天然气处理装置半停产检修ESD系统测试分析

蔡科涛

(四川科特石油工业井控质量监督安全测评中心，四川 广汉 618300)



天然气处理装置半停产检修ESD系统测试分析

蔡科涛

(四川科特石油工业井控质量监督安全测评中心，四川 广汉 618300)

针对紧急停车系统(ESD)在石油化工生产过程中的重要性，以某油田天然气处理装置ESD系统测试为主体，介绍了ESD系统测试的可行性研究、准备工作、应急措施、实施步骤等；由于检修期间1套装置处于生产状态，另一套装置处于检修状态，在保证生产装置正常生产的前提下，检修单元需要测试的阀门应能够在ESD系统触发后正确开关，动设备在能够在ESD系统触发后立即停运。

ESD紧急关断 半停产检修 系统测试 应急预案

紧急停车系统ESD(emergency shutdown)的应用起源于20世纪90年代，以高可靠性和灵活性在石油化工生产中发挥重要作用。ESD系统按照安全独立原则设置，独立于DCS，且安全级别高于DCS。在正常情况下，ESD系统处于静态，不需要人为干预。作为安全保护系统，安全级别高于生产过程控制系统，实时在线监测装置的安全性。只有当生产装置出现紧急情况时，可直接由ESD系统发出保护联锁信号，对现场设备进行安全保护，避免危险扩散造成损失。

1 测试可行性分析

某油田天然气处理装置有大小动设备、电磁阀(SOV)、快速放空阀(BDV)、紧急关断阀(SDV)共计108台，各单元间的工艺关系如图1所示。测试需要对ESD系统的两种触发形式，即保压关断和泄压关断各进行一次测试。保压关断触发后，动设备全部停运，SDV阀关闭；泄压关断触发后，动设备全部停运，SDV阀关闭，BDV阀打开。该天然气处理装置目前的脱硫、脱水脱烃单元需要大修，前期是928和930单元检修，该次趁着装置检修，逐步要完成928，930，927，929四个单元的动设备与阀测试。

图1 天然气处理装置各单元的工艺关系示意

由图1可以看出，当927和929单元正常生产，而928和930单元检修时，可以对928和930进行测试；当928和930单元正常生产，而927和929单元检修时，可以对927和929单元进行测试。第一次测试是要保证926，927，929，931，933，934单元阀门和动设备均在正常生产状态，测试检修928和930单元的所有动设备，SOV阀，BDV，SDV的执行情况，避免在关键时候，发生阀门不动作，动设备不能停导致的装置设备损坏和人员损伤。第二次测试要在927和929单元检修期间进行，步骤与第一次测试一致。

1) 对于普通的工频泵，如胺液增压泵，在送电柜切换到试验位时，动设备不通电，但是控制信号回路却是连通的，当现场按下动设备就地启动按钮后，中心控制室界面会显示该泵为运行状态，而实际上泵是停运的，可以采用这样的模拟运行测试方式进行机泵、动设备的测试。

2) 对于变频泵，如胺液循环泵，在送电柜切换到试验位时，其信号要先送至变频器柜，不能直观通过中心控制室界面看出其运行情况，所以此次对变频动设备就只从SM(safety manger)软件的程序中查看停信号是否发送,928和930单元有5台变频机泵。另外，实际正常工况下，当胺液循环泵的出口压力低于0.05MPa时，工艺联锁其停泵。胺液增压泵的出口是胺液循环泵的入口，增压泵停泵，就会联锁循环泵停运。所以，不论是试验位还是正常情况时，增压泵停泵，循环泵都会停运。

对于处在运行状态的单元，只要对运行的动设备、各个阀位进行当前状态强制后，就能使其在ESD触发后，维持当前状态。所以，此次测试是可行的。

2 应急措施

首先要通知上下游相关单位，装置所在单位应协调相关部门做好应急预案，主要是预防在ESD系统测试过程中导致处于生产状态的装置停车，这将直接停止油田电站燃气发电机的燃料气供给，而导致全油田停电、停产，同时外输干气也会停输。因此，电站需要提前将2台发电机由燃气发电模式切换为燃油发电模式，以备突发情况导致的全油田停电。

当ESD系统测试过程中，导致装置处于生产状态的单元停车后，应当立即停止测试，以恢复生产为先，并且在生产单元设备强制运行后，应加强生产监控，一旦有异常情况出现应停止一切测试。

3 测试前的准备工作

1) 作业票与各种记录表。应该严格按照作业票管理程序申请作业，相关单位区域负责人签字。对安装于生产单元、检修单元的泵、阀、设备执行强制或状态确认均应有操作人、监护人签字记录。

2) 工艺确认。确认所测试的装置已完全停运，工艺隔断，界区检修上盲板，所有BDV和SDV的前后手阀关闭。

3) 仪表确认。在ESD系统测试之前，仪表岗位人员已经提前与DCS工程师配合，完成了928和930单元所有BDV，SDV，SOV的单阀测试以及行程调试等。

4) 检修单元机泵、动设备运行条件确认。在安全仪表系统中，几乎所有的泵、风机均有联锁保护，以便在运行条件恶劣时，避免泵抽空或者过热，或者振动过大而损坏动设备。试验测试时，所有动设备需要满足逻辑的启动条件，由于目前检修状态，管线压力、液位不满足启动工况，因而需要与泵联锁的压力和液位人为给定1个正常值，使其逻辑成立。对所有测试机泵的逻辑启动条件进行给定，使其满足试验启动条件。

5) 电气确认。在ESD系统测试前，PP人员已经按照所列出的清单将工频动设备切换至试验位。

6) 试验启动。装置现场人员将928和930单元所有测试的动设备在现场按下就地启动按钮，并在ESD系统测试进行过程中，对现场阀位情况进行核对，与中心控制室保持一致。

7) 中心控制室确认。现场人员将机泵的就地启动按钮按下，此时中心控制室界面显示928和930单元所有工频测试机泵处于试验运行状态。

8) 在运单元设备状态强制。DCS工程师依照运行单元设备强制清单，对安装于926，927，929，931，933，934生产单元或不相关的所有动设备，就地控制盘，SDV，BDV，SOV进行状态强制，使其保持在当前正常生产状态。

9) 电站发电机气改油。将2台发电机做好气改油切换，使所有装备具备条件。

4 测试方案执行

1) ESD系统保压关断触发。一切准备就绪后，在中心控制室按下ESD保压关断按钮，此时迅速查看生产单元各设备运行情况；确认生产单元未受到影响后，再查看928和930检修单元的动设备是否全部停止，SDV和BDV均处于关闭状态，并做好记录。经过测试，所有动设备均停运，SDV正常关闭，BDV不动作。通过SM软件查看5个变频机泵的停止信号均正常发出。

2) 测试完毕恢复。保压关断测试结束，对检修单元的所有BDV，SDV，SOV进行复位，使其恢复正常状态，对所有机泵运行条件进行复位，准备进行ESD系统泄压关断测试。

3) ESD系统泄压关断触发。中心控制室人员将泄压关断按钮激活，查看运行单元生产情况，确认一切正常后，查看928和930单元所有动设备全部停运，SDV关闭，BDV打开。通过SM软件查看5个变频机泵的停止信号均正常发出。

3) 恢复生产。测试完毕后，根据记录表的强制记录逐步取消强制，将928和930单元各压力、液位恢复到测试前状态；将其他生产单元的SOV，SDV，BDV复位后，取消其强制，恢复正常生产状态。

4) 测试总结。通过测试，发现个别机泵在泄压关断时未停运，原因是SM软件程序逻辑中未写入，这些联锁将进行修改，使得ESD系统对动设备的保护涵盖所有动设备。在927和929单元装置检修，928和930单元生产时，也执行这样的方案进行测试。

5 结束语

由于BDV和SDV在正常生产时通常是不动作的，不便于测试其性能。该次ESD系统测试，在保证生产单元正常生产的前提下，又使检修单元的动设备，BDV，SDV得到了紧急关断测试。对既有生产又有检修的多列天然气处理装置的ESD系统测试，是一种可行的方案。

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蔡科涛(1985—)，男，2010年毕业于西南石油大学机械电子专业，主要从事天然气净化和DCS维护相关工作，任工程师。

TP273

B

1007-7324(2016)05-0067-02

稿件收到日期：2016-06-15，修改稿收到日期：2016-08-02。