海洋油氣田中控系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化應(yīng)用分析

李志剛，王 偉，林永章，李墨林

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300452）

海洋油氣田是我國(guó)油氣供給的重要組成部分，相比陸地， 海上石油平臺(tái)處于相對(duì)封閉的環(huán)境，其對(duì)人員安全、生產(chǎn)效率及設(shè)備穩(wěn)定都有非常高的要求。 中央控制系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱中控系統(tǒng)）是海洋石油平臺(tái)的核心設(shè)備，它可以調(diào)節(jié)和監(jiān)控平臺(tái)各種設(shè)備的工藝參數(shù)， 除了保證平臺(tái)工藝流程的正常運(yùn)行外，還監(jiān)視和控制著全平臺(tái)安全報(bào)警及緊急關(guān)斷系統(tǒng)，為平臺(tái)人員及設(shè)備的安全保駕護(hù)航。

目前， 我國(guó)絕大部分海上油氣田的中控系統(tǒng)，還是以引進(jìn)國(guó)外中控系統(tǒng)為主。 我國(guó)從上世紀(jì)中后期開始逐步從國(guó)外引進(jìn)了各行業(yè)的中控系統(tǒng)，主要涉及石油石化、鋼鐵、電力、汽車生產(chǎn)等企業(yè)，在研發(fā)方面，也積極從國(guó)外引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，與外資合作，并投入大量國(guó)內(nèi)自有人力吸收轉(zhuǎn)化， 不斷創(chuàng)新，逐步實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，如浙江中控、和利時(shí)等公司，已具備很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)能力，在市場(chǎng)份額及技術(shù)上都形成了可與國(guó)外產(chǎn)品相抗衡的產(chǎn)業(yè)。

1 中控系統(tǒng)簡(jiǎn)介與現(xiàn)狀

中控系統(tǒng)是海洋石油平臺(tái)的控制中樞，其采用集中監(jiān)視管理、分散控制的方式，連續(xù)監(jiān)測(cè)和控制海上油氣田生產(chǎn)設(shè)施及公用設(shè)施的正常運(yùn)行，并對(duì)可燃、有害氣體泄漏，火災(zāi)等意外情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，觸發(fā)報(bào)警并根據(jù)預(yù)定的因果邏輯去執(zhí)行相應(yīng)的關(guān)斷或消防等措施[1]。 可以說，中控系統(tǒng)一方面保證了海上石油平臺(tái)的生產(chǎn)、 生活可以正常有序的進(jìn)行，另一方面又對(duì)各種意外事故進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，在整個(gè)海上石油平臺(tái)運(yùn)行中起到了尤為關(guān)鍵的作用。

從系統(tǒng)構(gòu)成上，其通?？煞譃镈CS 系統(tǒng)（過程生產(chǎn)控制系統(tǒng)）、ESD 系統(tǒng)（緊急關(guān)斷系統(tǒng)）及FGS 系統(tǒng)（火氣系統(tǒng)），其中ESD 與FGS 一般統(tǒng)稱為SIS[2]。

先前，不管是DCS 還是SIS，基本都是采用國(guó)外著名自動(dòng)化公司的成熟產(chǎn)品，如Honeywell 的PKS，SM 系統(tǒng)、Emerson 的DeltaV 系統(tǒng)、羅克韋爾的Logix及Aadvanced 系統(tǒng)等。

近年來， 隨著國(guó)產(chǎn)控制工業(yè)的高速發(fā)展及響應(yīng)，我國(guó)國(guó)產(chǎn)化的發(fā)展戰(zhàn)略，國(guó)產(chǎn)化中控系統(tǒng)在海上油氣田的應(yīng)用也得到了迅速推廣。 已投運(yùn)在海洋油氣田的國(guó)產(chǎn)中控系統(tǒng)以浙江中控與和利時(shí)為代表，其與進(jìn)口產(chǎn)品相比較，參數(shù)性能及系統(tǒng)規(guī)模都可以滿足海洋油氣田的要求，軟件界面友好，組態(tài)修改方便，全中文環(huán)境，易與理解和掌握，而且經(jīng)過近幾年持續(xù)的對(duì)進(jìn)口中控系統(tǒng)的消化吸收以及自身的研發(fā)與努力，國(guó)產(chǎn)中控系統(tǒng)已取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步與發(fā)展。

2 國(guó)產(chǎn)中控系統(tǒng)與國(guó)外系統(tǒng)遵循的標(biāo)準(zhǔn)

中控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)需要遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）、國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）和國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織確認(rèn)并公布的其他國(guó)際組織制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[3]。

針對(duì)國(guó)產(chǎn)中控系統(tǒng)（和利時(shí)和浙江中控）與國(guó)外中控系統(tǒng)遵循的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行參照，如表1 所示。

表1 國(guó)內(nèi)外中控系統(tǒng)遵循標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Standards followed by central control system at home and abroad

3 海上平臺(tái)中控系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化應(yīng)用

3.1 國(guó)產(chǎn)中控系統(tǒng)品牌

國(guó)內(nèi)中控系統(tǒng)廠家主要有浙江中控、 和利時(shí)、上海新華、中自、杭州優(yōu)穩(wěn)、浙江威盛、國(guó)電智深、華能自控及南京科遠(yuǎn)等。 目前在海洋油氣平臺(tái)得到推廣應(yīng)用的主要是和利時(shí)和浙江中控。

和利時(shí)中控系統(tǒng)生產(chǎn)過程是嚴(yán)格按照國(guó)內(nèi)外中控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)生產(chǎn)，一是出于安全生產(chǎn)的必要性，同時(shí)也由于產(chǎn)品生產(chǎn)之后投入實(shí)際生產(chǎn)中是要和別的系統(tǒng)配合使用，只有按照標(biāo)準(zhǔn)才能實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。系統(tǒng)產(chǎn)品通過CE 認(rèn)證，即完全符合歐盟EMC 要求。 除此以外，和利時(shí)全系列硬件產(chǎn)品防腐達(dá)到ANSI/ISA S71.04 標(biāo)準(zhǔn)G3 等級(jí)，滿足海洋環(huán)境使用要求。

浙江中控開發(fā)的ECS700 系統(tǒng)也是目前應(yīng)用于海洋石油平臺(tái)較多的國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)，它具有管理大型聯(lián)合裝置的一體化能力，使用了中控InPlant 整體解決方案。ECS-700 系統(tǒng)應(yīng)用冗余的供電系統(tǒng)、冗余的通信網(wǎng)絡(luò)、互為備用的操作員站、冗余控制站和全冗余的輸入/輸出模塊來保證系統(tǒng)的連續(xù)正常運(yùn)行。任一路電源故障不會(huì)影響系統(tǒng)的整體供電，任意單一部件的故障不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行[4]。ECS-700 系統(tǒng)硬件模塊都經(jīng)過嚴(yán)苛的可靠性設(shè)計(jì)，具有多層次的環(huán)境防護(hù)能力。 ECS-700 系統(tǒng)EMC 防護(hù)能力達(dá)到III 級(jí)，并通過CE 認(rèn)證，所有電子部件均適用于G3嚴(yán)重污染的環(huán)境。 所有模塊都具有在線自診斷，具有面板指示燈進(jìn)行狀態(tài)提示。 ECS-700 系統(tǒng)可以分析故障位置到I/O 通道級(jí)；通過維護(hù)軟件還可觀察每個(gè)故障的詳細(xì)信息。 所有模塊都支持熱插拔，允許在線更換故障模塊；并可在線增加I/O 模塊，無需系統(tǒng)停車。 這些性能可以很好地為其適應(yīng)海洋油氣田中控系統(tǒng)的要求提供保障。

3.2 國(guó)產(chǎn)中控系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)與不足

相比國(guó)外系統(tǒng)，國(guó)產(chǎn)中控系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)明顯：

（1）在安全方面，海上平臺(tái)應(yīng)用的中控系統(tǒng)之前都是來自國(guó)外，底層應(yīng)用不對(duì)外公開，在特殊時(shí)期，可能會(huì)由于國(guó)外關(guān)系，造成中控系統(tǒng)的隱患，而國(guó)內(nèi)中控系統(tǒng)完全由我國(guó)自主所有，不會(huì)因?yàn)閲?guó)外的經(jīng)濟(jì)制裁造成對(duì)中控系統(tǒng)的不利影響，在安全方面更有保證。

（2）在可靠性方面，國(guó)內(nèi)中控系統(tǒng)廠家技術(shù)力量在不斷發(fā)展，其系統(tǒng)軟、硬件都在原有基礎(chǔ)上得到很大改進(jìn)，加上其市場(chǎng)份額的逐步提高，國(guó)內(nèi)廠家已有相當(dāng)?shù)膶?shí)力去投入大量研發(fā)工作，使得國(guó)內(nèi)控制技術(shù)更加快速的發(fā)展。 目前，國(guó)內(nèi)中控系統(tǒng)性能已相對(duì)成熟和完善，部分產(chǎn)品性能及穩(wěn)定性已經(jīng)可以和國(guó)際同類產(chǎn)品相比肩。 而且根據(jù)資料顯示，各種事故并不多于進(jìn)口中控系統(tǒng)，說明國(guó)產(chǎn)中控已取得質(zhì)的飛躍，具備與主流進(jìn)口品牌相當(dāng)?shù)母?jìng)爭(zhēng)實(shí)力。

（3）在響應(yīng)方面，國(guó)外中控系統(tǒng)硬件一般供貨周期較長(zhǎng)， 當(dāng)核心部件出現(xiàn)問題需要更換時(shí)，國(guó)外公司往往需要到總部去調(diào)換，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，響應(yīng)緩慢[4]。

（4）在成本方面，由于是本地化的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和技術(shù)支持，國(guó)內(nèi)控制系統(tǒng)廠商具有較大的成本優(yōu)勢(shì)，這種成本優(yōu)勢(shì)直接轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品價(jià)格的優(yōu)勢(shì)。

（5）在售后服務(wù)方面，國(guó)內(nèi)控制系統(tǒng)廠商的服務(wù)由公司相關(guān)人員去實(shí)施，生產(chǎn)廠商可以直接面向最終用戶。 由于公司技術(shù)人員充分了解自己的產(chǎn)品，能夠迅速解決實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)的問題，因而能顯著提高服務(wù)水平和服務(wù)質(zhì)量。 進(jìn)口中控系統(tǒng)產(chǎn)品由于其產(chǎn)品價(jià)格較高， 因此在投標(biāo)階段為了中標(biāo)，往往壓低產(chǎn)品投標(biāo)價(jià)，在系統(tǒng)投入運(yùn)行后，采用提高備品備件價(jià)格和售后服務(wù)費(fèi)用的策略，來挽回工程投標(biāo)價(jià)降低帶來的利潤(rùn)減少。 而國(guó)產(chǎn)中控系統(tǒng)廠家的因其成本優(yōu)勢(shì)，在售后服務(wù)階段產(chǎn)品及人力價(jià)格都要明顯低于進(jìn)口中控系統(tǒng)。 由于地域優(yōu)勢(shì)，國(guó)產(chǎn)品牌的備品備件供貨周期，現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)動(dòng)員時(shí)間也要優(yōu)于進(jìn)口品牌。

經(jīng)過多年發(fā)展，國(guó)產(chǎn)中控系統(tǒng)仍有一些需要改進(jìn)之處：

（1）硬件制造工藝上相比國(guó)外產(chǎn)品稍差一些，設(shè)備緊湊性有待進(jìn)一步提高。

（2）針對(duì)海洋油氣田中控系統(tǒng)，軟件組態(tài)標(biāo)準(zhǔn)功能塊需要進(jìn)一步開發(fā)。

（3）多數(shù)國(guó)產(chǎn)中控系統(tǒng)海上平臺(tái)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)較少，海上技術(shù)人員對(duì)產(chǎn)品的使用和操作有待進(jìn)一步掌握和熟悉。

針對(duì)以上不足，國(guó)產(chǎn)中控系統(tǒng)越來越多的應(yīng)用到海上之后，應(yīng)該建立健全設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及技術(shù)服務(wù)反饋機(jī)制， 并加強(qiáng)各級(jí)人員的技術(shù)協(xié)調(diào)和溝通，以便實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)中控系統(tǒng)在海上石油生產(chǎn)中工作性能的最大化。 并采取有效措施，加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)，使得海上操作人員快速熟悉國(guó)產(chǎn)中控系統(tǒng)的軟、硬件環(huán)境并順利掌握其在海上的應(yīng)用和運(yùn)行方法。

4 結(jié)語(yǔ)

通過本文的詳細(xì)分析和調(diào)研可以得知，國(guó)產(chǎn)中控系統(tǒng)總體滿足海上平臺(tái)的規(guī)范要求，滿足國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。 另一方面，國(guó)產(chǎn)中控系統(tǒng)廠商的積極進(jìn)取，使其產(chǎn)品質(zhì)量得到了進(jìn)一步的提升，自身的長(zhǎng)處和優(yōu)勢(shì)得到了進(jìn)一步的體現(xiàn)。 可以預(yù)期的是，在近年來國(guó)家相關(guān)政策的大力支持下，國(guó)產(chǎn)中控系統(tǒng)在海上平臺(tái)的應(yīng)用必然會(huì)全面推廣。

同時(shí)， 國(guó)產(chǎn)中控系統(tǒng)在海上平臺(tái)的全面應(yīng)用，還能迫使國(guó)際主流中控系統(tǒng)廠商提供更合理的價(jià)格，并提高其工程服務(wù)的質(zhì)量，不斷優(yōu)化系統(tǒng)軟件維護(hù)的便捷性，進(jìn)一步推出更具可靠性和競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品，更好地滿足我國(guó)海上平臺(tái)的生產(chǎn)需求。