采油平台火气监控系统升级改造

邱志强

（中海石油（中国）有限公司湛江分公司，广东湛江 524057）

0 引言

出于安全需要，采油平台安装有火气监控系统，在平台的生产区域和生活楼区域安装有烟雾、火焰、可燃气等各类探测器，同时在平台的中控房安装有火气监控系统的控制单元和显示单元，现场火气探测器的检测信号通过传输电缆送到中控房，并在控制单元和显示单元进行状态监测，以此达到对现场的安全情况进行监控，防止事故的发生。涠洲油田某采油平台由于新增了采油井，安装了新的设备设施，因此必须在现场加装火气探测器对这些新增区域进行监控，满足安全要求。

1 火气系统简介

采油平台的火气探测系统能够及时准确地探测早期火灾和可燃性气体泄漏，通过火灾盘的逻辑分析和处理，实现报警、关断和消防功能，消灭事故，保护平台人员及生产设施的安全。

火气探测系统采用逻辑方法判断现场探测器探测到的报警信号，可以准确辨别出平台实际情况，避免误动作造成的停机，从而保证系统的高度可靠。

火灾探测系统由现场设施、火气控制盘及与其他系统相关的接口组成。

（1）现场设施。现场火气探测、报警设备包括火焰探测器、热探测器、烟雾探测器、可燃气体探测器、氢气探测器、手动报警站、平台状态灯等。

（2）火气控制盘。火气控制盘是火气探测系统控制中心，由可编程逻辑控制器Allen Bradley ControlLogix等组成。

（3）与PCS接口。PCS（Process Control System过程控制系统）。火气系统与PCS通过MODBUS通讯协议进行通信。火气系统实时监测现场火气探头和开关的状态，在PLC内部进行逻辑运算，逻辑运算结果通过MODBUS协议送到操作站，操作站显示探头状态和逻辑运算的结果。

2 系统改造内容

平台由于新增采油井建设的需要，加装了生产处理设备，配套电器系统如变压器、变频柜等。为了保障这些设施的安全，这些改造项目必须有配套的火气探测器。本次FGS火气监控系统（Fire Alarm and Gas Detector System，火灾报警和气体检测系统）改造项目主要由以下4部分组成。

（1）现场生产区域新增硫化氢（H2S）探测器项目，新增20台硫化氢和1台可燃气探测器，共需占用FGS系统的21个AI（Analogy Input，模拟量输入）信号。

（2）新增的生产设备需要新增加火焰探测器2台，可燃气探测器4台，硫化氢探测器5台，共需占用FGS系统的11个AI模拟量输入信号。

（3）新增加的配电间配置烟雾探测器2台、温度探测器2台、CO2（二氧化碳）手动释放/抑制按钮2个、手自切换按钮DI（Digital Input，数字输入）信号1个、CO2释放压力反馈DI信号1个、盘面火气状态反馈DI信号1个，共占用FGS系统9个DI信号。

（4）新增 CO2释放报警灯占用 4个 DO（Digital Out，数字输出）信号，新增配电间增加CO2释放DO信号1个，火气控制盘增加CO2释放按钮DO信号1个，共占用FGS6个DO信号。

3 改造方案

新增项目增加的I/O（Input/Output，输入/输出）数量（估算）在各系统的分布见表1。其中，AO为Analogy Output，模拟量输出；RS485为通讯接口。ESD是Emergency Shutdown Device的缩写，意为紧急停车装置。

表1 新增项目增加的I/O数量（估算） 个

具体改造方案如下。

（1）电源系统：原系统的2个菲尼克斯（容量40 A）开关电源，可以满足本次新加8块16通道AI卡件（4块冗余）所需的电源容量，无需改造。

（2）火气系统现有的AI剩余点数不能满足现有需要，需要增加AI卡件；另外平台现场控制系统也需要改造，将中控火气系统柜1号柜的2个1756—A13型的机架更换为1756—A17型，新增加8块16通道AI卡件（4块冗余），同时增加接线端子排以满足改造要求。

（3）新增的DI，DO点使用原来的备用点。

（4）平台火气系统是冗余配置，冗余版本为Rev 15.60，冗余主机架是 4槽。冗余主机架配置：0槽 1756—L62，1槽1756—CNBR/E，2槽和3槽均为1757—SRM。

（5）1756—CNBR/E模块的CPU使用率达到99%，连接数达到47个，已经不能满足现有的要求，需要更换，更换后的C网模块在冗余配置中，1757—SRM冗余模块也需要更换。

4 施工方案

本次火气系统改造施工的重点是将2个13槽机架更换成17槽机架及冗余版本升级、C网组态。

在更换机架及冗余机架中模块的过程中，火气系统将断电停止工作；安装工作完成后还需要冗余版本升级、组态C网，因此平台要做好火气系统停止后的工作安排。

具体施工方案：先配置好火气系统程序，将FGS到ESD系统的关断信号旁通并确认，旁通好CO2释放系统、火气系统的跳电信号，然后将火气系统断电后更换17槽机架，冗余系统升级及C网的组态工作。

本次扩容工作计划施工8 h，具体安排时间见表2。

表2 火气系统扩容工作施工计划时间安排h