海上平臺開排槽液位自動控制系統(tǒng)改造

海上某平臺共有 4 個(gè)開排槽，開排槽內(nèi)介質(zhì)主要有雨水，污油，聚合物等。在平臺 ODP 設(shè)計(jì)中開排槽不安裝液位監(jiān)測設(shè)備。上海自動化儀表后期投產(chǎn)使用一直無法對開排槽液位進(jìn)行實(shí)時(shí)有效監(jiān)測。開排槽液位監(jiān)測只能通過人員定時(shí)巡檢并手動啟動和停止氣動隔膜泵將開排槽內(nèi)介質(zhì)輸送到開排罐內(nèi)。人員不排槽液位進(jìn)行有效監(jiān)測，如突發(fā)異常情況，開排槽液位上漲迅速，隔膜泵未及時(shí)啟動，存在發(fā)生溢油環(huán)保事故的風(fēng)險(xiǎn)。針對此情況，平臺儀表專業(yè)人員通海上某平臺開排槽安裝液位變送器中控進(jìn)行組態(tài)、氣動隔膜泵進(jìn)行改造，完成了開排槽液位實(shí)時(shí)監(jiān)測并對液位進(jìn)行自動控制作的完成取得了良好的質(zhì)量效益。

1、項(xiàng)目背景

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

在平臺前期設(shè)計(jì)中開排槽沒有設(shè)計(jì)安裝液位監(jiān)測設(shè)備，中控?zé)o法對開排槽液位進(jìn)行有效監(jiān)控。中控?zé)o法對開排槽液位進(jìn)行監(jiān)測，只能通過定時(shí)人員動和停止氣動隔膜泵將開排槽內(nèi)介質(zhì)輸送到開排罐內(nèi)。一方面人員不能 24 小時(shí)對開排槽液位進(jìn)行有效監(jiān)測，突發(fā)異常情況 ( 夏季暴雨 ) 開排槽液位上漲未及時(shí)啟動，存在發(fā)生溢油環(huán)保事故的風(fēng)險(xiǎn)。另一方面，每隔一到兩小時(shí)人為啟動一次隔膜泵，大大的消耗了人力。

本平臺設(shè)有 1 套中央控制系統(tǒng)，其中包括過程控制系統(tǒng)(PCS)，應(yīng)急關(guān)斷系統(tǒng) (ESD) 和火氣監(jiān)控系統(tǒng) (FGS)，各平臺均設(shè)置 PCS、ESD 系統(tǒng)機(jī)柜，F(xiàn)GS 機(jī)柜全部放置于 N 平臺中控室。過程控制系統(tǒng) (PCS) 采用的是 EMERSON DevltaV 產(chǎn)品，應(yīng)急關(guān)斷系統(tǒng) (ESD) 和火氣(FGS) 均采用的是EMERSON DeltaV SIS 產(chǎn)品。3 套系統(tǒng)在控制層及其以下相互好立，在管理層則共享人機(jī)界面和通信網(wǎng)絡(luò)。

2、技術(shù)簡介

2.1 改造方案

2.1.1 開排槽基本參數(shù)

海上某平臺共有四個(gè)開排槽，詳細(xì)參數(shù)如下：

O 平臺開排槽：容積為 5 m3

尺寸：1 500 mm(L)×1 500 mm(W)×2 300 mm(H)

氣動隔膜泵：排量為 10 m2/h

工作壓力 :200 KPa；

N 平臺開排槽：容積均為 3 m3

尺寸：1 200 mm(L)×1 200 mm(W)×2 300 mm(H)

氣動隔膜泵：排量為 6 m2/h

工作壓力 :200 KPa；

n 平臺開排槽：容積為 2 m3

尺寸：1 500 mm(L)×850 mm(W)×2 000 mm(H)

氣動隔膜泵：排量為 8 m2/h

工作壓力 :200 KPa；

2.1.2 改造設(shè)計(jì)方案

平臺開排槽深度為 2 300 mm，開排槽內(nèi)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)人為的啟動排量為 10隔膜泵，將開排槽內(nèi)的 介質(zhì)輸送到開排從而進(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的三暢磁致伸縮液位變送器，廢棄卸下來的三通電磁閥，中控有預(yù)留的 AI和 DO 通道，開排槽液位自動控制系統(tǒng)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平臺開排槽。

(2) 選取中控預(yù)留的 AI 和 DO 通道，完成上位機(jī)的組態(tài)程序和組態(tài)畫面，并下裝到相應(yīng)的控制器。

(3) 對啟動隔膜泵的控制氣路進(jìn)行改造，安裝電磁閥。

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

2.2 技術(shù)難點(diǎn)及解決方案

2.2.1 實(shí)現(xiàn)自動啟動/ 停止氣動隔膜泵

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(dāng)液位高于 1 400 mm 和低于 900 mm 時(shí)要實(shí)現(xiàn)的是數(shù)字信號輸出。

解決方案：Deltav 系統(tǒng) AI 模塊內(nèi)部的比較，將高液位動作設(shè)置為 1 400 mm，低液位動作設(shè)置為 900 mm。當(dāng)液位高于 1 400 mm 時(shí) HI_ACT 輸出 1出 0；當(dāng)液位在900 mm 到 1 400 mm 之 間 HI_ACT、LO_ACT 輸 出 0；當(dāng) 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。可實(shí)現(xiàn) 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(xiǎn)。

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(tǒng)，開排槽內(nèi)的污油非常粘稠，浮子容易卡死在磁致伸縮桿上，浮子在開排槽內(nèi)無法隨著液位浮動。

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) 開具相關(guān)工單，廣播通知現(xiàn)場人員；(2) 前期調(diào)研及物料準(zhǔn)備工作；(3) 液位變送器及磁性浮子改造；(4) 中控接線及組態(tài)；(5) 現(xiàn)場電纜鋪設(shè)及調(diào)試；液位變送器安裝；(7) 功能測試；

3 工作質(zhì)量效益

完成海上平臺開排槽液位自動控制系統(tǒng)改造，對其進(jìn)行功能測試，液位變送器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測開排槽液位，當(dāng)液位高于1400 mm 時(shí)正常啟泵，當(dāng)液位低于 900 mm 時(shí)正常停泵。

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

完成平臺開排槽液位自動控制改造工作，從前期施工調(diào)研、選型、鋪線、組態(tài)、調(diào)試直到安裝，嚴(yán)格進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)質(zhì)量把控，把施工風(fēng)險(xiǎn)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(jié)約費(fèi)用約 5 萬元，后期全部改造總計(jì)可節(jié)約 20 萬元。

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

3.2 推廣性

平臺開排槽之前一直處于中控?zé)o法檢測盲區(qū) , 僅靠人員的定時(shí)巡檢無法有效的對液位進(jìn)行監(jiān)測。本次開排槽液位自動控制系統(tǒng)成功的改造，實(shí)現(xiàn)了全天 2槽液位進(jìn)行監(jiān)測并對液位進(jìn)行自動控制，消除了監(jiān)測盲區(qū)。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(xiǎn)。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(xiàn)。也為其他平臺后續(xù)改造工作提供了經(jīng)驗(yàn)，具有極大的參考意義。

4 結(jié)語

通過本次改造工作，現(xiàn)場人員積累了豐富的自檢自修工作經(jīng)驗(yàn)，開拓了人員工作思路，加強(qiáng)了人員預(yù)防環(huán)保事故風(fēng)險(xiǎn)的觀念。本次改造現(xiàn)場工作量大，技體的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)工作對班組來說是一個(gè)挑戰(zhàn)也是一次鍛煉的機(jī)會。上海自動化儀表在此次改造工作中，班組人員對項(xiàng)目進(jìn)行全局把控、自我監(jiān)督保證了施工質(zhì)量，共同協(xié)作凝聚力。