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(shè)備、人員高度集中，且燃?xì)庑孤┘盎馂?zāi)風(fēng)險較高，通常都設(shè)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(jìn)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(shè)施的安全。
該油田ESD可劃分為以下4個等級：
①一級關(guān)斷
一級關(guān)斷是棄平臺關(guān)斷，主要考慮海上重大自然災(zāi)害以及無法控制的火災(zāi)或爆炸，需要人員立即撤離，將關(guān)斷所有生產(chǎn)油井、裝置設(shè)備、外輸管線以及電力系統(tǒng)。
②二級關(guān)斷
二級關(guān)斷是火災(zāi)或者天然氣泄漏關(guān)斷，將關(guān)斷整個生產(chǎn)系統(tǒng)及其附屬設(shè)備，避免火情或者天然氣泄漏的進(jìn)一步擴大。
③三級關(guān)斷
三級關(guān)斷是生產(chǎn)關(guān)斷，主要考慮關(guān)鍵設(shè)備超高液位、超高壓力等因素，關(guān)停生產(chǎn)設(shè)備，避免更大的安全風(fēng)險。
④四級關(guān)斷
四級關(guān)斷是單元關(guān)斷，考慮單井或單臺設(shè)備出現(xiàn)風(fēng)險，且其風(fēng)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(guān)斷，而不影響其他井組及生產(chǎn)設(shè)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(jìn)行處理計算，計算結(jié)果通過表決模塊進(jìn)行比較，若有2個達(dá)到要求，則觸發(fā)相應(yīng)表決。系統(tǒng)實時檢測3個模塊的狀態(tài)，當(dāng)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(guān)斷信號；如果3個模塊中有1個應(yīng)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(guān)斷信號。該技術(shù)很大程度上避免了關(guān)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(yīng)用
為減少檢測儀表因關(guān)斷信號異常導(dǎo)致的生產(chǎn)關(guān)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(guān)斷信號和四級關(guān)斷信號共計15個，進(jìn)行“三取二”邏輯技術(shù)改造。以原油緩沖罐為例，在設(shè)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(shè)備的液位高高、低低均有3個檢測信號，當(dāng)3個檢測信號中有1個或2個故障時，不影響設(shè)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(dāng)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(yīng)關(guān)斷結(jié)果，當(dāng)有2個及2個以上信號達(dá)到報警值時，經(jīng)投票確認(rèn)觸發(fā)相應(yīng)關(guān)斷。某油田原油緩沖罐液位監(jiān)測系統(tǒng)改造前后關(guān)斷邏輯關(guān)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(guān)斷邏輯關(guān)系
注1：X為該信號可以觸發(fā)相應(yīng)報警或關(guān)斷結(jié)果。
4、結(jié)束語
該油田首次將多個模塊結(jié)果輸入到同一個表決模塊，通過“三取二”邏輯表決，將該技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用于ESD，大幅降低了關(guān)斷信號誤動作的可能性，適應(yīng)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(shù)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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