1、緊急停車系統(tǒng)
ESD是一種專用的安全保護系統(tǒng)。由于海上油氣田設備、人員高度集中，且燃氣泄漏及火災風險較高，通常都設置專門的ESD。ESD作為儀表控制系統(tǒng)的一部分，用于實時監(jiān)控海上油氣田的生產(chǎn)全過程，一旦出現(xiàn)非正常工況，第一時間進行報警并經(jīng)過系統(tǒng)自動控制，將不安全因素控制在最小的范圍內(nèi)，保障海上油氣田的生產(chǎn)安全及人員、設施的安全。
該油田ESD可劃分為以下4個等級：
①一級關斷
一級關斷是棄平臺關斷，主要考慮海上重大自然災害以及無法控制的火災或爆炸，需要人員立即撤離，將關斷所有生產(chǎn)油井、裝置設備、外輸管線以及電力系統(tǒng)。
②二級關斷
二級關斷是火災或者天然氣泄漏關斷，將關斷整個生產(chǎn)系統(tǒng)及其附屬設備，避免火情或者天然氣泄漏的進一步擴大。
③三級關斷
三級關斷是生產(chǎn)關斷，主要考慮關鍵設備超高液位、超高壓力等因素，關停生產(chǎn)設備，避免更大的安全風險。
④四級關斷
四級關斷是單元關斷，考慮單井或單臺設備出現(xiàn)風險，且其風險評估可控時，為不影響整體生產(chǎn)，可將單個井組或部分生產(chǎn)裝置關斷，而不影響其他井組及生產(chǎn)設備的正常運行。
2、“三取二”邏輯原理
“三取二”邏輯，是指在控制程序中配置功能完全相同且獨立的3個模塊輸出信號到同一個表決模塊上，每個模塊分別對輸入信號進行處理計算，計算結果通過表決模塊進行比較，若有2個達到要求，則觸發(fā)相應表決。系統(tǒng)實時檢測3個模塊的狀態(tài)，當系統(tǒng)中任意1個或2個模塊故障時，通過表決模塊計算系統(tǒng)自動從“三取二”方式切換至“二取一”、“一取一”方式。如果3個模塊中有1個誤動，另外2個處于正常狀態(tài)，經(jīng)過“三取二”邏輯模塊后仍然不能輸出關斷信號；如果3個模塊中有1個應該動作卻沒有動作，只要另外2個正常而且動作，經(jīng)過“三取二”邏輯模塊后仍然能正常輸出關斷信號。該技術很大程度上避免了關斷信號誤動作，有效地提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。
3、實際應用
為減少檢測儀表因關斷信號異常導致的生產(chǎn)關斷，選取生產(chǎn)流程中易發(fā)生故障且影響較大的部分三級關斷信號和四級關斷信號共計15個，進行“三取二”邏輯技術改造。以原油緩沖罐為例，在設備上的2個浮筒式液位計上下法蘭處增加三通，并入新增的用于ESD的差壓式液位變送器。該設備的液位高高、低低均有3個檢測信號，當3個檢測信號中有1個或2個故障時，不影響設備的安全運行，邏輯表決自動從“三取二”方式切換至“二取一”或“一取一”模式。當僅有1個信號誤動作，在“三取二”模式下，僅觸發(fā)中控報警顯示，并不會觸發(fā)相應關斷結果，當有2個及2個以上信號達到報警值時，經(jīng)投票確認觸發(fā)相應關斷。某油田原油緩沖罐液位監(jiān)測系統(tǒng)改造前后關斷邏輯關系見表1所列。
表1 某油田原油緩沖罐液位監(jiān)測系統(tǒng)改造前后關斷邏輯關系
注1：X為該信號可以觸發(fā)相應報警或關斷結果。
4、結束語
該油田首次將多個模塊結果輸入到同一個表決模塊，通過“三取二”邏輯表決，將該技術大規(guī)模應用于ESD，大幅降低了關斷信號誤動作的可能性，適應海上相對惡劣的自然環(huán)境，系統(tǒng)可靠性和安全性得到提升。該技術改造措施相對簡單，有效解決了信號誤動作的難題，有一定的推廣價值。
作者：代齊加、肖宇、孫堯堯
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