海洋石油平台安全仪表系统设计研究

贾俊范

摘 要：我们都知道，深海蕴藏着大量的资源和能源。为了进一步促进国家和社会更好更快的发展，合理合理的开发利用海洋资源具有重要的现实价值。近年来，中国对海洋石油资源进行了科学勘探和开发。海洋环境相对复杂多变，容易发生突发事件。为了充分保证海上石油开采过程的效率、安全性和可靠性，有必要加强和优化安全仪表系统的设计和安装方法。

关键词：海洋石油;平台安全仪表;系统设计

0 引言

海洋就是一个聚宝盆，它是一个无穷无尽的宝藏，合理地开发与利用海洋资源能为国家和民族的发展与进步做出必要的贡献。随着这些年以来经济与科技的飞速发展，中国的海洋资源不断受到更加深层次的开发，越来越多的海洋资源被人们发掘与利用。

1 安全仪表系统设计流程

1.1 概念过程

概念过程主要是对相关设备和环境状况进行有效控制，确保安全周期的顺利进行。在此期间，要确立危险源和类型，获取设计工作所需的有关规范。此外还要掌握好附近受控设备因彼此间的关联性而可能造成的危险。

1.2 总体范围定义

总体范围定义主要包括2个层面，分别是对受控设备以及安全控制系统的界定，以及对所存在的危险和风险进行研究。其中受控设备是指依据生产需求而进行参数控制的设备。控制系统主要包括从传感器到执行器的整个回路，可以确保控制功能得到充分发挥。对危险和风险因素进行研究，不但要重视外部因素和子系统情况对整个系统的干扰，同时还要掌握突发性故障因素。

1.3 定义安全完整性登记

①确定SIL的具体操作：对其定义工作要由专业安全小组来负责，主要工作负责人包括设备操控人员和具有多年维修经验的工作者。在工作期间，相关工作者要掌握具体过程、设备控制的基本技能以及工作原理;②安全完整性等级的确定方法：考虑到过程存在危险性，所以要对有可能发生的危险情况和影响进行合理的评估。安全保护层矩阵法要能够及时发现所要出现的问题和有可能造成的后果;③改进HAZOP法：此方法主要是给工藝图纸和操作过程做好分析工作。分析内容主要有对后果造成的影响、出现风险的概率和其他有关的风险因素。要根据评估的过程，让过程安全小组采取合适的推荐意见，或者对所要采用的风险控制措施能否得到合理的运用进行分析;④创建安全要求说明书：安全功能需求以及安全完整性是安全说明书的主要构成部分。安全功能主要包含确立已经确定的过程安装状态、SIS输入和动作设定点等方面。安全完整性要求包含安全系统的SIL等级和对其进行的检修、试验等方面的需求。

2 海洋石油平台安全仪表系统的设计原则

2.1 可靠性原则

石油资源作为促进我国工业生产和经济提升非常关键的能源，在今后一段时间内将作为重点开发资源在众多范围展开开发活动，而海洋区域将是石油开采的关键区域。为了充分保障开采过程的高效性和专业性，相关部门和技术人员有必要顺应科技时代的潮流，不断研发和升级海洋石油平台安全仪表系统，加强对设计过程中每一环节的设计关注，有效提升关联环节之间的联系性，同时提高系统的运行效率。在实际设计和开发利用过程中，人们往往将目光更多的关注系统整体的设计和控制，反而很大程度上忽视了系统关键元件的开发和升级，从而不利于整体安全仪表系统的可靠性的提升。

2.2 故障安全原则

在对海洋石油进行开发的过程中，加强对安全仪表的设计和利用具有非常重要的现实意义，这主要是因为其对于施工人员的人身安全具有一定程度上的决定性作用，同时也从侧面代表了国家技术专业和发达水平的高低。就目前我国资源开发形势来看，海洋石油具有非常高的开发价值，在未来的一定时间范围内，将作为相关科学家重点探究和分析的领域。因此，这需要相关设计人员加强对安全仪表系统的设计和利用，理论结合实践，确保设计完成后的安全仪表能够和实际情况有效吻合，同时确保每一元件设备均具有非常高的应用质量和水平，即使系统中某一部分出现故障问题，安全仪表系也能够为故障部分提供新的软件，以充分保障施工作业过程的顺利完整运行。

3 安全仪表系统设计

3.1 系统同硬件设计

对检测设计、执行元件的设计等是系统硬件设计的主要工作，在设计过程中要注重其可靠性和可用性。系统能否可靠，会很大程度决定系统运行安全，而可用性尽管不会降低系统的安全性，不过要是下降，则很有可能导致装置不能得到有效运行。①逻辑运算器设计要使逻辑运算器设计具有可靠性，就要符合安全仪表系统的安全度等，利用此规定合理采用各种结构的系统。在全部系统中，主要包括三重化、四重化等结构。无论哪种结构，都已经得到认证，同时符合有关安全等级的规定。所以，相关的逻辑运算器就能够在装置上得到合理使用，这样一来就可以达到安全保护的效果。系统的可用性程度直接关系到系统的基本指标，要加强系统的可用性就一定要让系统具备容错能力。其作用是能够在系统或控制器出现问题的情况下，确保系统正常运转，而且还能够检查出存在的故障;这就要求系统当中要具有冗余，电源、通信模块等冗余配置是进行容错的最基础条件。通常，进行隔离、故障检查、故障辨别等是容错主要具有的功能;②检测、执行元件的设计要使元件自身出现故障的可能性下降，则要在检查安全仪表系统时，选用高性能的产品。如何设置检测以及执行元件，一些发达国家已经制定出有关的标准，就是在安全仪表系统当中尽量采用冗余配置，其能够很大程度降低系统出现故障的可能性，从而让系统能够提高可用性。

3.2 逻辑运算设计

3.2.1 典型逻辑关系

目前海洋平台安全仪表系统，普遍使用基础硬件设备。而安全锁功能主要是通过逻辑计算进行，一般情况下采用布尔代数运算。标准的安全联锁系统，通常都具备多段逻辑运算;在系统里，不但需要过程信号产生连锁结果，而且还要对其余的某部分操作方式和信号关系进行设立，这样就可以确保此系统的安全可靠性。

3.2.2 人为启动联锁和输入信号旁路开关

安全联锁一般情况下都会设立人工连锁按钮。如果要进行人为干预，为了能够做好装置开工过程系统的投运，最好启用连锁，然后对某些信号设立旁路开关;要是工艺过程量无法符合有关需求，则要切断连锁系统的有关输入信号。另外，输入信号旁路开关要在维护和检测期间起到应有效果。

3.3 典型逻辑关系设计

3.3.1 旁路设计

在施工期间或停工过程中要对旁路传送信号。要是输入信号存在问题，则要立即进行维修;在校验输入信号过程中，如果触发连锁系统，就不会给人工连锁造成影响;在对逻辑关系进行设计的过程中，仅需要在输入信号的入口处进行旁路;另外，想要确保报警系统能够正常运行，则信号旁路逻辑不允许把报警显示的输出进行屏蔽。

3.3.2 故障安全设计

平台安全仪表系统要采用故障安全模式，若系统其中一个环节发生故障，就会导致受控装置停止运行。在通常状况下，系统会保持静态，也就是在静态状态下监测装置的运行情况，无需人为操控;只有在生产装备不正常的情况，或具有安全问题时，才会通过程序设计方案来让有关装备停止运行。如果装置继续运行，仪表系统就一定要起到作用，不允许被旁路代替。在对故障安全采取设计过程中，要确立故障情况、故障所出现的位置等。在全部确立后，就能够做好故障安全设计工作。

4 结语

由于海上石油开采作业的难度很大，在挖掘和探索过程中一旦发生意外，救援和海上自救的难度都是非常大的。所以海上石油平台安全仪表的作用就更加凸显，一定要提高对于安全仪表的重视程度，逐渐完善海上安全仪表系统，为人类的人身安全以及国家发展做出更大的贡献。

参考文献：

[1]王凯.海洋石油平台安全仪表系统设计研究[J].自动化仪表，2018，39（1）：16-19.

[2]王晨.海洋石油平台安全仪表系统的设计与应用[J].化工管理，2019（25）：147.