海上平臺開(kāi)排槽液位自動(dòng)控制系統改造

海上某平臺共有 4 個(gè)開(kāi)排槽，開(kāi)排槽內介質(zhì)主要有雨水，污油，聚合物等。在平臺 ODP 設計中開(kāi)排槽不安裝液位監測設備。上海自動(dòng)化儀表后期投產(chǎn)使用一直無(wú)法對開(kāi)排槽液位進(jìn)行實(shí)時(shí)有效監測。開(kāi)排槽液位監測只能通過(guò)人員定時(shí)巡檢并手動(dòng)啟動(dòng)和停止氣動(dòng)隔膜泵將開(kāi)排槽內介質(zhì)輸送到開(kāi)排罐內。人員不排槽液位進(jìn)行有效監測，如突發(fā)異常情況，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。針對此情況，平臺儀表專(zhuān)業(yè)人員通海上某平臺開(kāi)排槽安裝液位變送器中控進(jìn)行組態(tài)、氣動(dòng)隔膜泵進(jìn)行改造，完成了開(kāi)排槽液位實(shí)時(shí)監測并對液位進(jìn)行自動(dòng)控制作的完成取得了良好的質(zhì)量效益。

1、項目背景

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

在平臺前期設計中開(kāi)排槽沒(méi)有設計安裝液位監測設備，中控無(wú)法對開(kāi)排槽液位進(jìn)行有效監控。中控無(wú)法對開(kāi)排槽液位進(jìn)行監測，只能通過(guò)定時(shí)人員動(dòng)和停止氣動(dòng)隔膜泵將開(kāi)排槽內介質(zhì)輸送到開(kāi)排罐內。一方面人員不能 24 小時(shí)對開(kāi)排槽液位進(jìn)行有效監測，突發(fā)異常情況 ( 夏季暴雨 ) 開(kāi)排槽液位上漲未及時(shí)啟動(dòng)，存在發(fā)生溢油環(huán)保事故的風(fēng)險。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。

本平臺設有 1 套中央控制系統，其中包括過(guò)程控制系統(PCS)，應急關(guān)斷系統 (ESD) 和火氣監控系統 (FGS)，各平臺均設置 PCS、ESD 系統機柜，FGS 機柜全部放置于 N 平臺中控室。過(guò)程控制系統 (PCS) 采用的是 EMERSON DevltaV 產(chǎn)品，應急關(guān)斷系統 (ESD) 和火氣(FGS) 均采用的是EMERSON DeltaV SIS 產(chǎn)品。3 套系統在控制層及其以下相互好立，在管理層則共享人機界面和通信網(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

海上某平臺共有四個(gè)開(kāi)排槽，詳細參數如下：

O 平臺開(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 改造設計方案

平臺開(kāi)排槽深度為 2 300 mm，開(kāi)排槽內介質(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隔膜泵，將開(kāi)排槽內的 介質(zhì)輸送到開(kāi)排從而進(jìn)入生產(chǎn)流程。平臺上目前有從原油高效分離器和斜板除油器上換型下來(lái)的三暢磁致伸縮液位變送器，廢棄卸下來(lái)的三通電磁閥，中控有預留的 AI和 DO 通道，開(kāi)排槽液位自動(dòng)控制系統的改造可行[1]。

改造方案 ：

(1) 選取合適量程可用的磁致伸縮液位變送器，經(jīng)改造后安裝到 O平臺開(kāi)排槽。

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

(3) 對啟動(dòng)隔膜泵的控制氣路進(jìn)行改造，安裝電磁閥。

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

2.2 技術(shù)難點(diǎn)及解決方案

2.2.1 實(shí)現自動(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為 4～20 mA的模擬量信號，當液位高于 1 400 mm 和低于 900 mm 時(shí)要實(shí)現的是數字信號輸出。

解決方案：Deltav 系統 AI 模塊內部的比較，將高液位動(dòng)作設置為 1 400 mm，低液位動(dòng)作設置為 900 mm。當液位高于 1 400 mm 時(shí) HI_ACT 輸出 1出 0；當液位在900 mm 到 1 400 mm 之 間 HI_ACT、LO_ACT 輸 出 0；當 液位低于 900 mm 時(shí) HI_ACT 輸出 0，LO_ACT 輸出 1。將 HI_ACT 接入SET 位，LO_ACT 接入到 RESET 位?？蓪?shí)現 DO 信號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 電壓信號到電磁閥，電磁閥故障短路，有損壞 DO 卡件的風(fēng)險。

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，開(kāi)排槽內的污油非常粘稠，浮子容易卡死在磁致伸縮桿上，浮子在開(kāi)排槽內無(wú)法隨著(zhù)液位浮動(dòng)。

解決方案：對磁性浮子進(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，廣播通知現場(chǎng)人員；(2) 前期調研及物料準備工作；(3) 液位變送器及磁性浮子改造；(4) 中控接線(xiàn)及組態(tài)；(5) 現場(chǎng)電纜鋪設及調試；液位變送器安裝；(7) 功能測試；

3 工作質(zhì)量效益

完成海上平臺開(kāi)排槽液位自動(dòng)控制系統改造，對其進(jìn)行功能測試，液位變送器可以實(shí)時(shí)監測開(kāi)排槽液位，當液位高于1400 mm 時(shí)正常啟泵，當液位低于 900 mm 時(shí)正常停泵。

3.1 經(jīng)濟效益

完成平臺開(kāi)排槽液位自動(dòng)控制改造工作，從前期施工調研、選型、鋪線(xiàn)、組態(tài)、調試直到安裝，嚴格進(jìn)行風(fēng)險質(zhì)量把控，把施工風(fēng)險降到#低，#大程度量，保障施工順利進(jìn)行。本次改造所用料均為廢舊料再利用，節約費用約 5 萬(wàn)元，后期全部改造總計可節約 20 萬(wàn)元。

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

3.2 推廣性

平臺開(kāi)排槽之前一直處于中控無(wú)法檢測盲區 , 僅靠人員的定時(shí)巡檢無(wú)法有效的對液位進(jìn)行監測。本次開(kāi)排槽液位自動(dòng)控制系統成功的改造，實(shí)現了全天 2槽液位進(jìn)行監測并對液位進(jìn)行自動(dòng)控制，消除了監測盲區。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。其次改造所用料均為廢棄料再利用，在的同時(shí)也為公司降本增效做出了貢獻。也為其他平臺后續改造工作提供了經(jīng)驗，具有極大的參考意義。

4 結語(yǔ)

通過(guò)本次改造工作，現場(chǎng)人員積累了豐富的自檢自修工作經(jīng)驗，開(kāi)拓了人員工作思路，加強了人員預防環(huán)保事故風(fēng)險的觀(guān)念。本次改造現場(chǎng)工作量大，技體的統籌協(xié)調工作對班組來(lái)說(shuō)是一個(gè)挑戰也是一次鍛煉的機會(huì )。上海自動(dòng)化儀表在此次改造工作中，班組人員對項目進(jìn)行全局把控、自我監督保證了施工質(zhì)量，共同協(xié)作凝聚力。