海洋油气田中控系统国产化应用分析

李志刚，王 伟，林永章，李墨林

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300452）

海洋油气田是我国油气供给的重要组成部分，相比陆地， 海上石油平台处于相对封闭的环境，其对人员安全、生产效率及设备稳定都有非常高的要求。 中央控制系统（以下简称中控系统）是海洋石油平台的核心设备，它可以调节和监控平台各种设备的工艺参数， 除了保证平台工艺流程的正常运行外，还监视和控制着全平台安全报警及紧急关断系统，为平台人员及设备的安全保驾护航。

目前， 我国绝大部分海上油气田的中控系统，还是以引进国外中控系统为主。 我国从上世纪中后期开始逐步从国外引进了各行业的中控系统，主要涉及石油石化、钢铁、电力、汽车生产等企业，在研发方面，也积极从国外引进先进技术，与外资合作，并投入大量国内自有人力吸收转化， 不断创新，逐步实现国产化，如浙江中控、和利时等公司，已具备很强的竞争能力，在市场份额及技术上都形成了可与国外产品相抗衡的产业。

1 中控系统简介与现状

中控系统是海洋石油平台的控制中枢，其采用集中监视管理、分散控制的方式，连续监测和控制海上油气田生产设施及公用设施的正常运行，并对可燃、有害气体泄漏，火灾等意外情况进行实时监测，触发报警并根据预定的因果逻辑去执行相应的关断或消防等措施[1]。 可以说，中控系统一方面保证了海上石油平台的生产、 生活可以正常有序的进行，另一方面又对各种意外事故进行实时监测与控制，在整个海上石油平台运行中起到了尤为关键的作用。

从系统构成上，其通常可分为DCS 系统（过程生产控制系统）、ESD 系统（紧急关断系统）及FGS 系统（火气系统），其中ESD 与FGS 一般统称为SIS[2]。

先前，不管是DCS 还是SIS，基本都是采用国外著名自动化公司的成熟产品，如Honeywell 的PKS，SM 系统、Emerson 的DeltaV 系统、罗克韦尔的Logix及Aadvanced 系统等。

近年来， 随着国产控制工业的高速发展及响应，我国国产化的发展战略，国产化中控系统在海上油气田的应用也得到了迅速推广。 已投运在海洋油气田的国产中控系统以浙江中控与和利时为代表，其与进口产品相比较，参数性能及系统规模都可以满足海洋油气田的要求，软件界面友好，组态修改方便，全中文环境，易与理解和掌握，而且经过近几年持续的对进口中控系统的消化吸收以及自身的研发与努力，国产中控系统已取得了长足的进步与发展。

2 国产中控系统与国外系统遵循的标准

中控系统的设计和开发需要遵循国际标准化组织（ISO）、国际电工委员会（IEC）和国际电信联盟（ITU）制定的相关标准以及国际标准化组织确认并公布的其他国际组织制定的相关标准[3]。

针对国产中控系统（和利时和浙江中控）与国外中控系统遵循的标准进行参照，如表1 所示。

表1 国内外中控系统遵循标准Tab.1 Standards followed by central control system at home and abroad

3 海上平台中控系统的国产化应用

3.1 国产中控系统品牌

国内中控系统厂家主要有浙江中控、 和利时、上海新华、中自、杭州优稳、浙江威盛、国电智深、华能自控及南京科远等。 目前在海洋油气平台得到推广应用的主要是和利时和浙江中控。

和利时中控系统生产过程是严格按照国内外中控系统标准进行设计生产，一是出于安全生产的必要性，同时也由于产品生产之后投入实际生产中是要和别的系统配合使用，只有按照标准才能实现整个系统的稳定运行。系统产品通过CE 认证，即完全符合欧盟EMC 要求。 除此以外，和利时全系列硬件产品防腐达到ANSI/ISA S71.04 标准G3 等级，满足海洋环境使用要求。

浙江中控开发的ECS700 系统也是目前应用于海洋石油平台较多的国产系统，它具有管理大型联合装置的一体化能力，使用了中控InPlant 整体解决方案。ECS-700 系统应用冗余的供电系统、冗余的通信网络、互为备用的操作员站、冗余控制站和全冗余的输入/输出模块来保证系统的连续正常运行。任一路电源故障不会影响系统的整体供电，任意单一部件的故障不影响系统的正常运行[4]。ECS-700 系统硬件模块都经过严苛的可靠性设计，具有多层次的环境防护能力。 ECS-700 系统EMC 防护能力达到III 级，并通过CE 认证，所有电子部件均适用于G3严重污染的环境。 所有模块都具有在线自诊断，具有面板指示灯进行状态提示。 ECS-700 系统可以分析故障位置到I/O 通道级；通过维护软件还可观察每个故障的详细信息。 所有模块都支持热插拔，允许在线更换故障模块；并可在线增加I/O 模块，无需系统停车。 这些性能可以很好地为其适应海洋油气田中控系统的要求提供保障。

3.2 国产中控系统优势与不足

相比国外系统，国产中控系统优势明显：

（1）在安全方面，海上平台应用的中控系统之前都是来自国外，底层应用不对外公开，在特殊时期，可能会由于国外关系，造成中控系统的隐患，而国内中控系统完全由我国自主所有，不会因为国外的经济制裁造成对中控系统的不利影响，在安全方面更有保证。

（2）在可靠性方面，国内中控系统厂家技术力量在不断发展，其系统软、硬件都在原有基础上得到很大改进，加上其市场份额的逐步提高，国内厂家已有相当的实力去投入大量研发工作，使得国内控制技术更加快速的发展。 目前，国内中控系统性能已相对成熟和完善，部分产品性能及稳定性已经可以和国际同类产品相比肩。 而且根据资料显示，各种事故并不多于进口中控系统，说明国产中控已取得质的飞跃，具备与主流进口品牌相当的竞争实力。

（3）在响应方面，国外中控系统硬件一般供货周期较长， 当核心部件出现问题需要更换时，国外公司往往需要到总部去调换，费时费力，响应缓慢[4]。

（4）在成本方面，由于是本地化的研发、生产、销售和技术支持，国内控制系统厂商具有较大的成本优势，这种成本优势直接转变为产品价格的优势。

（5）在售后服务方面，国内控制系统厂商的服务由公司相关人员去实施，生产厂商可以直接面向最终用户。 由于公司技术人员充分了解自己的产品，能够迅速解决实际应用中发现的问题，因而能显著提高服务水平和服务质量。 进口中控系统产品由于其产品价格较高， 因此在投标阶段为了中标，往往压低产品投标价，在系统投入运行后，采用提高备品备件价格和售后服务费用的策略，来挽回工程投标价降低带来的利润减少。 而国产中控系统厂家的因其成本优势，在售后服务阶段产品及人力价格都要明显低于进口中控系统。 由于地域优势，国产品牌的备品备件供货周期，现场服务动员时间也要优于进口品牌。

经过多年发展，国产中控系统仍有一些需要改进之处：

（1）硬件制造工艺上相比国外产品稍差一些，设备紧凑性有待进一步提高。

（2）针对海洋油气田中控系统，软件组态标准功能块需要进一步开发。

（3）多数国产中控系统海上平台的应用经验较少，海上技术人员对产品的使用和操作有待进一步掌握和熟悉。

针对以上不足，国产中控系统越来越多的应用到海上之后，应该建立健全设备运行状态及技术服务反馈机制， 并加强各级人员的技术协调和沟通，以便实现国产中控系统在海上石油生产中工作性能的最大化。 并采取有效措施，加强技术培训，使得海上操作人员快速熟悉国产中控系统的软、硬件环境并顺利掌握其在海上的应用和运行方法。

4 结语

通过本文的详细分析和调研可以得知，国产中控系统总体满足海上平台的规范要求，满足国内外标准和规范。 另一方面，国产中控系统厂商的积极进取，使其产品质量得到了进一步的提升，自身的长处和优势得到了进一步的体现。 可以预期的是，在近年来国家相关政策的大力支持下，国产中控系统在海上平台的应用必然会全面推广。

同时， 国产中控系统在海上平台的全面应用，还能迫使国际主流中控系统厂商提供更合理的价格，并提高其工程服务的质量，不断优化系统软件维护的便捷性，进一步推出更具可靠性和竞争力的产品，更好地满足我国海上平台的生产需求。