海洋石油自動化儀表設(shè)計及安裝調(diào)試

申研文 劉雪松

中海油海油發(fā)展采油服務(wù)公司 天津 300452

引言

對于海上石油作業(yè)來講，相比較于陸地石油開采，具有很大的不同。因?yàn)樵诤Ｉ鲜偷纳a(chǎn)過程中，所面臨的外界環(huán)境因素非常多。在石油開采作業(yè)過程中，如果相應(yīng)的儀表出現(xiàn)問題，那么石油作業(yè)的安全性將難以得到保障，而且有一些故障問題不能得到及時解決，后續(xù)的石油開采作業(yè)也會受到影響。正因?yàn)槿绱?，在海洋石油作業(yè)的過程中，需要對自動化儀表設(shè)計以及安裝調(diào)試工作尤為重視，在下文當(dāng)中將對自動化儀表相關(guān)種類進(jìn)行論述，并就安裝調(diào)試內(nèi)容進(jìn)行探討。

1 海洋石油自動化儀表種類

1.1 溫度類自動化儀表

基于海洋石油作業(yè)來講，溫度類自動化儀表，主要是為了能夠?qū)﹂_采作業(yè)過程中所需的生產(chǎn)工藝溫度進(jìn)行控制。一般情況下，需要將生產(chǎn)作業(yè)過程中的工藝溫度控制在零下200℃到1800℃之間。在過去針對作業(yè)溫度進(jìn)行測量控制，主要是通過玻璃式溫度計進(jìn)行測量，采用這種測量方法所能夠測量的溫度范圍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能夠滿足實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)要求，而且在測量工作當(dāng)中是由人工進(jìn)行控制的，在此過程中數(shù)據(jù)測量結(jié)果容易出現(xiàn)誤差，采集溫度的效率也比較低。對于石油開采作業(yè)來講，這些數(shù)據(jù)并不能夠成為準(zhǔn)確的參考數(shù)據(jù)，會對工藝設(shè)計以及后續(xù)的生產(chǎn)作業(yè)造成影響。基于當(dāng)前的海洋石油作業(yè)來看，在溫度儀表選擇過程中，大多數(shù)都是自動化溫度儀，自動化溫度儀與雙金屬溫度儀不同，這種溫度儀的結(jié)構(gòu)主要包括熱電阻或者是熱電偶溫度隔離器，這種自動化儀表本身造價非常低，而且能夠應(yīng)用于范圍更廣的數(shù)據(jù)測量，工作中實(shí)際工作時效性要更高，而且效率也比較高，能夠?qū)に囋O(shè)計以及后續(xù)的生產(chǎn)作業(yè)等起到一定的支撐作用。

1.2 流量檢測類自動化儀表

對于流量檢測類的自動化儀表來講，主要是在許多先進(jìn)設(shè)備以及技術(shù)應(yīng)用過程中，在使用該儀表的時候會和超聲技術(shù)以及紅外技術(shù)等進(jìn)行聯(lián)動，而且這些技術(shù)之間本身就具有一定的相似性。通過流量檢測儀表，主要是為了對海洋石油作業(yè)過程中相應(yīng)的原材料添加比例進(jìn)行控制[1]。在實(shí)際作業(yè)過程中，流量類的檢測儀表主要包括差壓式流量計，以及電磁流量計和超聲流量計等等多種不同類別。在正式應(yīng)用的過程中，需要針對不同的流量檢測儀表工作原理進(jìn)行了解，然后在實(shí)際應(yīng)用時需要嚴(yán)格按照使用指南進(jìn)行安裝調(diào)試以及操作。因?yàn)橄啾容^于陸地作業(yè)來講，海洋石油作業(yè)要具有更加復(fù)雜的使用環(huán)境，所以儀表的相關(guān)數(shù)據(jù)都需要進(jìn)行嚴(yán)密的分析，安裝調(diào)試也需要結(jié)合海洋石油作業(yè)的具體工況，以及使用要求等進(jìn)行不斷調(diào)整，這樣才能夠得到更加準(zhǔn)確的檢測結(jié)果。

1.3 壓力類自動化儀表

為了確保在石油開采作業(yè)過程中作業(yè)的安全性，需要對壓力類的儀表進(jìn)行自動化設(shè)計，并增強(qiáng)儀表的控制力度?；诋?dāng)前的壓力檢測工作情況來看，通過合理地采用壓力傳感器以及變送器和壓力表，能夠準(zhǔn)確地對高溫介質(zhì)以及壓力和脈動介質(zhì)等相關(guān)指標(biāo)開展檢測，而且能夠確保所得檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1.4 物位類自動化儀表

物位類儀表在海洋石油工藝流程中主要是用來監(jiān)測各種儲存罐液體位置的，因?yàn)闇y量的物品一般來說都是化學(xué)物品，具有不穩(wěn)定性的特點(diǎn)，因此，采取傳統(tǒng)的儀表進(jìn)行測量可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)的誤差，采用物位儀表可以獲得一個相對來說更加準(zhǔn)確的數(shù)值?，F(xiàn)階段在海洋石油自動化儀表的應(yīng)用過程中，物位類儀表有以下幾種形式，包括直讀式、浮力式、電接觸式和電容式等，這幾種儀表各有特點(diǎn)，各有所長，在不同的情況下，要根據(jù)當(dāng)時的環(huán)境選擇相應(yīng)類型的儀表，也可以進(jìn)行組合使用，可以更有利于保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

通過上面的論述，可以得到在石油化工生產(chǎn)過程中溫度、壓力、物位和流量是最重要的四大變量，因此，在實(shí)際的安裝過程中必須要將這四類儀表安裝在便于觀察的地方，在安裝之前還要對有關(guān)的原件進(jìn)行相應(yīng)的清和檢測，只有確保原件的質(zhì)量之后才可以進(jìn)行安裝工作，并且對儀表相關(guān)的組件進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)誤差較大的情況，應(yīng)當(dāng)重新進(jìn)行安裝。在全部安裝完成以后，再做一些測溫測壓的試驗(yàn)，確保這些儀表能夠在惡劣的環(huán)境下仍然正常運(yùn)行。由于海洋石油的開采環(huán)境相對來說比較惡劣，所以為了對周圍的環(huán)境進(jìn)行充分的檢測，自動化儀表的應(yīng)用是可以發(fā)揮出重要作用的，而且正是由于環(huán)境比較惡劣，所以對儀表的侵蝕作用也會比較大，所以保障儀表的正常運(yùn)行是非常必要。

2 自動化儀表工作特點(diǎn)

對于自動化儀表來講，首先是擁有可編程功能，因?yàn)閷τ趥鹘y(tǒng)的儀表來講，大多數(shù)都是固定式的，在實(shí)際操作過程中需要通過人為進(jìn)行不同的操作，這樣才能夠完成不同類別的監(jiān)測以及數(shù)據(jù)測算。但是對于自動化儀表來講，在自身的結(jié)構(gòu)體系當(dāng)中，無論是軟件還是硬件都能夠依靠接口芯片的點(diǎn)位控制，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能轉(zhuǎn)換。例如在自動化儀表當(dāng)中所使用的軟件編程，大多數(shù)都是將控制程序儲存在相應(yīng)的儲存單元當(dāng)中，然后代替?zhèn)鹘y(tǒng)的順序控制，通過這樣的方式能夠?qū)崿F(xiàn)快速的功能轉(zhuǎn)換以及快速的功能更新。所以對于自動化儀表來講，就是在儀表當(dāng)中置入相應(yīng)的軟件，然后取代傳統(tǒng)的邏輯電路，能夠使整個自動化儀表的所得結(jié)果更加簡化，而且還能夠大幅的提高儀表的工作性能。

其次則是記憶功能，因?yàn)樵谶^去的儀表工作過程中，大多數(shù)都是依靠邏輯電路來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，同時還可以依靠持續(xù)電路來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。雖然能夠在這種相應(yīng)的電路支持下使設(shè)備本身擁有記憶功能，但是只能夠在特定的一些時刻里完成一些簡單的記憶功能，當(dāng)下一個狀態(tài)來臨，并對上一狀態(tài)覆蓋的時候，所有之前的記憶狀態(tài)都會消失，對于完成重復(fù)性的動作指令來講，會造成非常大的影響[2]。但是對于自動化儀表來講則是具有很大的不同，因?yàn)樽詣踊瘍x表本身更加先進(jìn)，而且實(shí)現(xiàn)了軟件以及硬件的全面配備，所以在用電需求能夠得到滿足的情況下，自動化儀表可以使各項(xiàng)動作的記憶都得到儲存，然后對信息進(jìn)行重現(xiàn)和處理，無論是重復(fù)性的操作指令還是其他重復(fù)性的動作，都能夠得以實(shí)現(xiàn)。

最后，則是計算功能。計算功能是自動化儀表與傳統(tǒng)儀表之間最顯著的區(qū)別，因?yàn)樵谧詣踊瘍x表中是有微型計算機(jī)存在的，所以自動化儀表本身不依托于中央處理器，就能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的自動計算，而且在計算的過程中計算的難度，也可以隨著相應(yīng)的微型計算機(jī)配置升級而不斷提高。這樣通過自動化儀表就可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的數(shù)據(jù)測算，最終輸出的結(jié)果也將會更加簡化，大大節(jié)約了數(shù)據(jù)的分析時間，而且對于相應(yīng)的操作人員以及控制人員來講，能夠更加快速獲取到相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息便于執(zhí)行下一步操作，對于石油生產(chǎn)作業(yè)來講能夠帶來很大幫助。

3 自動化儀表的安裝

3.1 自動化儀器設(shè)備的品質(zhì)進(jìn)行檢查

在自動化儀表安裝作業(yè)的過程中，人力以及物力是最重要的基礎(chǔ)保障。所以在前期進(jìn)行自動化儀表設(shè)備采購的時候，相關(guān)的施工材料以及安裝圖紙的審核都是非常重要的，應(yīng)當(dāng)根據(jù)所制定的相應(yīng)方案，在市場上進(jìn)行公開招標(biāo)采購，選擇信譽(yù)度高而且價格合適的儀器儀表生產(chǎn)廠商[3]。儀器儀表的采購應(yīng)當(dāng)基于石油作業(yè)的實(shí)際要求，而不是過度的為了追求性能，而選擇一些遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出當(dāng)前實(shí)際工作所需的儀表設(shè)備。同時在選擇相應(yīng)的儀表設(shè)備時，與設(shè)備相配套的法蘭應(yīng)當(dāng)盡可能選擇使用松套法蘭，然后在安裝過程中相應(yīng)的施工材料以及輔助的設(shè)備和零部件等也需要進(jìn)行檢查，對這些材料的規(guī)格數(shù)量以及完好程度等進(jìn)行全面檢驗(yàn)，若發(fā)現(xiàn)存在相應(yīng)的質(zhì)量問題要及時更換。

3.2 安裝方案的科學(xué)設(shè)計

在自動化儀表安裝過程中，首先需要對每一個安裝過程和安裝步驟等科學(xué)合理的規(guī)劃，避免實(shí)際施工與施工方案之間存在較大的偏差，相關(guān)工作人員應(yīng)及時針對安裝作業(yè)流程進(jìn)行觀察，當(dāng)出現(xiàn)相應(yīng)的偏差以及失誤時要及時上報并反饋解決。同時在安裝作業(yè)的過程中，相應(yīng)的施工方案，應(yīng)當(dāng)對安裝時所使用的原材料以及其他的儀表設(shè)備等進(jìn)行明確，包括數(shù)量規(guī)格以及具體的安裝位置等。

3.3 儀表安裝及后期維護(hù)

在自動化儀表安裝作業(yè)的過程中，應(yīng)針對儀器儀表檢查，然后對外觀以及使用性能進(jìn)行檢查及測驗(yàn)，同時要結(jié)合一些表的安裝作業(yè)使用環(huán)境對儀表安裝位置確定。對于部分自動化儀表來講，可能會受到電磁干擾，所以位置選擇是尤為重要的，能夠使設(shè)備保持長期高性能運(yùn)轉(zhuǎn)。對于海洋石油作業(yè)中的儀器儀表來講，應(yīng)當(dāng)對自動化儀表進(jìn)行相應(yīng)的安裝保護(hù)。在石油化工自動化儀表安裝結(jié)束后，還需要對自動化儀表進(jìn)行聯(lián)合校準(zhǔn)，調(diào)校工作是在安裝作業(yè)結(jié)束后進(jìn)行。

4 海洋石油自動化儀表調(diào)試

在自動化儀表安裝結(jié)束后，要針對已經(jīng)安裝結(jié)束的自動化儀表進(jìn)行調(diào)試，這樣才能夠使所安裝儀表，均保證可以實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行并發(fā)揮自身的功能。因此對于自動化儀表來講，調(diào)試環(huán)節(jié)是安裝結(jié)束后最為重要的一個環(huán)節(jié)，同時也是保障自動化儀表性能的最主要舉措[4]。在調(diào)試的過程中需要針對電磁量進(jìn)行調(diào)整，因?yàn)樽詣踊瘍x表會受到外界電磁波動影響，應(yīng)當(dāng)在調(diào)試的過程中對PID數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)試，確保所觀測到的數(shù)據(jù)是平穩(wěn)的。若是在上述調(diào)試結(jié)束后，所觀測數(shù)據(jù)仍然有波動現(xiàn)象，那么就需要考慮到儀表自身的設(shè)計技術(shù)問題。最典型的就是流量計的指針指向最大值，代表的是儀表的自身問題，所以需要對調(diào)節(jié)閥或者是信號傳輸安裝的設(shè)計質(zhì)量進(jìn)行檢查。還有一部分原因可能是在儀表安裝作業(yè)的過程中，因人為因素導(dǎo)致安裝出現(xiàn)相應(yīng)的誤差，所以針對這類因素所導(dǎo)致的調(diào)試問題，需要進(jìn)行閥門的調(diào)整，并對索引數(shù)據(jù)進(jìn)行控制，使自動化儀表的指針回到初始狀態(tài)。對自動化儀表的使用狀態(tài)進(jìn)行判斷時，當(dāng)指針重新指向最小數(shù)值時，則代表自動化儀表的功能良好。

5 結(jié)束語

綜上所述，對于海洋石油作業(yè)來講，因?yàn)樗幍淖鳂I(yè)環(huán)境相比較陸地石油開采作業(yè)具有很大的不同，因此自動化儀表的安裝設(shè)計調(diào)試相比較與其他的儀表也具有一定的差異。在當(dāng)前的海洋石油作業(yè)過程中，需要就自動化儀表的設(shè)計安裝調(diào)試工作給予高度重視，并在安裝調(diào)試過程中嚴(yán)格按照規(guī)范操作執(zhí)行，對設(shè)備的實(shí)際使用性能進(jìn)行檢測，然后出現(xiàn)問題要及時進(jìn)行解決，始終確保自動化儀表處于高性能運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，對海洋石油作業(yè)中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測。