油气田仪表及控制系统工程设计浅析

白彬

（大庆油田设计院有限公司仪表电信室，黑龙江 大庆 163712）

1 可研究的设计

使用方框图，表格和文字等来概述设备和控制系统的清晰设计思路以及有效投资的规模。通常，应根据油气田的规模，工艺的技术，相关标准和规范以及用户的操作和管理要求，提出两个到三个的设计方案。然后在比较了技术、可靠性、投资和安全性之后，得出一个实施方案。最重要的设计要点是：第一，根据各种设计方案，了解设计的范围和工作分工，并明确现场测控设备使用的技术，现场测点和控制点的规模和自动化程度，然后规划中央控制室、仪器服务室的功能和程度，以及仪器室的设置方法；第二，确定国内外仪器仪表和控制系统的范围，明确仪表和控制系统的选择原则，然后提供关于测量仪表的技术数据要求，还需要提供关键仪表和控制系统技术量，设计文件主要是手册、关键技术量、投资预算和图纸。

2 初步的设计

按照主管关于可行性研究计划草案的批准报告和技术草案的基本数据，根据《石油天然气工程初步设计内容规范》创建初步设计文档，为主管和用户提供的设计方案是高度实用、可靠的、安全和经济合理的仪表和控制系统。设计方案的要点包括：第一，设计的范围、设计原理、分工设计、主要仪表和控制系统选择原则的明确，仪表和控制系统配置的说明，中央控制室、仪表工作室和仪表设备室的设置方法的确定；第二，确定工艺和设备有关的控制要求，以及了解设备的测量和控制点和工艺过程之间的关系；第三，说明书的撰写，计算出仪表和安装材料的规格以及数量，确定控制系统的配置要求以及规模，并创建相关图纸，符合《石油天然气工程初步设计内容规范》的要求；第四，执行验证和用户审查的各个阶段，以获得最后的批准。设计文件主要包括说明、设备清单、材料清单、投资报价和图纸。

3 施工图的设计

为了满足仪表，控制系统和安装材料的采购，仪表和控制系统的建造和安装，设备的调试以及制造和设计的要求，并按照主管当局对预计划和技术设计数据的批准报告创建设计文档。设计的要点主要如下：第一，需要确保工艺特殊设计材料中的仪表要求，并确保仪表设备和控制系统的选取，安装和运行是满足工艺运行和生产控制的要求；第二，了解与各专业和防滑安装设备制造商的设计界面，并与他们配合完成该过程的自动流程图的设计；第三，准备设备的数据表和控制系统的技术规格说明书，仔细阅读并修改投标人提供的技术文档，以满足设计和采购要求；第四，设计图纸必须达到施工设计的要求，并且满足安装，操作和维护要求。设计文件包括工程图目录、说明、设备清单、材料清单、工程图、设备技术规格以及专业设计接口的条件清单。

4 现场服务

4.1 现场的施工服务

现场施工需要注意的服务要点有以下几点：第一，需要给施工人员讲解仪表设备和控制系统的内容，技术的特点和一些需要注意的事项，使施工人员能够充分理解施工思路和意图；第二，施工，监测，操作，维护，现场技术服务人员与仪表制造商密切合作，了解项目进度以及施工安排，并事先审查施工图和文件等；第三，每天检查现场的施工状况，注意与施工现场不符或不科学的施工图和文件，如发现应该及时修改，并以施工变更说明或施工函电的形式及时联系进行设计变更；第四，仔细检查所有到货仪表设备的一些数据，如技术规格，安装的尺寸大小和接口规格是否与设计相符，并提供安装位置，安装方向，仪表高度的安装以及工艺管线与设备之间的接口等信息。检查操作平台和仪表设备安装材料的规格，如果有任何问题，需要及时与供应商、仪表设备和过程制造商联系，并及时更改设计以进一步验证仪表设备和工艺设备之间的匹配；第五，仔细保存施工记录，例如图纸和文件的变更、交付设备的实际手册、安装材料的相关数据、仪表设备安装过程以及相关地点的照片。

4.2 现场的投产服务

现场的投产服务主要包括以下几点：第一，介绍仪表设备测量控制点与测试仪工艺过程操作之间的关系，并与监督人员、操作员、维护人员，设备制造商的现场工程师以及过程设计者和控制系统（DCSPLCESD）软件编程的检测和控制方案确认是否正确；第二，打开仪表设备和控制系统的电源时，DCS 将显示相关的流程图，所有的参数均应显示相关数据或警报状态，某些温度参数应该显示出被测管道或设备的温度；第三，根据工艺过程操作的要求确定控制回路的操作模式，DCS 使用手动输出来提供0%、50%和100%控制阀打开信号，需要注意控制阀在现场的打开位置，以满足操作要求，必须有开阀和关阀用于打开和关闭阀门，将阀门位置信号报告给DCS，并且状态会显示在屏幕上；第四，如果在工艺设备的压力测试或试运行期间满足设备的操作条件，则可以一起测试和操作设备，重视检查设备的读取和输出精度，并注意控制系统（DCS 或ESD）的屏幕显示以及参数变化的趋势，为工艺压力测试或测试执行提供正确的数据；第五，在正式运行开始时，压力、温度、流量和液位等参数都会随时间推移而发生变化，与设计人员联系，以确保相关参数在设计区域内更改或者更改趋势是否正确，并确保显示和实际位置一致，动态显示DCS 过程屏幕，DCS 手动控制阀门开度，相应的过程参数会发生变化，并且流量的累积值会逐渐增加；第六，在操作的初始阶段，如果出现重大偏差，则需要采取紧急措施，设计者应向负责人解释有关记录和控制计划；第七，操作设备运行时，需要特别注意各种运行设备的读数，然后进行记录，分析解决方案和建议解决方案中的测量和控制过程参数出错的原因，并提出解决措施；第八，运行72小时后，工厂经理通过仪表设备控制系统调整过程的运行状态，获取生产信息和数据，并验证工艺设备的性能；第九，参与设计的工作人员必须仔细确认试运行测量仪表设备以及控制阀能够适应新的工作条件，根据操作步骤更改相应的仪表设备范围和DCS 配置设置，并在试运行后继续观察操作。

5 结语

技术总结需要做到以下几点：第一，了解仪表设备和控制系统是否满足生产运行管理的要求，测量和控制参数是否充分反映了工艺过程的运行，钡0值是否准确可靠，分析与工艺过程产生相关问题的原因；第二，分析错误环节，以了解仪表设备选择类型，材料选择以及相关的专用接口是否正确，并提出避免错误的措施；第三，分析材料规格和数量是否正确，分析短缺的原因，并提出防止材料泄漏、错误和掉落的措施；第四，整理全套专业施工文件，包括施工文件、施工记录文件、图纸修订、施工变更单，与有关部门负责人确认文件以及记录整个项目过程中的经验。油气田系统的实际操作是测试仪表和控制系统的结构级别的唯一标准，仪表和控制系统设计者需要考虑现场技术服务水平和技术概述，来减小理论设计和实际操作之间的误差，此过程也是提高设计水平的过程。

引进部分国外的技术，然后结合国内的技术以及条件，采用自主设计性质，独立整合，独立项目管理和建设，国内石化自动化设计和建设技术技能在商业规模上提高自主炼油项目的水平，目标明确的实施，分析、研究、开发和开创新的工程路线。还需要考虑到差异化的问题，不盲目崇拜外国人，不盲目使用外国技术，在引进和学习外国技术时，不仅要信任他人，而且要信任自己，不忘记自己的发展，需要强调的是理解、引进和吸收外国先进技术、标准和法规具有特定的背景，例如“经济壁垒”“技术壁垒”“资格壁垒”和“认证壁垒”。石油化工厂的规划、建设和运营必须把安全放在第一位，除了考虑平常正常的状况外，还必须考虑到异常状况，把国家利益和工厂安全的预防意识放在首要。