1、緊急停車(chē)系統(tǒng)
ESD是一種專(zhuān)用的安全保護(hù)系統(tǒng)。由于海上油氣田設(shè)備、人員高度集中，且燃?xì)庑孤┘盎馂?zāi)風(fēng)險(xiǎn)較高，通常都設(shè)置專(zhuān)門(mén)的ESD。ESD作為儀表控制系統(tǒng)的一部分，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控海上油氣田的生產(chǎn)全過(guò)程，一旦出現(xiàn)非正常工況，第一時(shí)間進(jìn)行報(bào)警并經(jīng)過(guò)系統(tǒng)自動(dòng)控制，將不安全因素控制在最小的范圍內(nèi)，保障海上油氣田的生產(chǎn)安全及人員、設(shè)施的安全。
該油田ESD可劃分為以下4個(gè)等級(jí)：
①一級(jí)關(guān)斷
一級(jí)關(guān)斷是棄平臺(tái)關(guān)斷，主要考慮海上重大自然災(zāi)害以及無(wú)法控制的火災(zāi)或爆炸，需要人員立即撤離，將關(guān)斷所有生產(chǎn)油井、裝置設(shè)備、外輸管線以及電力系統(tǒng)。
②二級(jí)關(guān)斷
二級(jí)關(guān)斷是火災(zāi)或者天然氣泄漏關(guān)斷，將關(guān)斷整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)及其附屬設(shè)備，避免火情或者天然氣泄漏的進(jìn)一步擴(kuò)大。
③三級(jí)關(guān)斷
三級(jí)關(guān)斷是生產(chǎn)關(guān)斷，主要考慮關(guān)鍵設(shè)備超高液位、超高壓力等因素，關(guān)停生產(chǎn)設(shè)備，避免更大的安全風(fēng)險(xiǎn)。
④四級(jí)關(guān)斷
四級(jí)關(guān)斷是單元關(guān)斷，考慮單井或單臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)，且其風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估可控時(shí)，為不影響整體生產(chǎn)，可將單個(gè)井組或部分生產(chǎn)裝置關(guān)斷，而不影響其他井組及生產(chǎn)設(shè)備的正常運(yùn)行。
2、“三取二”邏輯原理
“三取二”邏輯，是指在控制程序中配置功能完全相同且獨(dú)立的3個(gè)模塊輸出信號(hào)到同一個(gè)表決模塊上，每個(gè)模塊分別對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理計(jì)算，計(jì)算結(jié)果通過(guò)表決模塊進(jìn)行比較，若有2個(gè)達(dá)到要求，則觸發(fā)相應(yīng)表決。系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)3個(gè)模塊的狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)中任意1個(gè)或2個(gè)模塊故障時(shí)，通過(guò)表決模塊計(jì)算系統(tǒng)自動(dòng)從“三取二”方式切換至“二取一”、“一取一”方式。如果3個(gè)模塊中有1個(gè)誤動(dòng)，另外2個(gè)處于正常狀態(tài)，經(jīng)過(guò)“三取二”邏輯模塊后仍然不能輸出關(guān)斷信號(hào)；如果3個(gè)模塊中有1個(gè)應(yīng)該動(dòng)作卻沒(méi)有動(dòng)作，只要另外2個(gè)正常而且動(dòng)作，經(jīng)過(guò)“三取二”邏輯模塊后仍然能正常輸出關(guān)斷信號(hào)。該技術(shù)很大程度上避免了關(guān)斷信號(hào)誤動(dòng)作，有效地提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。
3、實(shí)際應(yīng)用
為減少檢測(cè)儀表因關(guān)斷信號(hào)異常導(dǎo)致的生產(chǎn)關(guān)斷，選取生產(chǎn)流程中易發(fā)生故障且影響較大的部分三級(jí)關(guān)斷信號(hào)和四級(jí)關(guān)斷信號(hào)共計(jì)15個(gè)，進(jìn)行“三取二”邏輯技術(shù)改造。以原油緩沖罐為例，在設(shè)備上的2個(gè)浮筒式液位計(jì)上下法蘭處增加三通，并入新增的用于ESD的差壓式液位變送器。該設(shè)備的液位高高、低低均有3個(gè)檢測(cè)信號(hào)，當(dāng)3個(gè)檢測(cè)信號(hào)中有1個(gè)或2個(gè)故障時(shí)，不影響設(shè)備的安全運(yùn)行，邏輯表決自動(dòng)從“三取二”方式切換至“二取一”或“一取一”模式。當(dāng)僅有1個(gè)信號(hào)誤動(dòng)作，在“三取二”模式下，僅觸發(fā)中控報(bào)警顯示，并不會(huì)觸發(fā)相應(yīng)關(guān)斷結(jié)果，當(dāng)有2個(gè)及2個(gè)以上信號(hào)達(dá)到報(bào)警值時(shí)，經(jīng)投票確認(rèn)觸發(fā)相應(yīng)關(guān)斷。某油田原油緩沖罐液位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)改造前后關(guān)斷邏輯關(guān)系見(jiàn)表1所列。
表1 某油田原油緩沖罐液位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)改造前后關(guān)斷邏輯關(guān)系
注1：X為該信號(hào)可以觸發(fā)相應(yīng)報(bào)警或關(guān)斷結(jié)果。
4、結(jié)束語(yǔ)
該油田首次將多個(gè)模塊結(jié)果輸入到同一個(gè)表決模塊，通過(guò)“三取二”邏輯表決，將該技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用于ESD，大幅降低了關(guān)斷信號(hào)誤動(dòng)作的可能性，適應(yīng)海上相對(duì)惡劣的自然環(huán)境，系統(tǒng)可靠性和安全性得到提升。該技術(shù)改造措施相對(duì)簡(jiǎn)單，有效解決了信號(hào)誤動(dòng)作的難題，有一定的推廣價(jià)值。
作者：代齊加、肖宇、孫堯堯
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