新型DCS系統(tǒng)在海洋石油開發(fā)中的應(yīng)用研究

摘要：DCS是一種新型的控制系統(tǒng)，它將計(jì)算機(jī)、控制、顯示、通訊等高科技產(chǎn)品融為一身，實(shí)現(xiàn)了對分散控制的集中管理。文章就新型DCS系統(tǒng)在海洋石油開發(fā)中的應(yīng)用進(jìn)行研究，分析新型DCS系統(tǒng)具體應(yīng)用，從而就這一系統(tǒng)應(yīng)用的可行性加以評估。

關(guān)鍵詞：新型DCS系統(tǒng)；海洋石油開發(fā)；應(yīng)用；分析

中圖分類號：TE953文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-8937（2012）05-0038-02

經(jīng)過幾次更新?lián)Q代之后，新型的DCS系統(tǒng)已具有開放性、高可靠性、靈活性、協(xié)調(diào)性好、亦維護(hù)、控制算法齊全等優(yōu)點(diǎn)，且越來越多被應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，為企業(yè)自動化的實(shí)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。近年來，隨著油田開發(fā)群的日漸形成，傳統(tǒng)的人工管理與維護(hù)方式已不再適用。出于對運(yùn)營成本的考慮，無人駐守井口平臺成為多井口的開發(fā)模式，但其功能的實(shí)現(xiàn)則需要自動化的高新技術(shù)來提供支持，對諸多資產(chǎn)和平臺的高效管理就成為亟待解決的關(guān)鍵問題，而新型DCS系統(tǒng)的出現(xiàn)和應(yīng)用就成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

1新型DCS系統(tǒng)的特征和突出優(yōu)點(diǎn)

集散控制系統(tǒng)（DCS）是20世紀(jì)70年代中期出現(xiàn)的，它是計(jì)算機(jī)（Computer）技術(shù)、控制（Control）技術(shù)、通訊（Communication）技術(shù)和CRT顯示技術(shù)（簡稱四C技術(shù)）相結(jié)合的產(chǎn)物。它以微處理機(jī)為核心，把微機(jī)算機(jī)、工業(yè)控制機(jī)、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)、顯示操作裝置、過程通道、模擬儀表等有機(jī)的結(jié)合起來，采用組合裝式組成系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)工程大系統(tǒng)的綜合自動化創(chuàng)造了條件，所以，以PLC為基礎(chǔ)的集散控制系統(tǒng)已成為工業(yè)自動化系統(tǒng)的主流。在海洋平臺石油生產(chǎn)中，由于海上作業(yè)條件艱苦、工作環(huán)境惡劣，且隨著海上石油開采規(guī)模的不斷擴(kuò)大化，海上平臺石油生產(chǎn)的生產(chǎn)與管理越來越迫切的要求能迅速、準(zhǔn)確、全面的掌握生產(chǎn)設(shè)備的工作運(yùn)行狀況，因此集散控制在海上石油開采中得到了日趨廣泛的應(yīng)用。

在集散控制系統(tǒng)的發(fā)過歷程中，廠家對系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場控制站的設(shè)計(jì)開發(fā)尤為注重。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)由最初的封閉高速數(shù)據(jù)總線已發(fā)展成為應(yīng)用現(xiàn)場總線技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)的先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)場控制站的功能亦得到了完善，其應(yīng)用的成熟逐漸實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化。新型DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了由信息控制向綜合信息管理的轉(zhuǎn)變。隨著系統(tǒng)規(guī)模的日漸擴(kuò)大，產(chǎn)品集成和功能集成能力明顯提高，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)的集成。由此可以看出，集成化和信息化是新型DCS系統(tǒng)的兩個(gè)顯著特征。

新型DCS系統(tǒng)的突出優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)功能的開放新和分散化。DCS系統(tǒng)中應(yīng)用了FCS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了控制單元現(xiàn)場化和控制功能的單元化、模塊化，提高新能的同時(shí)，降低了成本。且新型DCS系統(tǒng)的開放新實(shí)現(xiàn)了同第三方產(chǎn)品的互操作性。

2新型DCS系統(tǒng)在海洋石油開發(fā)中的應(yīng)用分析

規(guī)模經(jīng)營的發(fā)展，市場競爭的激烈，都要求海洋石油開發(fā)行業(yè)將經(jīng)營決策更為有效地轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，將基于新型DCS系統(tǒng)的集先進(jìn)的經(jīng)營、控制、管理為一體的綜合信息系統(tǒng)應(yīng)用于海洋石油的開發(fā)。新型DCS系統(tǒng)在海洋石油開發(fā)中的應(yīng)用大致包括以下三層內(nèi)容：現(xiàn)場儀表與執(zhí)行機(jī)構(gòu)層、控制層、平臺監(jiān)控與管理層。

2.1現(xiàn)場儀表與執(zhí)行機(jī)構(gòu)層的應(yīng)用分析

現(xiàn)場儀表將包括壓力、溫度、流量、液位等在內(nèi)的各種現(xiàn)場物理信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號或電信號，并采取一定的必要處理措施。而執(zhí)行機(jī)構(gòu)則是將控制的各種輸出信號轉(zhuǎn)變?yōu)槿缥灰?、閥位等物理變量。近年來，HART智能現(xiàn)場設(shè)備技術(shù)日漸成熟，航洋石油開采中各種現(xiàn)場只能儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的應(yīng)用愈加普遍起來。HART智能現(xiàn)場設(shè)備具有連續(xù)監(jiān)視、自檢儀表的功能，能夠向DCS系統(tǒng)提供確定的設(shè)備自檢狀態(tài)信息、設(shè)備狀態(tài)信息、設(shè)備功能性能信息及傳感器校對等?；谶@一良好基礎(chǔ)，便可進(jìn)行資產(chǎn)管理系統(tǒng)的建立，來對開發(fā)區(qū)域或整個(gè)平臺的現(xiàn)場設(shè)備狀況實(shí)施智能化管理，同時(shí)將HART智能現(xiàn)場設(shè)備納入到新型DCS控制系統(tǒng)中，從而促進(jìn)航洋石油開采平臺管控一體化的實(shí)現(xiàn)。

2.2控制層的應(yīng)用分析

統(tǒng)籌海洋石油中控平臺，其控制室除負(fù)責(zé)監(jiān)控本平臺油氣處理工藝過程外，還對單獨(dú)井口平臺進(jìn)行監(jiān)控、遙測及高級別的關(guān)斷。海洋石油開發(fā)的中心平臺處理系統(tǒng)主要包括原油三級分離系統(tǒng)、三甘醇脫水系統(tǒng)、伴生氣處理系統(tǒng)、油氣外輸系統(tǒng)及公用系統(tǒng)。平臺油氣經(jīng)工藝流程處理后，將其外輸或送至其他平臺用于生產(chǎn)。對于三甘醇脫水系統(tǒng)和分離系統(tǒng)，中控系統(tǒng)以系統(tǒng)中溫度、壓力及變送器采集數(shù)據(jù)為依據(jù)，來計(jì)算PID調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對壓力、液位、加熱器調(diào)節(jié)閥的精確控制。對于應(yīng)急發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、油氣外輸泵、伴生氣處理系統(tǒng)等設(shè)有控制鍵盤，平臺中控系統(tǒng)便是通過現(xiàn)場控制鍵盤、硬線及RS485來交換信息，從而滿足對現(xiàn)場設(shè)備重要參數(shù)的監(jiān)控需求。

2.3平臺監(jiān)控與管理層的應(yīng)用分析

新型DCS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用的是標(biāo)準(zhǔn)化的工業(yè)以太網(wǎng)，為平臺層面有效運(yùn)用提供了實(shí)時(shí)、便捷的決策信息傳遞通道。通過DCS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場控制單位和智能設(shè)備對現(xiàn)場單位和設(shè)備云南行故障、狀態(tài)、診斷信息的收集，并整合、分析其同歷史數(shù)據(jù)的比較，從而對設(shè)備、裝置的性能退化及可能將要發(fā)生的故障發(fā)出提前報(bào)警，為海洋石油開發(fā)平臺的監(jiān)控管理提供有效及時(shí)的決策信息。此外，平臺的監(jiān)控與管理還應(yīng)涉及平臺資產(chǎn)的管理，通過定期報(bào)告整個(gè)平臺的監(jiān)控狀況，來促進(jìn)海洋石油開采平臺資源的分配和生產(chǎn)的調(diào)度。

3結(jié)語

在基于對石油平臺海水處理的工藝復(fù)雜性和海上石油生產(chǎn)環(huán)境惡劣性研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合DCS系統(tǒng)的優(yōu)越性，運(yùn)用Rockwell RSView32組態(tài)軟件研究并實(shí)現(xiàn)了石油平臺水處理DCS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對平臺水處理工藝各子過程的分散控制和被采集信息的集中管理。該系統(tǒng)是DCS技術(shù)在海上石油生產(chǎn)中的重要應(yīng)用，其長期運(yùn)行，證明了系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性，提高了海上石油生產(chǎn)效率，確保了海上工作人員的安全。通過上述內(nèi)容可以看出，新型DCS系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)眾多，其在海洋石油開發(fā)中的應(yīng)用，對于企業(yè)進(jìn)行資產(chǎn)管理十分有利。在計(jì)算機(jī)自動化的發(fā)展道路上，還有更難更多的問題等待著我們探索，需要充分考慮投資效益，使新型DCS系統(tǒng)的應(yīng)有優(yōu)勢得到充分的發(fā)揮，從而在新時(shí)期的競爭中取勝，促進(jìn)行業(yè)石油開發(fā)行業(yè)的更大進(jìn)步。

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