彭陽硫化氫監(jiān)測平臺的實際應(yīng)用

【摘要】以索福達SFD-300ⅡSW（P）為控制核心的井場及站點硫化氫檢測系統(tǒng)，介紹了該系統(tǒng)的工作原理和設(shè)計思路。本系統(tǒng)以電化學(xué)硫化氫氣體傳感器來檢測硫化氫氣體，當(dāng)井場出現(xiàn)硫化氫氣體時，傳感器就會迅速檢測到并進行氧化還原反應(yīng)，從而輸出微弱的電流信號，再經(jīng)調(diào)理電路轉(zhuǎn)換為電壓信號，由A/D轉(zhuǎn)換器將電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并傳送給單片機，經(jīng)過PLC處理后，與設(shè)定標(biāo)準濃度進行比較，繼而判斷是否發(fā)出報警，如果達到了設(shè)定的濃度，則觸發(fā)單片機警報模塊，蜂鳴器發(fā)出警報聲警示現(xiàn)場工作人員，從而可以及時的排除危險，保障人們的生命安全。

【關(guān)鍵詞】人身安全；硫化氫；報警系統(tǒng)

在石油工業(yè)特別是石油化學(xué)工業(yè)的生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生大量有毒有害氣體，這些有毒有害氣體既污染環(huán)境又對生產(chǎn)者的身體健康造成極大影響。目前對有毒有害氣體的監(jiān)測仍采用傳統(tǒng)的、較為復(fù)雜的監(jiān)測方法，費時費力且不適合于全天候、連續(xù)、多點的監(jiān)測工作。其中硫化氫就是油氣鉆井過程中的無形殺手之一。

1、硫化氫簡介

硫化氫（分子式H2S）是一種無色、劇毒、弱酸性、具有明顯臭雞蛋味的氣體，當(dāng)濃度超過一定程度時，在很短的時間內(nèi)即可致人傷殘或死亡，是油氣鉆井過程中的無形殺手。因此，為確保人員的絕對安全，杜絕硫化氫中毒事故的發(fā)生，設(shè)計一款硫化氫監(jiān)測系統(tǒng)，成為生產(chǎn)過程中的必需。本文針對目前彭陽采油作業(yè)區(qū)生產(chǎn)井硫化氫嚴重超標(biāo)設(shè)計的一款井場硫化氫監(jiān)測系統(tǒng)，能夠及時的監(jiān)測到硫化氫氣體濃度的變化，并發(fā)出警報提醒工作人員予以處理，可以保證工作人員的生命安全。

2、硫化氫檢測方法

2.1快速測定管法

快速測定管法是現(xiàn)場檢測大氣中硫化氫含量的常用方法。原理是將吸附醋酸鉛（PbAC2）和氯化鋇（BaCl2）的硅膠裝入細玻璃管內(nèi)，抽100ml含硫化氫的氣體，在60s內(nèi)注入，形成褐色硫化鉛（PbS）。根據(jù)硅膠柱變色的長度測定出硫化氫的體積分數(shù)?，F(xiàn)場錄井是在鉆井液出口槽面上，用注射器抽取100ml氣樣，通過測定管，硅膠柱變色長度與標(biāo)準尺比較，求得硫化氫的體積分數(shù)。此法具有簡單、方便快捷、便于攜帶和靈敏度高的優(yōu)點。

2.2醋酸鉛試紙法

醋酸鉛試紙與硫化氫反應(yīng)生成褐色硫化鉛，與標(biāo)準比色板對比求得硫化氫的體積分數(shù)。此法適用于鉆井液和硫化氫測量，是一種定性和半定量方法。

2.3硫化氫報警法

利用硫化氫的氧化還原反應(yīng)這一原理，為了準確測定硫化氫體積分數(shù)變化，把發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的電極與電路組合在一起，硫化氫的體積分數(shù)變化由儀器檢測下來并自動報警。它可以連續(xù)檢測大氣中硫化氫體積分數(shù)，當(dāng)指針達到預(yù)定調(diào)節(jié)位置時，儀器就發(fā)出警報聲。這種儀器已成為碳酸鹽巖地層錄井井場常用的必須配備的儀器，這種儀器我們通常稱之為硫化氫傳感器。

已上前兩種報警方法均需人員現(xiàn)場操作，危險系數(shù)大且不易隨時進行，難以現(xiàn)場硫化氫濃度實時監(jiān)控，第三種方法便于隨時對現(xiàn)場硫化氫濃度進行掌控。

3、系統(tǒng)設(shè)備選型

基于硫化氫報警法的可監(jiān)測濃度變化，反應(yīng)速度快，可持續(xù)測量，不需人工操作等特性本設(shè)計采用此測量原理進行硫化氫的監(jiān)測。本系統(tǒng)以索福達SFD-300ⅡSW（P）半導(dǎo)體式作為固定探頭進行數(shù)據(jù)采集處理及報警，并上傳至RTU中并通過網(wǎng)絡(luò)傳至監(jiān)控電腦。

3.1報警器工作流程

主程序主要是完成系統(tǒng)初始化以及各個程序之間的聯(lián)系任務(wù)。其主程序流程圖如圖1所示。系統(tǒng)接電源后，程序先將P1口置0，然后調(diào)用A/D轉(zhuǎn)換測量子函數(shù)，把輸入的電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，最后進行數(shù)據(jù)與設(shè)定量的比較，進行報警與否。

硫化氫報警器主要分為5個模塊組成，傳感器信號的采集模塊，I/U轉(zhuǎn)換與電壓放大模塊，A/D轉(zhuǎn)化模塊，PLC處理模塊和報警及顯示模塊。先通過傳感器檢測硫化氫，將輸出的電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，送入調(diào)理電路進行信號的放大，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后送入到PLC中，通過PLC處理，根據(jù)預(yù)設(shè)的報警級別進行分級報警，并顯示實時的硫化氫濃度，且通過RTU采集。

硫化氫氣體檢測儀現(xiàn)場安裝時，根據(jù)硫化氫比空氣重的特性選擇距離地面30CM的高度安裝表頭，檢測儀安裝位置根據(jù)現(xiàn)場硫化氫危害情況從安全及成本考慮合理安裝，保證設(shè)備完好有效運行。

彭陽硫化氫氣體監(jiān)測平臺采用陜西盛源通科技貿(mào)易有限公司自主開發(fā)的監(jiān)控平臺，使用SFD-300ⅡS硫化氫氣體報警器，該系統(tǒng)采用現(xiàn)場儀表通過RTU采集數(shù)據(jù)，再通過局域網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)椒?wù)器，在局域網(wǎng)內(nèi)任意一臺電腦都可以通過安裝檢測平臺對已安裝硫化氫探數(shù)據(jù)顯示實時監(jiān)控，通過硫化氫可燃氣體報警器的合理安裝布局，在硫化氫濃度達到設(shè)置值時發(fā)生聲光電報警，且硫化氫氣體檢測平臺也會同時進行聲光報警，使得整個指揮系統(tǒng)對場站內(nèi)硫化氫濃度及分布情況有一個整體掌控，在發(fā)生險情時通過集合視頻監(jiān)控系統(tǒng)及遠程喊話功能可以合理有效的指揮人員撤離到指定的安全區(qū)域，避免因為事故現(xiàn)場人員對周圍整體環(huán)境掌握不全面而指揮不當(dāng)發(fā)生人員傷亡。

4、總結(jié)

硫化氫監(jiān)控系統(tǒng)突破了以前固定探頭安裝，在本地硫化氫含量超標(biāo)時發(fā)生聲光報警，不能遠傳的格局，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)硫化氫探頭數(shù)值遠傳的優(yōu)點，使得現(xiàn)場硫化氫數(shù)值“千里之外”均可掌控，極大程度的加強了“安全遠程監(jiān)控，事故及時處理”。從這一改進也可看出長慶油田第九采油廠以人為本，勇于創(chuàng)新，把員工生命健康放在第一位的工作理念。同時這一改進工作也為一些暫時遇到瓶頸的項目及創(chuàng)新提供了“靈感”，使得很多很有意義的改進及創(chuàng)新工作都有了前進的方向。

參考文獻

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作者簡介

劉成龍，男，自動化技術(shù)員，畢業(yè)院校，西安石油大學(xué)、計算機應(yīng)用專業(yè)、本科，在中國石油長慶油田公司（第九采油廠）第三采油技術(shù)服務(wù)處數(shù)字化與科技信息中心工作，2002年參加工作，在長呼管線擔(dān)當(dāng)自動化管理員，從事天然氣自動化系統(tǒng)工作，2009年至今在主要工作負責(zé)數(shù)字化系統(tǒng)的建設(shè)運行與維護。在寧夏《石油化工應(yīng)用》2009年第3期發(fā)表《長呼天然氣管道的SCADA系統(tǒng)應(yīng)用與探討》論文。

李曉剛，畢業(yè)于蘭州理工大學(xué) 信息與計算科學(xué)（軟件工程走向）。