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摘 要：目前国内对于海上平台仪表风系统，缺少系统的标准规范。对于仪表风系统的用量、气源质量等关键参数要求不统一。因此，作者结合自身工作经验，从仪表风用量、气源质量、设备选项和三维配管对其进行了总结和梳理，对于今后中心平台的仪表风系统设计具有一定的指导意义。
关键词：仪表风 公用风 中心平台
埕岛油田中心平台的自动化程度高，其主要是通过各类自动化仪表连锁控制相关自控阀门来实现。自控阀门的动力源主要有电动、液动和气动三类。与电动和液动阀门相比，气动阀门价格低廉、结构简单、易于大规模集中布置，所以在埕岛中心平台，自控阀门多采用气动控制。因此，中心平台需要配套设置提供压缩空气的仪表风系统。
目前国内对仪表风系统，尤其是对于海上平台仪表风系统，缺少系统的标准规范。对于海上平台仪表风系统设计选型，相关标准或设计手册中内容比如笼统和宽泛，对于关键的细节（如仪表风质量要求、各用户用量计算等）阐述不够详细，而这些数据是仪表风系统设计选型的根本和关键。因此，作者结合自身工作经验，详细阐述了埕岛中心平台仪表风系统的设计。
一、概述
中心平台仪表风系统主要为仪表、公用设施和气动设备提供稳定、可靠的压缩空气。按照压缩空气的质量和用途，可分为公用风和仪表风。
1.仪表风：必须是无油干燥的空气，主要供给仪表和阀件，还可用于干燥器再生和饮用水罐压力调节。
2.公用风：主要为气动工具和设备提供启动风，生产和公用设备的吹扫风以及消防水罐的压力调节。
二、典型流程介绍
中心平台仪表风系统的典型流程为：空气先经过空压机进行压缩，使之满足各用户需要的最高压力，然后对压缩空气进行冷却、过滤和干燥。其中，公用风一般取自干燥器之前，以减少干燥器的负荷；同时，为减少空压机气流的脉动效应和减少空压机启动次数，在空压机后设有仪表风储罐和公用风储罐。图2-1是中心平台仪表风系统的典型流程图。
在从公用风储罐去往公用风用户的管线上设有2个定压阀，主要是保证公用风储罐和供给用户的压力稳定。
三、工艺参数选取
由于仪表风系统的主要作用是生产和处理合格的压缩空气，为各个用户提供保质保量的服务。所以，在设计仪表风系统时，必须先确定合适的工艺参数。仪表风系统主要工艺参数包括气量和气源质量要求。
1.气量计算
仪表风系统的空气处理能力应能连续为平台提供足够的公用风和仪表风量。
1.1公用风气量计算
公用风主要用于设备吹扫和气动工具，在计算其用量时，主要考虑以下2个方面：
1.1.1平台上的吹扫风量统计，
1.1.2各个用户的需求量以及使用时间和频率。
由于平台上使用公用风操作的频率一般到都不高，并且同时使用多种气动工具的机率很小，因此需要谨慎确定频率系数，不能因为公用风气量使整个仪表风系统设计得过大。根据实际的生产经验，对于生产设施比较简单的简易平台可以不设公用风只设仪表风；对于中心平台可考虑公用风气量等于仪表风气量。
1.2仪表风气量计算
中心平台仪表风负荷主要包括：
1.2.1气动仪表、变送器、定位器、执行器等，
1.2.2气动紧急切断阀，
1.2.3其他需要仪表风的设备，如某些分析化验仪器等的用气，
1.2.4撬装设备用气量。
仪表制造厂商一般会给出单个仪表一个操作循环的耗气量，如无厂商资料，可参考以下数据进行估算：
（1）每个盘装小盒式控制器：2.30Sm3/h，
（2）每个现场变送器、控制器及手动加载站：1.11 Sm3/h，
（3）风压在276kPaG以下的每个阀位控制器和传感器：1.70 Sm3/h。
（4）风压在276kPaG以上的每个阀位控制器和传感器：3.40 Sm3/h，
（5）气动紧急切断阀：0.1 Sm3/h，
（6）撬装设备：需要撬装设备厂家咨询，以获取仪表风用气量。
美国雪夫龙公司《海上油气工程设计手册》推荐在汇总量的基础上选取10%的富裕量和10%的管系泄漏量作为仪表风系统的总用气量，以防止可能出现的耗气量波动等情况。另外，干燥器的吹扫气耗量也必须计入总的空气耗量中，一般可以选取7%-17%。
2.气源质量要求
2.1公用风气源质量要求
公用风一般不需要脱水干燥，只有特殊用途或在寒冷条件下的公用风才需要脱水干燥，以防止结冰和阻塞。由于中心平台公用风系统管线都有电伴热带，因此，公用风仅作简单的减温、过滤即可。
公用风储罐的压力应维持在750kPaG以上，以满足下游仪表风系统的需求及各用户压力要求。
2.2仪表风气源质量要求
仪表风气源质量要求主要包括仪表风的压力、含油量、固体颗粒物浓度、颗粒直径及露点值等。
按照SH3020-2001《石油化工仪表供气设计规定》中关于气源压力的要求为：根据气动仪表的要求，气源装置的输出压力范围分为下列两档：500-700kPaG和300-500kPaG。在仪表风系统设计时，为保证全系统压力满足要求，建议气源最高压力选取为700kPaG或者更高。对于特殊阀门或仪表，需要的压力可能会大大超过700kPaG，可采取再加压措施。大部分气动阀门和仪表不需要这么大的气源压力，因此在其之前需要设置调压阀，使其满足供气压力，并且波动范围不超过10%。同时，还应保证仪表风输送到每个用户的压力不应低于550kPaG，供气系统的最低压力不低于420kPaG。
随着处理精度的提高，现场过滤器及干燥器的精度和费用会大幅提高，同时压降也会增加，结合之前应用情况，含油量不超过3mg/m3、颗粒直径不大于3微米能够满足现场的实际需求。所以推荐仪表风气源质量应控制为：含油量不超过3mg/m3，固体颗粒物浓度小于1mg/m3，颗粒直径不大于3微米，不含易燃、易爆、有毒、有害及腐蚀性气体或蒸汽。 对于仪表风的压力露点值的规定，多数规范采取的是以下三种要求：（1）国标类规范要求仪表风压力露点值在最大工作压力下比环境温度低10℃；（2）ANSI类规范要求仪表风压力露点值在最大工作压力下比环境温度低7.8℃；（3）压力露点值在最大工作压力下取-40℃。在实际生产运行中，埕岛海域的大气最低温度为-18℃。如果仪表风系统出现泄露或者设备放空的情况，管线温度极易低于-25℃。因此，为保证仪表风系统的运行稳定，减少后期维护工作量，推荐仪表风压力露点值在最大工作压力下取-40℃。
四、主要工艺设备选型
仪表风系统的主要工艺设备包括：空压机、公用风罐、干燥器、仪表风罐及各类过滤器。
1.空压机选型
仪表风系统在选取空压机时多按照以下原则选取：（1）对于没有类似制氮机类的常用户的，设置两台相同的空压机，一主一备，如有条件可以配套岸电和应急发电机双电源供电；（2）对于有类似制氮机类的常用户的，设置三台相同的空压机，一主一从一备，如有条件可以配套岸电和应急发电机双电源供电。
在海上平台，仪表风系统多采用电动螺杆式和电动活塞式两类空压机。其中，电动螺杆式空压机主要优缺点是：结构简单，重量轻，体积小；易损件少，使用、维修方便了；对安装基础要求低；排气脉动小；但气流噪声较大；加工制造要求较高；一般仅适合于中低压和较少排量范围内使用。[1]电动活塞式空压机主要优缺点是：易于实现多级压缩，整机压力范围大；同一系列通过缸数改变可使排气量在较大范围内变化；材质要求低；但结构复杂，易损件多，维修工作量大；排气脉动大；机组振动大。综上，对于埕岛中心平台仪表风系统而言，其供气压力一般在1MPa左右，气量一般在500Sm3/h以下，这正是电动螺杆式空压机的较佳工作范围。因此，推荐在埕岛中心平台选则电动螺杆式空压机。
空压机一般厂家会成撬提供，多为箱体式，其内包含了空气过滤器、空压机、后冷器和预过滤器等设备。对于空压机撬的供气质量，除以上对含油量、固体颗粒物浓度、颗粒直径的要求外，还需保证供气温度不能超过环境温度以上10℃，以避免高温影响干燥器的处理效果。
2.公用风罐计算选型
公用风罐位于空压机撬块之后，此时进入的为饱和湿空气。公用风罐的主要作用为：（1）储存压缩空气，控制和减少空压机的启停；（2）减少空压机气流的脉动效应；（3）清除空气中的水分。由于立式容器占地较少，故公用风罐多采用立式储罐。
公用风罐的体积取决于在没有气源补充的情况下连续向系统稳定供气的时间。在相关规范中，没有对公用风罐供气时间的要求。根据工程经验，推荐选取20min作为供气时间考虑，或者在初算时，直接选取尺寸与仪表风罐一样。公用风罐的容积可按照式4-1进行计算。
3.干燥器选型
压缩空气常用的干燥方法为吸附法和冷冻法。
冷冻法是利用制冷设备使压缩空气冷却到要求的露点以下，使水汽凝结出来而除去，以达到干燥气体的目的。由于冷冻法存在装置复杂，维护费用高等缺点，在海上平台应用不多。
吸附法是利用具有吸附水分的吸附剂，如硅胶、铝胶合分子筛等，这些物质都是多孔介质，湿空气流经这些吸附剂时，水分被吸附，以达到干燥气体的目的。
吸附剂是吸附干燥器工作的物质基础。吸附剂的表面特性在很大程度上决定了吸附干燥器的工作效果。在其它条件都相等的情况下，干燥器出口空气的干燥效果（露点）与所选用的吸附剂有关，各吸附剂处理效果见表4-1。一般讲来，表面微孔结构越发达的吸附剂，达到的干燥效果越好。在实际选用时还要考虑其他的制约因素，如工作寿命、再生能耗等。埕岛中心平台要求仪表风压力露点值为-40℃，推荐吸附剂选取活性氧化铝即可。
五、配管注意事项
1.供气形式
仪表风系统供气方式按照配管形式可分为单线式、支干式和环形式。其中，对于分散布置、耗气量大或者耗气量波动较大的用气点应采用单线式供气，并且优先从主管取气。对于多台仪表或仪表布置密集的场合应采用支干式供气，并且可以根据用气点的分布情况设置气源分配器以减少管线用量。对于供气管线承担多套生产装置仪表供气的场合应采用环形式供气，以提高供气的稳定性。
2.配管注意事项
2.1供气管线应避免U形排管，在某个区域的最低点及污物易积聚的地方应设排污阀。
2.2从供气管路上取气时，其取气部位应在水平管道的上方，避免凝结的水进入仪表阀等用户。
2.3从总管或支管上取气时，应在取气接管处安装气源切断阀。
2.4对于甲板上的气源引气管线应从甲板下部主管或支管取气，减少管线支撑。
2.5在供气主管末端，应用盲板或丝堵封住，不宜将管路末端焊死，以备后期增加新用户。
六、结束语
海上平台对仪表风系统的使用比较广泛，但是国内规范对于海上仪表风系统的规定相对模糊，因此，本文结合工作中的经验以及相关国内外标准规范，较为详细的阐述了仪表风系统设计中需要注意的各个要点和细节，对今后的设计具有一定的指导意义。
参考文献
[1] 尹丽娜.空压站中仪用空气工艺系统优化设计.现代化工.2010.11.
关键词：仪表风 公用风 中心平台
埕岛油田中心平台的自动化程度高，其主要是通过各类自动化仪表连锁控制相关自控阀门来实现。自控阀门的动力源主要有电动、液动和气动三类。与电动和液动阀门相比，气动阀门价格低廉、结构简单、易于大规模集中布置，所以在埕岛中心平台，自控阀门多采用气动控制。因此，中心平台需要配套设置提供压缩空气的仪表风系统。
目前国内对仪表风系统，尤其是对于海上平台仪表风系统，缺少系统的标准规范。对于海上平台仪表风系统设计选型，相关标准或设计手册中内容比如笼统和宽泛，对于关键的细节（如仪表风质量要求、各用户用量计算等）阐述不够详细，而这些数据是仪表风系统设计选型的根本和关键。因此，作者结合自身工作经验，详细阐述了埕岛中心平台仪表风系统的设计。
一、概述
中心平台仪表风系统主要为仪表、公用设施和气动设备提供稳定、可靠的压缩空气。按照压缩空气的质量和用途，可分为公用风和仪表风。
1.仪表风：必须是无油干燥的空气，主要供给仪表和阀件，还可用于干燥器再生和饮用水罐压力调节。
2.公用风：主要为气动工具和设备提供启动风，生产和公用设备的吹扫风以及消防水罐的压力调节。
二、典型流程介绍
中心平台仪表风系统的典型流程为：空气先经过空压机进行压缩，使之满足各用户需要的最高压力，然后对压缩空气进行冷却、过滤和干燥。其中，公用风一般取自干燥器之前，以减少干燥器的负荷；同时，为减少空压机气流的脉动效应和减少空压机启动次数，在空压机后设有仪表风储罐和公用风储罐。图2-1是中心平台仪表风系统的典型流程图。
在从公用风储罐去往公用风用户的管线上设有2个定压阀，主要是保证公用风储罐和供给用户的压力稳定。
三、工艺参数选取
由于仪表风系统的主要作用是生产和处理合格的压缩空气，为各个用户提供保质保量的服务。所以，在设计仪表风系统时，必须先确定合适的工艺参数。仪表风系统主要工艺参数包括气量和气源质量要求。
1.气量计算
仪表风系统的空气处理能力应能连续为平台提供足够的公用风和仪表风量。
1.1公用风气量计算
公用风主要用于设备吹扫和气动工具，在计算其用量时，主要考虑以下2个方面：
1.1.1平台上的吹扫风量统计，
1.1.2各个用户的需求量以及使用时间和频率。
由于平台上使用公用风操作的频率一般到都不高，并且同时使用多种气动工具的机率很小，因此需要谨慎确定频率系数，不能因为公用风气量使整个仪表风系统设计得过大。根据实际的生产经验，对于生产设施比较简单的简易平台可以不设公用风只设仪表风；对于中心平台可考虑公用风气量等于仪表风气量。
1.2仪表风气量计算
中心平台仪表风负荷主要包括：
1.2.1气动仪表、变送器、定位器、执行器等，
1.2.2气动紧急切断阀，
1.2.3其他需要仪表风的设备，如某些分析化验仪器等的用气，
1.2.4撬装设备用气量。
仪表制造厂商一般会给出单个仪表一个操作循环的耗气量，如无厂商资料，可参考以下数据进行估算：
（1）每个盘装小盒式控制器：2.30Sm3/h，
（2）每个现场变送器、控制器及手动加载站：1.11 Sm3/h，
（3）风压在276kPaG以下的每个阀位控制器和传感器：1.70 Sm3/h。
（4）风压在276kPaG以上的每个阀位控制器和传感器：3.40 Sm3/h，
（5）气动紧急切断阀：0.1 Sm3/h，
（6）撬装设备：需要撬装设备厂家咨询，以获取仪表风用气量。
美国雪夫龙公司《海上油气工程设计手册》推荐在汇总量的基础上选取10%的富裕量和10%的管系泄漏量作为仪表风系统的总用气量，以防止可能出现的耗气量波动等情况。另外，干燥器的吹扫气耗量也必须计入总的空气耗量中，一般可以选取7%-17%。
2.气源质量要求
2.1公用风气源质量要求
公用风一般不需要脱水干燥，只有特殊用途或在寒冷条件下的公用风才需要脱水干燥，以防止结冰和阻塞。由于中心平台公用风系统管线都有电伴热带，因此，公用风仅作简单的减温、过滤即可。
公用风储罐的压力应维持在750kPaG以上，以满足下游仪表风系统的需求及各用户压力要求。
2.2仪表风气源质量要求
仪表风气源质量要求主要包括仪表风的压力、含油量、固体颗粒物浓度、颗粒直径及露点值等。
按照SH3020-2001《石油化工仪表供气设计规定》中关于气源压力的要求为：根据气动仪表的要求，气源装置的输出压力范围分为下列两档：500-700kPaG和300-500kPaG。在仪表风系统设计时，为保证全系统压力满足要求，建议气源最高压力选取为700kPaG或者更高。对于特殊阀门或仪表，需要的压力可能会大大超过700kPaG，可采取再加压措施。大部分气动阀门和仪表不需要这么大的气源压力，因此在其之前需要设置调压阀，使其满足供气压力，并且波动范围不超过10%。同时，还应保证仪表风输送到每个用户的压力不应低于550kPaG，供气系统的最低压力不低于420kPaG。
随着处理精度的提高，现场过滤器及干燥器的精度和费用会大幅提高，同时压降也会增加，结合之前应用情况，含油量不超过3mg/m3、颗粒直径不大于3微米能够满足现场的实际需求。所以推荐仪表风气源质量应控制为：含油量不超过3mg/m3，固体颗粒物浓度小于1mg/m3，颗粒直径不大于3微米，不含易燃、易爆、有毒、有害及腐蚀性气体或蒸汽。 对于仪表风的压力露点值的规定，多数规范采取的是以下三种要求：（1）国标类规范要求仪表风压力露点值在最大工作压力下比环境温度低10℃；（2）ANSI类规范要求仪表风压力露点值在最大工作压力下比环境温度低7.8℃；（3）压力露点值在最大工作压力下取-40℃。在实际生产运行中，埕岛海域的大气最低温度为-18℃。如果仪表风系统出现泄露或者设备放空的情况，管线温度极易低于-25℃。因此，为保证仪表风系统的运行稳定，减少后期维护工作量，推荐仪表风压力露点值在最大工作压力下取-40℃。
四、主要工艺设备选型
仪表风系统的主要工艺设备包括：空压机、公用风罐、干燥器、仪表风罐及各类过滤器。
1.空压机选型
仪表风系统在选取空压机时多按照以下原则选取：（1）对于没有类似制氮机类的常用户的，设置两台相同的空压机，一主一备，如有条件可以配套岸电和应急发电机双电源供电；（2）对于有类似制氮机类的常用户的，设置三台相同的空压机，一主一从一备，如有条件可以配套岸电和应急发电机双电源供电。
在海上平台，仪表风系统多采用电动螺杆式和电动活塞式两类空压机。其中，电动螺杆式空压机主要优缺点是：结构简单，重量轻，体积小；易损件少，使用、维修方便了；对安装基础要求低；排气脉动小；但气流噪声较大；加工制造要求较高；一般仅适合于中低压和较少排量范围内使用。[1]电动活塞式空压机主要优缺点是：易于实现多级压缩，整机压力范围大；同一系列通过缸数改变可使排气量在较大范围内变化；材质要求低；但结构复杂，易损件多，维修工作量大；排气脉动大；机组振动大。综上，对于埕岛中心平台仪表风系统而言，其供气压力一般在1MPa左右，气量一般在500Sm3/h以下，这正是电动螺杆式空压机的较佳工作范围。因此，推荐在埕岛中心平台选则电动螺杆式空压机。
空压机一般厂家会成撬提供，多为箱体式，其内包含了空气过滤器、空压机、后冷器和预过滤器等设备。对于空压机撬的供气质量，除以上对含油量、固体颗粒物浓度、颗粒直径的要求外，还需保证供气温度不能超过环境温度以上10℃，以避免高温影响干燥器的处理效果。
2.公用风罐计算选型
公用风罐位于空压机撬块之后，此时进入的为饱和湿空气。公用风罐的主要作用为：（1）储存压缩空气，控制和减少空压机的启停；（2）减少空压机气流的脉动效应；（3）清除空气中的水分。由于立式容器占地较少，故公用风罐多采用立式储罐。
公用风罐的体积取决于在没有气源补充的情况下连续向系统稳定供气的时间。在相关规范中，没有对公用风罐供气时间的要求。根据工程经验，推荐选取20min作为供气时间考虑，或者在初算时，直接选取尺寸与仪表风罐一样。公用风罐的容积可按照式4-1进行计算。
3.干燥器选型
压缩空气常用的干燥方法为吸附法和冷冻法。
冷冻法是利用制冷设备使压缩空气冷却到要求的露点以下，使水汽凝结出来而除去，以达到干燥气体的目的。由于冷冻法存在装置复杂，维护费用高等缺点，在海上平台应用不多。
吸附法是利用具有吸附水分的吸附剂，如硅胶、铝胶合分子筛等，这些物质都是多孔介质，湿空气流经这些吸附剂时，水分被吸附，以达到干燥气体的目的。
吸附剂是吸附干燥器工作的物质基础。吸附剂的表面特性在很大程度上决定了吸附干燥器的工作效果。在其它条件都相等的情况下，干燥器出口空气的干燥效果（露点）与所选用的吸附剂有关，各吸附剂处理效果见表4-1。一般讲来，表面微孔结构越发达的吸附剂，达到的干燥效果越好。在实际选用时还要考虑其他的制约因素，如工作寿命、再生能耗等。埕岛中心平台要求仪表风压力露点值为-40℃，推荐吸附剂选取活性氧化铝即可。
五、配管注意事项
1.供气形式
仪表风系统供气方式按照配管形式可分为单线式、支干式和环形式。其中，对于分散布置、耗气量大或者耗气量波动较大的用气点应采用单线式供气，并且优先从主管取气。对于多台仪表或仪表布置密集的场合应采用支干式供气，并且可以根据用气点的分布情况设置气源分配器以减少管线用量。对于供气管线承担多套生产装置仪表供气的场合应采用环形式供气，以提高供气的稳定性。
2.配管注意事项
2.1供气管线应避免U形排管，在某个区域的最低点及污物易积聚的地方应设排污阀。
2.2从供气管路上取气时，其取气部位应在水平管道的上方，避免凝结的水进入仪表阀等用户。
2.3从总管或支管上取气时，应在取气接管处安装气源切断阀。
2.4对于甲板上的气源引气管线应从甲板下部主管或支管取气，减少管线支撑。
2.5在供气主管末端，应用盲板或丝堵封住，不宜将管路末端焊死，以备后期增加新用户。
六、结束语
海上平台对仪表风系统的使用比较广泛，但是国内规范对于海上仪表风系统的规定相对模糊，因此，本文结合工作中的经验以及相关国内外标准规范，较为详细的阐述了仪表风系统设计中需要注意的各个要点和细节，对今后的设计具有一定的指导意义。
参考文献
[1] 尹丽娜.空压站中仪用空气工艺系统优化设计.现代化工.2010.11.