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[摘 要]为了研究紧急联锁关断系统在海洋采油平台中的应用，通过对紧急联锁关断系统目标及功能进行诠释，阐述了紧急联锁关断设计方案。得出了相应结果，为同行提供了建设性意见。
[关键词]紧急联锁；关断系统；海洋；采油平台
中图分类号：TE952 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）02-0354-01
1 引言
由于海上采油平台工作环境恶劣，为了实现高效生产的同时确保平台操作人员、设备的安全及海洋环境的保护，设计了相关的安全关断系统。过去安全关断系统都是采用由继电器线路构成逻辑控制实现的，由于继电器系统存在可靠性不高、系统过于庞大复杂、无自诊断功能等缺点，近年来推出了一种以可编程电子器件为核心的安全仪表系统。为保障海洋平台安全生产提供了可靠保证。
2 紧急联锁关断系统目标及功能
通过海洋中心平台生产工艺的研究，得出海洋采油中心平台紧急关断系统的总体安全目标：
1、当平台出现重大事故的时候，通过采油平台最高领导决策能够及时关断整个平台生产生活系统，防止事故的扩大，减少原油、天然气污水的泄漏。
2、当生产工艺中出现火灾时候，可以及时关断整个生产工艺。防止火灾引起的，其他事故爆炸的发生。
3、当一个生产过程单元发生故障的时候，可以及时相应关断整个生产单元，以减少生产损失。
4、防止过压，防止海洋采油平台工艺设备或管道中的压力高于管道承受的最大压力。
5、防止泄露，防止工艺中天然气等碳氢化合物向大气中泄漏。
6、防止液体外流，防止原油、污水等液体溢流。
7、防止气体窜露，防止工艺过程中气体从液体排放口外排。
8、防止抽空，防止工艺设备中的抽空。
9、防止过热，防止炉膛内燃料加热过程中工艺设备过热等。
通过对安全目标的分析，可以抓住事情的主要矛盾。从而更快速准确的解决问题，当意外事件发生或者将要发生的时候，可以通过一个或多个工艺参数的监测进行判断，最后进行紧急关断、报警等操作。经过分析得出对紧急关断系统的最低要求，应该具有以下功能：
1、数据采集及存储功能，紧急关断系统能检测出报警及上限下限等数字量模拟量信号，为了能让操作人员查看历史数据必须把数据进行保存。控制室操作人员可以对模拟量信号进行参数整定，各个模拟量信号扫描周期应该不低于温度5秒、压力2秒、流量2秒、液位2秒、其它4秒。数字量信号每一秒扫描一次。模拟量输出更新时间小于25毫秒，趋势图实现记录采样时间，对测量、给定和操作均可有趋势采样功能。默认历史数据库中需保存所有模拟量输入、给定和模拟量输出值的历史记录，默认采样周期为1米，操作员可定义最快1秒的瞬时采样。系统可保留1个月的瞬时值。6分钟、1小时、8小时瞬时值和平均值可保存1年。流量的8小时、24小时、月平均值和累加值可保存3年。
2、紧急关断控制功能，紧急关断控制功能，主要是开关量控制。紧急关断控制必须符合相应的关断逻辑和关断等级要求。
3、信息报警，当通过对采集的信号进行分析，检测出信号异常时将发出报警：模拟输入信号超出信号范围，模拟输入信号超出高、低限值，模拟输入信号变化率超出限定范围，模拟输出信号超出高、低幅值，数字输入信号为报警状态，通讯中断报警和系统本身故障等生产过程报警。还包括一些特殊情況下的广播报警，特大事故时触发的弃平台报警，火灾报警等。
4、记录打印，其中整个系统应该具有灵活的报警打印功能，根据生产需要可以打印历史事件及报警记录、监视模拟量的历史曲线等功能。
5、显示功能，应该具有友好的显示界面。紧急关断系统应该有关断层次画面，紧急关断系统维护画面，旁路开启画面等。通过操作权限的限制选择工程人员画面和操作人员画面等。
6、故障率低通信网络，紧急关断系统网络操作站与服务器之间的通信，服务器与逻辑控制器之间的通信，逻辑控制器与现场I/O的通信，操作站与逻辑控制器，卫星平台与服务器之间的通信等。紧急关断系统的网络应该有良好的第三方通信的兼容性。
7、自诊断能力，为了更好的提高紧急关断系统的可靠性，系统应该具有自诊断能力。
3 紧急联锁关断设计方案
根据紧急关断系统的监测参数、功能分析要求、网络通信要求、安全完整性等级这些条件，结合海上中心采油平台生产工艺，制定出紧急关断系统总体逻辑结构示意图，如图1所示。
通过对海洋中心采油平台紧急关断系统工艺流程检测重点参数分析，得出要诊断的信号类型包括：液位、温度、流量、压力、位移等模拟量；液位、温度、流量、压力等临界值的开关量。通过现场仪表对这些参数进行检测，信号传到变送器，变送器将信号转化成工业标准信号。通过稳定可靠的工业网络将这些参数传递到紧急关断系统现场逻辑控制站，逻辑控制器通过逻辑判断，将完成对现场采油工艺进行参数处理和逻辑关断控制。逻辑控制器将数据通过工业网络传输给中央控制室的服务器，服务器将完成数据处理、压缩、保存等操作。操作员站可以通过服务器对现场进行监测、控制。当检测数据达到设定的报警值时系统将发出报警，根据报警级别的不同，系统将通过不同的方式进行报警。打印功能实现对印报警记录、历史记录及报表的打印功能。
早期紧急关断系统为实现系统的高可靠性，在系统设计的时硬件和软件往往独立于基本过程系统。但是随着基本过程控制系统的可靠性提高，也为了操作员能够使用同一个控制显示界面，在操作过程中不需要在两台计算机上操作基本过程控制系统和紧急关断系统，紧急关断系统的控制显示界面与基本过程控制系统、火气系统显示界面集成为中央控制显示界面。这样提高了系统的集成度、方便了操作，系统的集成也将是未来中央控制系统的发展趋势。
根据安全仪表硬件逻辑独立性原则，紧急关断系统逻辑控制器将选择与基本控制系统独立的逻辑控制硬件。为了方便布线、减少设备成本、减轻工作人员和维护人员负担、提高故障诊断效率紧急关断系统的网络与火气系统共用一个网络，但是紧急关断系统的通信网，这样才能确保整个系统为SIL2等级。
4 结语
紧急关断逻辑的制订和实施是个极其复杂的工程，不同工艺的流程对因果逻辑影响很大，随着采油平台集输管网的连接，一条集输管线所连接的所有采油平台的相互协调关断是影响输油管道集输安全的重要因素，实际实施中要认真分析，确保把一条集输管线上所有平台的紧急关断有机地结合成一个整体。
参考文献
[1] 郭琳，王晶，刘俭飞.海洋采油平台火气探测系统的应用[J].自动化信息，2014（3）：45-47.
[2] 韩小磊.紧急联锁关断系统在海洋采油平台中的应用[J].石油化工自动化，2015，51（3）：68-70.
[3] 曹斌，朱瑞苗，段卫峰，等.应急联锁关断技术在普光气田的应用[J].油气田地面工程，2012，31（10）：67-68.
[关键词]紧急联锁；关断系统；海洋；采油平台
中图分类号：TE952 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）02-0354-01
1 引言
由于海上采油平台工作环境恶劣，为了实现高效生产的同时确保平台操作人员、设备的安全及海洋环境的保护，设计了相关的安全关断系统。过去安全关断系统都是采用由继电器线路构成逻辑控制实现的，由于继电器系统存在可靠性不高、系统过于庞大复杂、无自诊断功能等缺点，近年来推出了一种以可编程电子器件为核心的安全仪表系统。为保障海洋平台安全生产提供了可靠保证。
2 紧急联锁关断系统目标及功能
通过海洋中心平台生产工艺的研究，得出海洋采油中心平台紧急关断系统的总体安全目标：
1、当平台出现重大事故的时候，通过采油平台最高领导决策能够及时关断整个平台生产生活系统，防止事故的扩大，减少原油、天然气污水的泄漏。
2、当生产工艺中出现火灾时候，可以及时关断整个生产工艺。防止火灾引起的，其他事故爆炸的发生。
3、当一个生产过程单元发生故障的时候，可以及时相应关断整个生产单元，以减少生产损失。
4、防止过压，防止海洋采油平台工艺设备或管道中的压力高于管道承受的最大压力。
5、防止泄露，防止工艺中天然气等碳氢化合物向大气中泄漏。
6、防止液体外流，防止原油、污水等液体溢流。
7、防止气体窜露，防止工艺过程中气体从液体排放口外排。
8、防止抽空，防止工艺设备中的抽空。
9、防止过热，防止炉膛内燃料加热过程中工艺设备过热等。
通过对安全目标的分析，可以抓住事情的主要矛盾。从而更快速准确的解决问题，当意外事件发生或者将要发生的时候，可以通过一个或多个工艺参数的监测进行判断，最后进行紧急关断、报警等操作。经过分析得出对紧急关断系统的最低要求，应该具有以下功能：
1、数据采集及存储功能，紧急关断系统能检测出报警及上限下限等数字量模拟量信号，为了能让操作人员查看历史数据必须把数据进行保存。控制室操作人员可以对模拟量信号进行参数整定，各个模拟量信号扫描周期应该不低于温度5秒、压力2秒、流量2秒、液位2秒、其它4秒。数字量信号每一秒扫描一次。模拟量输出更新时间小于25毫秒，趋势图实现记录采样时间，对测量、给定和操作均可有趋势采样功能。默认历史数据库中需保存所有模拟量输入、给定和模拟量输出值的历史记录，默认采样周期为1米，操作员可定义最快1秒的瞬时采样。系统可保留1个月的瞬时值。6分钟、1小时、8小时瞬时值和平均值可保存1年。流量的8小时、24小时、月平均值和累加值可保存3年。
2、紧急关断控制功能，紧急关断控制功能，主要是开关量控制。紧急关断控制必须符合相应的关断逻辑和关断等级要求。
3、信息报警，当通过对采集的信号进行分析，检测出信号异常时将发出报警：模拟输入信号超出信号范围，模拟输入信号超出高、低限值，模拟输入信号变化率超出限定范围，模拟输出信号超出高、低幅值，数字输入信号为报警状态，通讯中断报警和系统本身故障等生产过程报警。还包括一些特殊情況下的广播报警，特大事故时触发的弃平台报警，火灾报警等。
4、记录打印，其中整个系统应该具有灵活的报警打印功能，根据生产需要可以打印历史事件及报警记录、监视模拟量的历史曲线等功能。
5、显示功能，应该具有友好的显示界面。紧急关断系统应该有关断层次画面，紧急关断系统维护画面，旁路开启画面等。通过操作权限的限制选择工程人员画面和操作人员画面等。
6、故障率低通信网络，紧急关断系统网络操作站与服务器之间的通信，服务器与逻辑控制器之间的通信，逻辑控制器与现场I/O的通信，操作站与逻辑控制器，卫星平台与服务器之间的通信等。紧急关断系统的网络应该有良好的第三方通信的兼容性。
7、自诊断能力，为了更好的提高紧急关断系统的可靠性，系统应该具有自诊断能力。
3 紧急联锁关断设计方案
根据紧急关断系统的监测参数、功能分析要求、网络通信要求、安全完整性等级这些条件，结合海上中心采油平台生产工艺，制定出紧急关断系统总体逻辑结构示意图，如图1所示。
通过对海洋中心采油平台紧急关断系统工艺流程检测重点参数分析，得出要诊断的信号类型包括：液位、温度、流量、压力、位移等模拟量；液位、温度、流量、压力等临界值的开关量。通过现场仪表对这些参数进行检测，信号传到变送器，变送器将信号转化成工业标准信号。通过稳定可靠的工业网络将这些参数传递到紧急关断系统现场逻辑控制站，逻辑控制器通过逻辑判断，将完成对现场采油工艺进行参数处理和逻辑关断控制。逻辑控制器将数据通过工业网络传输给中央控制室的服务器，服务器将完成数据处理、压缩、保存等操作。操作员站可以通过服务器对现场进行监测、控制。当检测数据达到设定的报警值时系统将发出报警，根据报警级别的不同，系统将通过不同的方式进行报警。打印功能实现对印报警记录、历史记录及报表的打印功能。
早期紧急关断系统为实现系统的高可靠性，在系统设计的时硬件和软件往往独立于基本过程系统。但是随着基本过程控制系统的可靠性提高，也为了操作员能够使用同一个控制显示界面，在操作过程中不需要在两台计算机上操作基本过程控制系统和紧急关断系统，紧急关断系统的控制显示界面与基本过程控制系统、火气系统显示界面集成为中央控制显示界面。这样提高了系统的集成度、方便了操作，系统的集成也将是未来中央控制系统的发展趋势。
根据安全仪表硬件逻辑独立性原则，紧急关断系统逻辑控制器将选择与基本控制系统独立的逻辑控制硬件。为了方便布线、减少设备成本、减轻工作人员和维护人员负担、提高故障诊断效率紧急关断系统的网络与火气系统共用一个网络，但是紧急关断系统的通信网，这样才能确保整个系统为SIL2等级。
4 结语
紧急关断逻辑的制订和实施是个极其复杂的工程，不同工艺的流程对因果逻辑影响很大，随着采油平台集输管网的连接，一条集输管线所连接的所有采油平台的相互协调关断是影响输油管道集输安全的重要因素，实际实施中要认真分析，确保把一条集输管线上所有平台的紧急关断有机地结合成一个整体。
参考文献
[1] 郭琳，王晶，刘俭飞.海洋采油平台火气探测系统的应用[J].自动化信息，2014（3）：45-47.
[2] 韩小磊.紧急联锁关断系统在海洋采油平台中的应用[J].石油化工自动化，2015，51（3）：68-70.
[3] 曹斌，朱瑞苗，段卫峰，等.应急联锁关断技术在普光气田的应用[J].油气田地面工程，2012，31（10）：67-68.