应急发电机在海上无人平台远程管理的实现方法

吴红光

(中海石油(中国)有限公司湛江分公司，广东 湛江 524057)

海上油气田，正朝向数字化发展阶段，当前国外海上无人平台[1]的普及率已经非常高，国内也正在摸索无人平台的建设。井口平台无人化后，人员不在平台进行值守，仅有维修保养作业时，再登临平台进行作业。

应急发电机作为井口平台的关键设备，承担应急时设备电源供应，以维持平台应急生产。本文通过改造实践，来阐述应急发电机在无人平台的远程管理。

1 应急发电机在有人平台的运用

1.1 应急发电机的基本信息

某井口平台的应急发电机组采用的是康明斯斯坦福340 kW柴油发动机组，即使用的是康明斯柴油发动机，配无锡斯坦福交流发电机，改发电机组能够持续运行18 h，额定输出功率300 kW，功率因数为0.8，电压是400 V 50 Hz，三相三线不接地，允许过载10%。

发电机由DSE5220控制模块进行控制，自动根据市电信号或者外部遥控信号控制机组启动、运行，能够监视机组运行状态，具有超速、低油压、高水温、三次启动失败、停机失败等的保护；自动停机并维持备用状态蓄电池，确保市电停机时能够安全、快速投用[2]。

1.2 应急发电机在有人平台的管理

1.2.1 应急发电机在有人平台的作用

有人平台供电方式，正常用电是中心平台的透平发电机发电，通过海底电缆给有人井口平台电网进行供电。

应急发电机在有人平台中的作用主要有：

(1)应急供电，当中心平台的电网掉电，应急发电机在15 s内启动，给井口平台供电；

(2)井口平台VCB等进行检修时，使用应急发电机组进行供电；

当正常电和应急发电机组都无法供电的情况下，使用UPS电源进行供电。供电电路图如1所示。

图1 井口平台供电图

1.2.2 应急发电机日常操作

应急发电机管理包括测试工作和维保工作。

测试工作，是人员检查在应急发电机旁通过操作应急发电机控制面板手动启动应急发电机，检测应急发电机是否能够正常启动，启动运行状态是否正常。这个工作执行频率是每周。

维保工作，是人员按照现场PM维保制度，对应急发电机进行检查。工作执行频率是每月。

1.2.3 应急发电机应急操作

在有人平台时，应急操作分2种：

(1)VCB/ACB等开关设备检修时，人员现场手动启动应急发电机，通过应急母排带载；维修结束后，停止应急发电机，由正常母排带载；

(2)当中心平台掉电时，应急发电机自动启动，但中心平台恢复供电时，必须人员操作控制面板按下停机按钮将应急发电机停止。

2 应急发电机在无人平台的实现内容

2.1 无人平台特点

无人平台，一般定义为无人驻守的井口平台，正常生产时通过远程监控实现无人操作，但需要人员定期上平台进行巡检检修作业，或者应急登临平台进行无人平台自身关停后的恢复工作，但非本平台自身关停的恢复则通过中心平台进行远程复位。

本井口平台的定期巡检检修作业设置为1个月。

2.2 应急发电机无人平台管理内容

根据有人平台管理内容，以及无人平台1个月登临平台一次的要求，可以归纳如下：

(1)应急发电机日常操作，每周测试工作需要远程执行；

(2)应急发电机应急操作，中心平台掉电后(即非本平台自身关停)导致的无人井口平台掉电，应急发电机能够在15秒后自动启动，但需要远程停机，且当应急发电机没有自动启动的情况下也需要手动远程启机；

3 应急发电机在无人井口平台远程管理的实现

根据以上内容，中心平台要实现远程管理应急发电机，必须满足以下内容：

(1)中心平台与井口平台的应急发电机能够通讯；

(2)中心平台过程控制系统[3]即中控系统的操作界面能够远程监控井口平台的应急发电机。

3.1 中心平台与井口平台的应急发电机通讯的建立

可以分为2部分实行，一是井口平台中控系统与中心平台中控系统的通讯，二是井口平台中控系统与应急发电机的通讯。

3.1.1 井口平台中控系统与中心平台中控系统的通讯

中心平台使用的艾默生Delta V控制系统，井口平台使用的也是艾默生Delta V控制系统，使用的是光纤通讯，满足将井口平台中控系统的数据与中心平台中控系统数据进行交换，远程监控需求。

3.1.2 井口平台中控系统与应急发电机的通讯的建立

应急发电机与井口平台Delta V中控系统理论上可以通过硬点通讯，也可以实现软点通讯。

硬点通讯的建立：经过查看应急发电机电气控制回路，应急发电机的停机功能实现，仅有应急停机，且停机后仅能够在控制面板停机。因此，通过硬点连接无法实现远程控制功能。

软点通讯的建立：通过查找应急发电机的通讯手册，应急发电机有通讯功能，是MODBUS RTU[4]通讯，可以采用RS485或RS232等通讯方式与Delta V中控系统进行连接。通讯设备(DSE Model 5220与DeltaV Series2[5])连接方式如下表1所示。

表1 通讯设备连接方式

3.2 中心平台中控系统的操作界面能够远程监控井口平台的应急发电机

由于中心平台中控系统与井口平台中控系统都是Delta V系统，能够通过远程桌面方式实现监控。因此，主要是实现应急发电机的数据能够传到井口平台控制系统进行监控。

3.2.1 端口组态

确认中控系统卡件灯亮时，进行中控系统通讯卡件端口组态，按照通讯手册，组态如表2所示。

表2 RS485通讯接口组态

3.2.2 通讯数据建立

为满足远程启停和状态监测需求，需要建立模拟量和数字量的寄存器，以满足无人井口平台的日常操作和应急操作的功能。

(1)应急发电机中控远程启停机功能

通过查找应急发电机通讯手册，利用应急发电机系统控制键来实现远程控制应急发电机。然而，需要注意数据位必须选择32 bits。

表3 应急发电机系统控制关键字

(2)应急发电机运行状态监测功能

通过查找应急发电机通讯手册，利用基本仪表信息功能，可以读取应急发电机相关信息。应急发电机启动后，可以监测电池电压、发电机转数、发电机频率、发电机单相电压等数据。数据位为16位。

表4 运行状态清单

3.2.3 画面组态的建立

引入数据后，需要将数据转换为工程量。如电池电压，0～999.9数值，转换为0～40 VDC，当读入数值为500.0，则当前显示为20 VDC模拟量数据。所有数据都需要进行转换。

并且引入到画面进行显示。

4 结 语

本文通过阐述从应急发电机与井口平台的中控系统通讯，以及与中心平台的通讯的可行性出发，通过实践，证明应急发电机在无人化井口平台可行性。以此进行扩展，抛砖引玉，为其他设备的在无人平台的远程监控的实现提供思路，为井口平台无人化项目推进提供了依据。