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控制系統

專業成就控制極致——西門子中控系統讓海上石油平臺群實現管控全集成

  2019年03月05日  

  中國南海蔚藍的水面下蘊藏著豐富的石油資源。中國海洋石油總公司(中海油)湛江分公司最新的油田開發建設項目位于中國南海北部灣的潿洲島附近,并已于2015年底全部建成投產。這是中海油在南海西部最大的石油生產地,也是中國近海四大主要石油和天然氣生產基地之一。

  潿洲12-2/11-4N油田二期開發項目共新建5個采油平臺。其中4個平臺上均分別設置過程控制系統(PCS)、應急關斷系統(ESD)和火氣探測系統(FGS)3套獨立的控制系統。西門子負責4個平臺全部控制系統的硬件供貨、安裝、組態、調試等自動化系統的實施工作,并于2015年10月成功交付使用。

  用技術和質量贏得信任

  海上石油采油平臺的建設與陸地上有所不同,基于油田開發的需要,通常采用平臺群或依托原有設施進行開發,且平臺之間遠近不同,需要保證平臺之間暢通無阻的實時通訊。因此,處理各種儀器儀表現場采集的數據、發出指令、實現工作流程自動化控制的中控系統是海上采油平臺的關鍵設備。

  在此項目中,西門子共為4個平臺提供了13套SIMATIC PCS 7作為中控系統,涵蓋主控DCS系統(PCS)、應急關斷系統(ESD)以及火氣探測系統(FGS),各系統都基于統一的軟硬件平臺。

  SIMATIC PCS 7是西門子專業的過程控制系統,憑借其優越的性能,實現自動化系統的精準、快捷控制。同時,它具備數據存儲和通訊功能,以其靈活的模塊化冗余和擴展性,完成紛繁復雜的控制策略,實現控制系統的經濟運行和成本控制,并兼備系統維護簡便明了、備件成本真實可控的優點。

  “PCS 7系統架構具有強大的擴展性,通訊功能能夠滿足平臺之間的即時通訊和聯系。即便后期在現有項目上繼續擴建,新的平臺也能夠無縫納入到系統中來,不會產生任何斷裂。”西門子項目技術負責人楊東表示,“這也是中海油選擇西門子的最重要因素。我們完整統一的自動化系統架構設計,實現了自動化系統的真正集成。”

  中海油對PCS 7也給予了充分肯定。中海油湛江分公司潿洲項目技術負責人評價PCS 7控制系統的高品質是保證項目順利實施的重要因素。無論是在工程項目的實施過程中,還是在正式運行階段,PCS 7以其過硬的質量和優越的性能順利地實現了所有的預想。

  與陸地上的石油開采控制系統相比,海上平臺控制要求完全不同,系統之間通訊量大,控制點數多。本次項目所實施的各個控制系統之間正常工作時有大量的通訊工作,并要求迅速及時, PCS/ESD/FGS系統的集成規模(I/O點)達到5200余點。

  與一期的控制系統相比,本次項目西門子的實施方案中,平臺在系統通訊、組態、編程均采用了統一的工具,整個中控系統真正整合為一體。

  海上石油平臺在生產過程中伴隨著巨大的風險,尤其是要預防火災、可燃氣體泄漏,應對海上惡劣天氣等特殊情況的發生。不僅在系統設計上要滿足規范要求,也要求在控制上實現本質安全,否則可能造成人員傷亡、破壞環境、設施損壞等嚴重后果。

  在安全方面,西門子為項目提供了在全球最為流行的功能安全通訊技術——PROFIsafe,主要用于ESD和FGS之間通訊使用,可實現SIL3(Safety integrity Level)安全完整性等級要求的數據通訊。此外,平臺與平臺之間的ESD同樣采用PROFIsafe進行數據通訊。

  同時,西門子更是在諸多細節上為該項目提供了最優的服務方案。比如,使用西門子獨有的MTA接線端子板,減少了大量的接線工作,維護更加方便;采用大容量的S7-417 CPU,為DCS中控系統和ESD提供了至少30%以上的余量,以滿足項目后續開發的需求。為了與一期平臺形成無縫通訊,通訊協議按用戶的要求更換為過程控制常用的Modbus RTU、Modbus TCP等過程控制通訊協議。整個系統服務按照海上石油平臺建設的要求,取得了船級社的認證。

  用專業與服務滿足需求

  在階段性地完成了部分系統的組態、調試后,平臺建造及調試管理的現場技術負責人這樣評價這支西門子團隊:“西門子和其集成商團隊有豐富的工程經驗,精湛嫻熟的集成和組態能力令人印象深刻。我們配合得非常默契。這讓我想起了獲得世界杯冠軍的德國足球隊,同樣源自德國,西門子工程團隊的專業實力和團隊協作精神是我前所未見的。”

  在項目實施之前,鑒于西門子是首次為中海油湛江分公司提供中控系統集成,項目技術負責人最擔心的是工程實施是否順利,會不會耽誤整體項目的工期。

  “海上石油開采中控系統所需要監控的數據和達到的功能要求,與陸地石油開采有很大的不同。為了確保按時完成目標,西門子工程技術人員和我們進行了充分、細致的交流,在軟件編程及組態方面做了大量的工作。”技術負責人說。

  為了能夠最大化地滿足用戶的操作習慣,西門子的工程師團隊用了一周時間學習原有平臺生產控制系統的配置,在界面風格、布局、邏輯操作等方面與其對接,更加符合使用者的操作習慣,讓用戶在日后的使用過程中不必再重新學習和適應。

  在中控系統的安裝、連接階段,西門子團隊加班加點,積極配合中海油的工程項目組,在安裝、布線、調試等環節進行流程優化,保證工程項目順利實施。

  西門子通過自身的努力,最終幫助中海油創造了一個新的記錄:該項目的實施工期由通常的28個月縮短為22個月。西門子以其豐富的經驗和高效的管理,僅用8周時間就完成了自動化系統的調貨、物流、安裝、組態、調試出廠等工作。在后續的陸上調試及海上調試作業中,自動化控制系統的建設任務高效完成,為油田順利投產打下了堅實的基礎。

  “西門子的產品品質值得信賴,目前平臺的自動化控制系統運行穩定,通訊暢通,全集成系統有助于我們海上平臺的集成管控水平獲得大幅的提升。”中海油潿洲項目技術負責人很有信心地說。

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