采油平臺火氣監控系統升級改造

邱志強

（中海石油（中國）有限公司湛江分公司，廣東湛江 524057）

0 引言

出于安全需要，采油平臺安裝有火氣監控系統，在平臺的生產區域和生活樓區域安裝有煙霧、火焰、可燃氣等各類探測器，同時在平臺的中控房安裝有火氣監控系統的控制單元和顯示單元，現場火氣探測器的檢測信號通過傳輸電纜送到中控房，并在控制單元和顯示單元進行狀態監測，以此達到對現場的安全情況進行監控，防止事故的發生。潿洲油田某采油平臺由于新增了采油井，安裝了新的設備設施，因此必須在現場加裝火氣探測器對這些新增區域進行監控，滿足安全要求。

1 火氣系統簡介

采油平臺的火氣探測系統能夠及時準確地探測早期火災和可燃性氣體泄漏，通過火災盤的邏輯分析和處理，實現報警、關斷和消防功能，消滅事故，保護平臺人員及生產設施的安全。

火氣探測系統采用邏輯方法判斷現場探測器探測到的報警信號，可以準確辨別出平臺實際情況，避免誤動作造成的停機，從而保證系統的高度可靠。

火災探測系統由現場設施、火氣控制盤及與其他系統相關的接口組成。

（1）現場設施。現場火氣探測、報警設備包括火焰探測器、熱探測器、煙霧探測器、可燃氣體探測器、氫氣探測器、手動報警站、平臺狀態燈等。

（2）火氣控制盤。火氣控制盤是火氣探測系統控制中心，由可編程邏輯控制器Allen Bradley ControlLogix等組成。

（3）與PCS接口。PCS（Process Control System過程控制系統）。火氣系統與PCS通過MODBUS通訊協議進行通信。火氣系統實時監測現場火氣探頭和開關的狀態，在PLC內部進行邏輯運算，邏輯運算結果通過MODBUS協議送到操作站，操作站顯示探頭狀態和邏輯運算的結果。

2 系統改造內容

平臺由于新增采油井建設的需要，加裝了生產處理設備，配套電器系統如變壓器、變頻柜等。為了保障這些設施的安全，這些改造項目必須有配套的火氣探測器。本次FGS火氣監控系統（Fire Alarm and Gas Detector System，火災報警和氣體檢測系統）改造項目主要由以下4部分組成。

（1）現場生產區域新增硫化氫（H2S）探測器項目，新增20臺硫化氫和1臺可燃氣探測器，共需占用FGS系統的21個AI（Analogy Input，模擬量輸入）信號。

（2）新增的生產設備需要新增加火焰探測器2臺，可燃氣探測器4臺，硫化氫探測器5臺，共需占用FGS系統的11個AI模擬量輸入信號。

（3）新增加的配電間配置煙霧探測器2臺、溫度探測器2臺、CO2（二氧化碳）手動釋放/抑制按鈕2個、手自切換按鈕DI（Digital Input，數字輸入）信號1個、CO2釋放壓力反饋DI信號1個、盤面火氣狀態反饋DI信號1個，共占用FGS系統9個DI信號。

（4）新增 CO2釋放報警燈占用 4個 DO（Digital Out，數字輸出）信號，新增配電間增加CO2釋放DO信號1個，火氣控制盤增加CO2釋放按鈕DO信號1個，共占用FGS6個DO信號。

3 改造方案

新增項目增加的I/O（Input/Output，輸入/輸出）數量（估算）在各系統的分布見表1。其中，AO為Analogy Output，模擬量輸出；RS485為通訊接口。ESD是Emergency Shutdown Device的縮寫，意為緊急停車裝置。

表1 新增項目增加的I/O數量（估算） 個

具體改造方案如下。

（1）電源系統：原系統的2個菲尼克斯（容量40 A）開關電源，可以滿足本次新加8塊16通道AI卡件（4塊冗余）所需的電源容量，無需改造。

（2）火氣系統現有的AI剩余點數不能滿足現有需要，需要增加AI卡件；另外平臺現場控制系統也需要改造，將中控火氣系統柜1號柜的2個1756—A13型的機架更換為1756—A17型，新增加8塊16通道AI卡件（4塊冗余），同時增加接線端子排以滿足改造要求。

（3）新增的DI，DO點使用原來的備用點。

（4）平臺火氣系統是冗余配置，冗余版本為Rev 15.60，冗余主機架是 4槽。冗余主機架配置：0槽 1756—L62，1槽1756—CNBR/E，2槽和3槽均為1757—SRM。

（5）1756—CNBR/E模塊的CPU使用率達到99%，連接數達到47個，已經不能滿足現有的要求，需要更換，更換后的C網模塊在冗余配置中，1757—SRM冗余模塊也需要更換。

4 施工方案

本次火氣系統改造施工的重點是將2個13槽機架更換成17槽機架及冗余版本升級、C網組態。

在更換機架及冗余機架中模塊的過程中，火氣系統將斷電停止工作；安裝工作完成后還需要冗余版本升級、組態C網，因此平臺要做好火氣系統停止后的工作安排。

具體施工方案：先配置好火氣系統程序，將FGS到ESD系統的關斷信號旁通并確認，旁通好CO2釋放系統、火氣系統的跳電信號，然后將火氣系統斷電后更換17槽機架，冗余系統升級及C網的組態工作。

本次擴容工作計劃施工8 h，具體安排時間見表2。

表2 火氣系統擴容工作施工計劃時間安排h