海洋石油平台仪器仪表中的自动化控制及其应用研究.pdf

110研究与探索Research and Exploration 工艺流程与应用中国设备工程 2023.09（上）随着近年来物联网技术以及自动控制技术的发展，许多生产设备的自动化程度越来越高。同时，作为现代化生产生活的必要能源，石油资源开采和生产与工业的发展息息相关，在我国的石油开采中，其开采中心随着陆地石油资源的紧缺而逐渐转移到海洋中。由于海洋石油开采环境复杂，受天气影响较大，因此，为提升石油开采效率，通过自动化技术加快设备反应和调节能力是海洋石油开采的重要发展方向。1 海洋石油平台仪器仪表中的自动化控制技术1.1 PLC 控制通过在各设备的控制节点安装微机设备，在接口芯片进行位控，从而完成对石油生产的自动化控制。同时，在智能化算法的进步下，如今已经出现多变量测量技术以及模型辨识技术等可以对自动化控制流程进行简化的技术，有助于自动化控制效果以及可靠性的提升。通过微机和常规仪表的结合，石油开采设备可以实现定点控制，从而提高控制效率，有助于海洋石油生产效益的提高。比如，通过气电转换装置和微机的结合，可以完成对气动仪表的定点控制，从而提高系统的稳定性。1.2 中央数据处理系统石油开采是一个复杂的生产体系，在开采过程中涉及多个类型的设备，单一的设备逻辑控制能够对一些简单的生产环境迅速完成控制，但在复杂情境下则无法完成任务。因此，通过计算机对各设备中的生产数据进行实时统计和计算，完成对海洋石油开采平台中仪器仪表统一管理和控制的功能，从而在整体层面上达成设备控制效率的进步。比如，在石油开采中的催化裂化装置当中，即可以中央数据处理系统完成对加热速率和节点闭环等要素的综合控制，从而有效提升设备自动化控制的稳定性。1.3 参数控制石油生产对于各开采参数的控制是自动化控制中的核心要素，其中对温度、压力以及物位的自动化测量与控制是当前石油开采自动化技术的主要控制回路。海洋石油平台仪器仪表中的自动化控制及其应用研究荣亮（中海石油(中国)有限公司天津分公司渤南作业公司，天津 300452）摘要：自动化是当前工业生产和发展中的重要趋势，随着科技的进步，自动化控制技术在多个生产领域中发挥不可替代的作用。石油生产作为经济和工业发展的重要支柱产业，是现代工业体系中的核心组成部分，利用自动化控制技术提升石油生产的效率和稳定性是当前石油产业中的重要发展方向。在海洋石油平台的仪表仪器中，通过自动化控制技术的有效应用，其生产效率和生产安全得到了有效保障，本文将对海洋石油平台仪器仪表中的自动化控制技术及其应用意义进行分析，并且对其具体应用进行深入研究。关键词：海洋石油平台；自动化控制；应用；仪器仪表中图分类号：TE953 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2023）09（上）-0110-03在温度检测当中，主要利用热电偶和热电阻设备对石油管道内部的介质温度进行接触测量，通过 PID 控制算法对整体工艺系统进行控制；在压力测量中，则是以压力传感器、变送器等仪表为主，能够对多种介质进行精准测量，从而在海上石油开采和生产过程中完成安全监测的重要作用；物位测量则是利用浮力式仪表、雷达式仪表和矩阵涡流式仪表等设备，完成对物理液位的自动测量。2 海洋石油平台仪器仪表中自动化控制及应用的意义2.1 提升工艺装置的控制水平自动化仪表的优势在于通过一系列设备完成对工艺流程中各项参数的精确检测，并且结合相应的控制算法，形成反应迅速的自动控制回路，在自动化参数控制下，其参数控制精度大大提升，能够更可靠地完成多项石油开采和生产流程，极大地提高生产控制系统的可靠性。例如，在原油的固体去除、油水分离以及生产水处理等工艺流程中，通过精确的工艺参数测量和可靠的控制回路设计，其生产效率有效提升。2.2 提升原油的采收率在原油的开采过程中，通过自动化控制技术，能够有效提高石油的采收率，并且通过对计量系统的改进，实现了对石油质量的准确监测，从而能够在石油开采中完成高效的技术调整，对采收流程达成可靠的控制。同时，通过对电潜泵的自动控制，可以有效提升采油设备的高效性和稳定性，进而达成石油采收率的提高。2.3 降低人员劳动强度通过在石油开采工艺环节中提升自动化设备的占比，将实现石油开采平台的无人化，工作人员只需要熟悉并且了解各种控制设备的应用和操作即可，有效降低了人员劳动强度。同时自动化设备能够高效地应对海洋石油开采环境中的复杂性，并且及时解决工艺流程中的意外状况，避免在人工控制状态下所出现的事故解决率低以及事故责任人不清的情况，其工艺效果随着技术进步而得到提升。设备9上.indd 1102023/8/30 14:32:28111中 国 设 备 工 程C h i n a P l a n tE n g i n e e r i n g中国设备工程 2023.09（上）3 海洋石油平台仪器仪表中自动化控制技术的应用3.1 故障以及安全控制在海洋石油开采平台中，利用仪表控制系统完成对开采过程中的故障以及安全控制是海洋石油开采自动化控制系统中的重要内容，其中主要分为过程控制、火气检查和紧急停车三个部分。（1）过程控制系统主要负责对平台工艺流程中的故障检测，能够对石油开采和生产工艺中的每个过程进行控制和监督，并且对部分关键过程设备进行关断和连锁，从而保障石油平台的稳定操作。在过程控制系统中，大部分工作都交由自动化程序完成，操作人员主要负责利用系统平台完成对接收站数据的分析、监控和操作，在平台故障发生时完成对系统程序的调整，从而确保生产系统能够迅速恢复正常。（2）火气检测系统，其主要功能是对系统中火情状况进行全面监测和控制。火气检测系统通过监管平台能够对所有区域中的火情警报和火灾情况进行监测，并且在发现火情后利用 PA/GA 系统完成对消防泵的控制，对火势进行及时的控制，同时关掉空调、释放二氧化碳抑制火灾，并且发出警报，提醒工作人员及时对火情干涉和控制。（3）紧急停车系统主要针对在生产工艺流程中所发生的一系列故障而设计的，在检测到系统中受到各种破坏后，为避免系统、仪器和设备在持续运转下发生不可挽回的故障，及时叫停设备或系统的运行，完成对异常参数情况的高效处理。其中紧急停车系统会根据异常参数的威胁层级差别而做出不同的反应，第四层级是停止工艺装置，第三层次则是停止系统，这两个层级的危险性较小，在停止后会由工作人员完成对故障的检修，而后系统和设备将继续工作。第一和第二层级威胁发生较为严重，其故障具有不可挽回的特征，通过紧急停车系统能够避免破坏进一步放大，从而引发安全事故。3.2 开采自动控制自动控制技术能够利用计算机系统完成对人工作业的替代，通过对相应生产流程进行程序化处理，将其编写成相应的算法，从而对机械设备的启停和运行进行控制，在加载相应程序后，设备可以在程序的控制下完成一系列开采行为。在开采流程中的送钻作业中，便可以将绞车转速、钻进压力、钻进深度等重要生产参数按照正常的开采流程编入程序中，通过 PLC 控制器完成对特定设备的控制，而后在自动控制系统的运作下，绞车装置按照预定的程序进行运转，驱动系统根据一系列参数对钻具进行调整，从而保证钻头能够稳定地完成作业程序，并且当检测到钻头达到预设的开采深度后，自动控制系统就会停止钻头的作业程序，从而达成预定的送钻程序，实现整个送钻流程的自动化作业。在自动化送钻作业中，能够有效避免传统人工操作送钻作业中的失误，其作业精度得到了有效保证，同时，在自动化程序性，工作人员只需要对整体程序进行调控，因此降低了对人工的依赖，有效地提高了设备作业的稳定性。同时，随着技术的进步，其作业精度还将进一步提升，能够对不同的情况进行灵活的调控，从而有效降低外部环境对作业的影响。3.3 自动存储技术由于海洋环境的复杂性导致海洋石油钻探和开采在作业过程中容易受到多种影响因素的作用，从而加大了信息控制系统的运算和反应压力，因此，为了提升在海洋石油开采过程中信息技术和自动控制系统的可靠性，在海洋石油生产过程中，对各种生产技术进行自动采集和存储，从而提升系统应对变化的能力是海洋自动化生产系统的必须发展途径。当前可用于海洋生产的自动存储系统主要有动态扩展技术、容错能力技术以及同步共享技术三种。（1）动态扩展技术的主要作用为提高自动化控制系统的信息容量和功能容量，通过动态扩展技术，能够根据系统的变动和更新对整个自动化系统进行调整，实现系统的动态可控调节。因此，当生产任务或设备状况发生变化时，在动态扩展技术的帮助下，自动化控制系统能够及时完成对内部程序模块以及数据信息的替换，从而适应新情况下的生产需要，有效提升自动化控制系统的控制效能。（2）容错技术则是通过为自动化系统提供备案从而有效防止系统在遭遇故障磁场干扰时出现生产信息的丢失，从而影响自动化设备的正常运作。在实际工作中，则是在系统原有信息存储机制下建立多个备用的工作节点，同时，也可以通过将海洋石油生产中的计算机和自动化机械设备同云端数据库进行连接，从而完成对生产信息的实时上传，当故障或干扰发生时，操作人员既可以通过引入原先存储的生产信息或云端资源，对受损数据进行修复，从而调控生产设备恢复正常运转，并且保障数据的完整性和安全性。（3）同步共享技术则是在生产信息存储的基础上，将本设备的生产信息自动传输给多个系统用户，从而使各个岗位的工作人员对整体的工作进度和生产状况具有清晰的认识，并且使得总控人员能够对多个岗位信息进行综合分析，从而做出精准全面的决策，有效提高生产效益，减少风险概率。3.4 智能勘探技术在海洋石油生产体系中，石油勘探是一切具体生产环境的前提，勘探质量的高低对后续的石油开采的油品质量以及生产安全具有直接的影响，通过采用智能勘探技术，在石油勘探作业中引入自动化体系，能够有效提高石油勘探作业的效用。在作业过程中，通过将具有传感器、定位仪以及智能控制等装置的勘探设备放到指定勘探地点，设备则可以通过预定的勘探流程完成对区域信息和图像数据的采集，并且将相应数据传输到中心处理系统中，经过计算机软件的处理，自动呈现出勘探地点中海洋环境的立体模型图像。在智能勘探技术的辅助下，石油勘探人员能够掌握大量直观的勘探信息，从而设备9上.indd 1112023/8/30 14:32:28112研究与探索Research and Exploration 工艺流程与应用中国设备工程 2023.09（上）对勘探地点的地质环境和油气情况展开专业分析，为后续的开采作业提供良好的基础。3.5 自动配电系统在海洋石油开采过程中，电力系统的安全高效对于整体的生产流程具有重要影响，通过采用自动配电系统，能够有效地保障相关生产设备持续高效地运行，不断地提高其生产效率和安全性。首先，自动配电系统能够在完成对各电力设备的自动配电后，对各电力设备的运行数据进行采集，从而全面准确地了解电力系统以及电力设备的具体情况，使电力控制人员能够完成对电力系统的远程操控，保障各电力单元能够按照生产流程稳定工作。其次，自动配电系统能够对系统故障或危机进行及时的监测和警报。通过对各电力设备的监测，自动化的电力能够迅速定位故障位置并且及时反应，从而发出警报信息，加快应急方案的施行，减少故障损失。最后，在完成对电力系统的自动化升级后，相关系统能够完成对各电力单元数据的收集，将其上传至数据处理中心，从而实现对海洋石油生产平台的全面了解。同时，由于数据收集部件同其他功能部件相互独立，因此，在其作用期间，不会影响正常生产流程的进行。通过自动配电系统的应用，海洋石油平台的电力供应将得到良好的调控和保障，能够有效促进我国海洋石油事业的发展和进步。1 前言大型精密测量设备如坐标测量机、X 射线三维尺寸测量机、精密测长仪、万能试验机等，往往比较贵重、精密且结构复杂。其应用对生产、科研以及教学的发展发挥着非常重要的作用。随着科学技术的不断发展，大型精密仪器在功能不断优化升级的同时，仪器的结构也变得越来越复杂。这些设备对操作、维护、检修及管理有比较严格的要求。而且不少机构的设备使用过程中存在的较大问题之一就是设备的后续维护无法得到保障。我们在对客户的大型精密测量设备做周期校准时，经常发现不少已经超过其最大允许误差的要求，而用户并未发现，这就会造成一些难以估计的严重后果。大型精密测量设备期间核查的探索及建议詹秉华，伍沛刚，李志坤（深圳市计量质量检测研究院，广东 深圳 518073）摘要：大型精密测量设备十分重要并有其特殊性，期间核查缺失或忽略部分核查会造成十分严重的后果。本文根据 GB/T 27025-2019检测和校准实验室能力的通用要求及 CNAS 的相关要求，分析了大型精密测量设备的特点，针对性地探索其期间核查中应重点关注的因素及核查时间间隔，本文结合坐标测量机维护保养中遇到的常见问题，为各机构提供了大型精密测量设备的期间核查中应注意的要素及建议。减少了因期间核查缺失或不及时导致精度失效而未发现的问题，提高了大型精密测量设备的使用水平。关键词：大型精密测量设备；期间核查；核查时间间隔；坐标测量机中图分类号：TH70 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2023）09（上）-0112-03GB/T 27025-2019检测和校准实验室能力的通用要求及 CNAS-CL01：2018检测和校准实验室能力认可准则中明确指出：测量设备的期间核查是实验室监控结果有效性应包括的一种方式，实验室可利用期间核查保持对设备性能的信心。期间核查是设备在使用过程中或在相邻两次校准之间，按照规定程序验证其功能或计量特性能否持续满足方法要求或规定要求而进行的操作。故期间核查可以有效监控结果的有效性，但这些设备是否都应该核查、什么时候进行定期核查或不定期核查，则需要深入研究。下面根据 GB/T 27025 及 CNAS-GL042 等文件要求，结合坐标测量机日常校准及维护保养工作中的经验，探4 结语目前，在海洋平台的自动化控制技术应用中主要涉及故障控制、生产、信息存储、智能勘探、自动配电环境，通过对自动化控制系统的利用，海洋石油开采平台的生产安全性、稳定性和效率都得到了大幅度提升，同时有效降低了生产过程中的人员劳动强度，实现了生产系统的人工化调节。随着人工智能技术的发展，未来海洋石油生产将逐渐向更加高效和智能的方向发展。参考文献：1 邓津港,路通.海洋石油平台仪器仪表中的自动化控制及其应用 J.产业创新研究,2022,(20):133-135.2 孟帅.海洋石油平台仪表自动化设备常见故障及其应对 J.化学工程与装备,2021,(12):109-110.3 赵景发.海洋石油处理装置自动化仪表的安装及调试探讨 J.中国石油和化工标准与质量,2021,41(17):145-146.4 高建梅,马俊丽,刘娣,李君华,田喆.海洋石油平台仪表自动化设备故障问题与故障维护研究 J.中国石油和化工标准与质量,2021,41(09):46-47+49.5 张若楠.海洋石油生产平台自动化仪表选型要点分析 J.石化技术,2021,28(02):48-49.6 张若楠.海洋石油自动化仪表设计及安装调试技术探讨 J.石化技术,2020,27(11):60-61.7 滕宇.自动化仪表在海洋石油设施数字化中的应用 J.自动化应用,2020,(05):49-50.设备9上.indd 1122023/8/30 14:32:28