淺談海洋石油平臺(tái)中控系統(tǒng)接地保護(hù)故障研究

趙紅濤

摘要：在改革開放的新時(shí)期，我國的科技在不斷的發(fā)展，社會(huì)在不斷的進(jìn)步，本文通過介紹海洋石油中控系統(tǒng)以及接地類型來說明海洋石油中控系統(tǒng)接地保護(hù)的基本工作原理，并舉例說明在實(shí)際工作當(dāng)中遇到的海洋石油平臺(tái)儀表接地故障及具體的調(diào)試解決方法，為海洋石油平臺(tái)中控系統(tǒng)接地保護(hù)提供了問題解決的思路。

關(guān)鍵詞：海洋石油平臺(tái);中控系統(tǒng);接地保護(hù);故障探究

引言

隨著自動(dòng)儀表控制系統(tǒng)在海洋平臺(tái)上的不斷應(yīng)用，極大提升了海洋平臺(tái)儀表系統(tǒng)的運(yùn)行效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了海洋平臺(tái)的效益。隨著自控儀表控制裝置應(yīng)用數(shù)量的不斷增多，自控儀表系統(tǒng)的安全性問題已經(jīng)越來越突出。通過分析海洋平臺(tái)自控儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，綜合油田自動(dòng)化儀表系統(tǒng)的應(yīng)用情況，得到在進(jìn)行海洋平臺(tái)自控儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先要制定科學(xué)合理的控制措施，控制功能要可靠，自控儀表裝置的選擇要合理，在滿足以上條件的基礎(chǔ)上，要重視海洋平臺(tái)自控儀表系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)，由于海洋平臺(tái)的工作環(huán)境惡劣，平臺(tái)的空間小，運(yùn)行危險(xiǎn)性較高，因此需要重點(diǎn)提升海洋平臺(tái)自控儀表系統(tǒng)的安全性。進(jìn)行海洋平臺(tái)自控儀表系統(tǒng)的防爆設(shè)計(jì)，同時(shí)選擇合理的接地方式。通過設(shè)計(jì)穩(wěn)定科學(xué)的海洋平臺(tái)自控儀表系統(tǒng)，可以有效提高海洋平臺(tái)自控儀表系統(tǒng)以及平臺(tái)整體的安全性能。

1概述

隨著國內(nèi)石油資源需求日益增長，國內(nèi)原油開采早已無法滿足市場的需求，為保證安全、高效地實(shí)現(xiàn)海洋石油的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，需要利用高度自動(dòng)化的中控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。這樣就對(duì)海洋石油平臺(tái)中控系統(tǒng)的可靠性提出了更高的要求。本文將分析如何通過良好接地保護(hù)提高中控系統(tǒng)可靠性以及減少出現(xiàn)接地故障后對(duì)中控系統(tǒng)的影響。

2海洋石油平臺(tái)中控系統(tǒng)的接地種類

2.1中控系統(tǒng)的本安系統(tǒng)接地

中控系統(tǒng)的本安接地，是指中控系統(tǒng)安全柵或本安儀表的接地。這種接地不僅可以抑制干擾信號(hào)，還可以使儀表和中控系統(tǒng)具有本質(zhì)安全性質(zhì)。不同的本安措施，其本安接地形式也不盡相同：例如采用隔離式安全柵的本質(zhì)安全系統(tǒng)，這種系統(tǒng)不需要專門接地，而采用齊納式安全柵的本質(zhì)安全系統(tǒng)，應(yīng)設(shè)置專門接地系統(tǒng)，并且齊納式安全柵的本安系統(tǒng)接地與儀表信號(hào)回路接地應(yīng)合并在一起。

2.2中控系統(tǒng)的保護(hù)接地

中控系統(tǒng)的保護(hù)接地，是為了防止中控系統(tǒng)的電氣裝置的金屬外殼、配電裝置等帶電危及人身和設(shè)備安全而進(jìn)行的接地。所謂保護(hù)接地就是將正常情況下金屬外殼等金屬體不帶電，而在電氣絕緣材料被損壞后或其他特殊情況下可能帶電的電器金屬部分（即與帶電部分相絕緣的金屬結(jié)構(gòu)部分）用導(dǎo)線與接地體可靠連接起來的一種保護(hù)接線方式。海洋石油平臺(tái)上工作環(huán)境較惡劣，例如我國渤海地區(qū)，冬季溫度甚至?xí)_(dá)到-20℃，同時(shí)電氣設(shè)備工作過程中海洋環(huán)境相對(duì)濕度較大，經(jīng)常會(huì)有鹽霧、霉菌、油霧、凝露或是腐蝕性氣體對(duì)電氣設(shè)備造成破壞或侵蝕。這些不利環(huán)境很容易造成電氣設(shè)備絕緣被破壞，一旦電氣設(shè)備的絕緣材料出現(xiàn)老化甚至破壞，極容易發(fā)生漏電事故。同時(shí)海洋石油平臺(tái)上的電氣漏電不同于陸地電氣漏電，如果出現(xiàn)電氣漏電不僅會(huì)造成相關(guān)人員發(fā)生觸電事故，同時(shí)由于漏電可能會(huì)產(chǎn)生電火花，電火花極有可能會(huì)引燃石油平臺(tái)上的油氣及易燃?xì)怏w，會(huì)造成嚴(yán)重的火災(zāi)事故甚至爆炸事故，危及作業(yè)人員以及海洋石油平臺(tái)中控設(shè)備安全。因此海洋石油平臺(tái)中控系統(tǒng)必須做保護(hù)接地處理。

2.3防雷接地

當(dāng)儀表及控制系統(tǒng)的信號(hào)線路從室外進(jìn)入室內(nèi)后，需要設(shè)置防雷接地連接的場合，應(yīng)實(shí)施防雷接地連接。儀表及控制系統(tǒng)防雷接地應(yīng)與電氣專業(yè)防雷接地系統(tǒng)共用，但不得與獨(dú)立避雷裝置共用接地裝置。

3海洋石油中控系統(tǒng)接地故障及解析

3.1接地故障造成現(xiàn)場儀表變送器信號(hào)故障

針對(duì)接地故障造成現(xiàn)場儀表變送器信號(hào)故障的情況，例如海洋石油平臺(tái)電氣間的壓力變送器經(jīng)常無法工作，其中絕大部分原因是該傳感器的電纜屏蔽線未做絕緣處理或者絕緣遭到破壞，電纜搭接在變送器外殼，這樣形成了接地現(xiàn)象，因?yàn)殡娎|屏蔽線已經(jīng)做接地處理，這樣便形成了接地故障，變送器發(fā)出報(bào)警，造成其無法正常工作，所以在中控系統(tǒng)中探頭電纜要單點(diǎn)接地，避免形成干擾信號(hào)，低頻功率在頻譜劃分上，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于高頻功率。尤其是工頻干擾，有著較強(qiáng)的功率以及廣泛的分布。針對(duì)傳輸?shù)皖l信號(hào)的儀表系統(tǒng)，因?yàn)樗念l率和干擾信號(hào)有著較為接近的頻率，因此很難真正意義上借助濾波器濾除其所產(chǎn)生的干擾，基于此，對(duì)于低頻所產(chǎn)生的一些干擾渠道，一定要盡可能的消除掉。針對(duì)屏蔽層上的干擾電流，可借助信號(hào)源內(nèi)阻交接，從而形成干擾。影響海洋石油平臺(tái)中控系統(tǒng)正常工作。在海洋石油中，對(duì)于接地故障造成現(xiàn)場儀表變送器信號(hào)故障情況，需要給予充分的重視，只有加強(qiáng)這方面的重視工作，才可以避免故障情況的再次發(fā)生。

3.2儀表系統(tǒng)回路接地造成直流配電盤接地故障指示

某項(xiàng)目采油平臺(tái)的直流配電盤調(diào)試期間始終發(fā)出接地故障報(bào)警，經(jīng)過調(diào)試人員現(xiàn)場排查，發(fā)現(xiàn)含沙測試儀設(shè)備控制盤內(nèi)的直流輸入端負(fù)極接地，而作為該設(shè)備供電端的直流配電盤的直流電源負(fù)極也接地，這違反了信號(hào)回路應(yīng)建立一個(gè)統(tǒng)一的信號(hào)參考點(diǎn)的原則。經(jīng)過調(diào)試人員現(xiàn)場斷開含沙測試儀設(shè)備控制盤的負(fù)極和地線，直流配電盤接地故障報(bào)警消失。故障解析：在非隔離系統(tǒng)中，儀表回路接地的目的是為控制系統(tǒng)提供一個(gè)基準(zhǔn)電壓，從而建立統(tǒng)一的信號(hào)參考點(diǎn)。而接地操作應(yīng)以電源側(cè)或控制室側(cè)作為接地終端設(shè)置接地極，不應(yīng)再在現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行回路接地。這樣才能防止回路接地故障的產(chǎn)生。

3.3海洋平臺(tái)自控儀表系統(tǒng)的接地安全分析

在海洋平臺(tái)的運(yùn)行過程中，使用了各種各樣的電子儀表，儀表的數(shù)量多，而且儀表的安全性要求較高，所以需要進(jìn)行海洋平臺(tái)自控儀表系統(tǒng)的接地安全設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)各種電子儀表的高效安全接地，保證各種電子儀表安全運(yùn)行，同時(shí)還能夠提高儀表的精確度。如果電子儀表的接地設(shè)計(jì)不科學(xué)，將會(huì)導(dǎo)致電子儀表的精度不高，測量得到數(shù)據(jù)容易受到其他信號(hào)的干擾，而且接地不合理，容易導(dǎo)致設(shè)備的起火甚至爆炸，嚴(yán)重影響到海洋平臺(tái)的安全性，造成設(shè)備和人員的安全事故。海洋平臺(tái)自控儀表系統(tǒng)的保護(hù)接地，是為了防止儀表帶電而發(fā)生事故。進(jìn)而保證自控儀表系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，避免發(fā)生設(shè)備和人員的安全事故。海洋平臺(tái)自控儀表系統(tǒng)的工作接地，是為了保證設(shè)備的正常運(yùn)行，在自控儀表系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，會(huì)受到其他信號(hào)的干擾，通過采用合理的接地保護(hù)，可以有效的防止其他信號(hào)的干擾，保證測量的精度和準(zhǔn)確性，為平臺(tái)的運(yùn)行控制提供更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。海洋平臺(tái)儀表自控系統(tǒng)屏蔽接過程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)電纜、儀表外殼等部分進(jìn)行相應(yīng)的屏蔽設(shè)計(jì)。

3.4中控系統(tǒng)24VDC供電網(wǎng)絡(luò)接地故障

針對(duì)中控系統(tǒng)24VDC供電網(wǎng)絡(luò)接地的故障情況，例如某半潛式海洋平臺(tái)中控系統(tǒng)PLC時(shí)不時(shí)自停，而且報(bào)急停故障，而且這樣的情況已經(jīng)出現(xiàn)了多次，經(jīng)過技術(shù)人員的排查發(fā)現(xiàn)推進(jìn)艙其中一個(gè)接近開關(guān)24VDC線絕緣層被破壞，造成24VDC供電網(wǎng)絡(luò)接地造成故障。

結(jié)語

本文介紹海洋石油平臺(tái)中控系統(tǒng)以及其接地形式，同時(shí)對(duì)海洋石油平臺(tái)中控系統(tǒng)常見的接地故障進(jìn)行簡單分析，維護(hù)中控系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地運(yùn)行必須防備接地故障對(duì)其影響，希望此文能對(duì)海洋石油平臺(tái)中控系統(tǒng)維護(hù)人員有所啟迪。

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