都要求海洋石油開發行業將經營決策更為有效地轉化為生產力，將基于新型DCS系統的集先進的經營、控制、管理為一體的綜合信息系統應用于海洋石油的開發。新型DCS系統在海洋石油開發中的應用大致包括以下三層內容：現場儀表與執行機構層、控制層、平臺監控與管理層。

2.1現場儀表與執行機構層的應用分析

現場儀表將包括壓力、溫度、流量、液位等在內的各種現場物理信號轉換為數字信號或電信號，并采取一定的必要處理措施。而執行機構則是將控制的各種輸出信號轉變為如位移、閥位等物理變量。近年來，HART智能現場設備技術日漸成熟，航洋石油開采中各種現場只能儀表和執行機構的應用愈加普遍起來。HART智能現場設備具有連續監視、自檢儀表的功能，能夠向DCS系統提供確定的設備自檢狀態信息、設備狀態信息、設備功能性能信息及傳感器校對等。基于這一良好基礎，便可進行資產管理系統的建立，來對開發區域或整個平臺的現場設備狀況實施智能化管理，同時將HART智能現場設備納入到新型DCS控制系統中，從而促進航洋石油開采平臺管控一體化的實現。

2.2控制層的應用分析

統籌海洋石油中控平臺，其控制室除負責監控本平臺油氣處理工藝過程外，還對單獨井口平臺進行監控、遙測及高級別的關斷。海洋石油開發的中心平臺處理系統主要包括原油三級分離系統、三甘醇脫水系統、伴生氣處理系統、油氣外輸系統及公用系統。平臺油氣經工藝流程處理后，將其外輸或送至其他平臺用于生產。對于三甘醇脫水系統和分離系統，中控系統以系統中溫度、壓力及變送器采集數據為依據，來計算PID調節，實現對壓力、液位、加熱器調節閥的精確控制。對于應急發電機系統、油氣外輸泵、伴生氣處理系統等設有控制鍵盤，平臺中控系統便是通過現場控制鍵盤、硬線及RS485來交換信息，從而滿足對現場設備重要參數的監控需求。

2.3平臺監控與管理層的應用分析

新型DCS系統的網絡結構采用的是標準化的工業以太網，為平臺層面有效運用提供了實時、便捷的決策信息傳遞通道。通過DCS系統，實現了現場控制單位和智能設備對現場單位和設備云南行故障、狀態、診斷信息的收集，并整合、分析其同歷史數據的比較，從而對設備、裝置的性能退化及可能將要發生的故障發出提前報警，為海洋石油開發平臺的監控管理提供有效及時的決策信息。此外，平臺的監控與管理還應涉及平臺資產的管理，通過定期報告整個平臺的監控狀況，來促進海洋石油開采平臺資源的分配和生產的調度。

3結語

在基于對石油平臺海水處理的工藝復雜性和海上石油生產環境惡劣性研究的基礎上，結合DCS系統的優越性，運用Rockwell RSView32組態軟件研究并實現了石油平臺水處理DCS系統，實現了對平臺水處理工藝各子過程的分散控制和被采集信息的集中管理。該系統是DCS技術在海上石油生產中的重要應用，其長期運行，證明了系統的穩定性與可靠性，提高了海上石油生產效率，確保了海上工作人員的安全。通過上述內容可以看出，新型DCS系統的優點眾多，其在海洋石油開發中的應用，對于企業進行資產管理十分有利。在計算機自動化的發展道路上，還有更難更多的問題等待著我們探索，需要充分考慮投資效益，使新型DCS系統的應有優勢得到充分的發揮，從而在新時期的競爭中取勝，促進行業石油開發行業的更大進步。

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