采油平臺火氣監(jiān)控系統(tǒng)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(jiān)控系統(tǒng)，在平臺的生產(chǎn)區(qū)域和生活樓區(qū)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(jiān)控系統(tǒng)的控制單元和顯示單元，現(xiàn)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(tài)監(jiān)測，以此達到對現(xiàn)場的安全情況進行監(jiān)控，防止事故的發(fā)生。潿洲油田某采油平臺由于新增了采油井，安裝了新的設(shè)備設(shè)施，因此必須在現(xiàn)場加裝火氣探測器對這些新增區(qū)域進行監(jiān)控，滿足安全要求。

1 火氣系統(tǒng)簡介

采油平臺的火氣探測系統(tǒng)能夠及時準確地探測早期火災(zāi)和可燃性氣體泄漏，通過火災(zāi)盤的邏輯分析和處理，實現(xiàn)報警、關(guān)斷和消防功能，消滅事故，保護平臺人員及生產(chǎn)設(shè)施的安全。

火氣探測系統(tǒng)采用邏輯方法判斷現(xiàn)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(tǒng)的高度可靠。

火災(zāi)探測系統(tǒng)由現(xiàn)場設(shè)施、火氣控制盤及與其他系統(tǒng)相關(guān)的接口組成。

（1）現(xiàn)場設(shè)施?，F(xiàn)場火氣探測、報警設(shè)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(tài)燈等。

（2）火氣控制盤?；饸饪刂票P是火氣探測系統(tǒng)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(tǒng)）?；饸庀到y(tǒng)與PCS通過MODBUS通訊協(xié)議進行通信?；饸庀到y(tǒng)實時監(jiān)測現(xiàn)場火氣探頭和開關(guān)的狀態(tài)，在PLC內(nèi)部進行邏輯運算，邏輯運算結(jié)果通過MODBUS協(xié)議送到操作站，操作站顯示探頭狀態(tài)和邏輯運算的結(jié)果。

2 系統(tǒng)改造內(nèi)容

平臺由于新增采油井建設(shè)的需要，加裝了生產(chǎn)處理設(shè)備，配套電器系統(tǒng)如變壓器、變頻柜等。為了保障這些設(shè)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(jiān)控系統(tǒng)（Fire Alarm and Gas Detector System，火災(zāi)報警和氣體檢測系統(tǒng)）改造項目主要由以下4部分組成。

（1）現(xiàn)場生產(chǎn)區(qū)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(tǒng)的21個AI（Analogy Input，模擬量輸入）信號。

（2）新增的生產(chǎn)設(shè)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(tǒng)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(shù)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(tài)反饋DI信號1個，共占用FGS系統(tǒng)9個DI信號。

（4）新增 CO2釋放報警燈占用 4個 DO（Digital Out，數(shù)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(shù)量（估算）在各系統(tǒng)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(shù)量（估算） 個

具體改造方案如下。

（1）電源系統(tǒng)：原系統(tǒng)的2個菲尼克斯（容量40 A）開關(guān)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(tǒng)現(xiàn)有的AI剩余點數(shù)不能滿足現(xiàn)有需要，需要增加AI卡件；另外平臺現(xiàn)場控制系統(tǒng)也需要改造，將中控火氣系統(tǒng)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(tǒng)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(shù)達到47個，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有的要求，需要更換，更換后的C網(wǎng)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(tǒng)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(wǎng)組態(tài)。

在更換機架及冗余機架中模塊的過程中，火氣系統(tǒng)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(tài)C網(wǎng)，因此平臺要做好火氣系統(tǒng)停止后的工作安排。

具體施工方案：先配置好火氣系統(tǒng)程序，將FGS到ESD系統(tǒng)的關(guān)斷信號旁通并確認，旁通好CO2釋放系統(tǒng)、火氣系統(tǒng)的跳電信號，然后將火氣系統(tǒng)斷電后更換17槽機架，冗余系統(tǒng)升級及C網(wǎng)的組態(tài)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(tǒng)擴容工作施工計劃時間安排h