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海上平臺(tái)通風(fēng)系統(tǒng)控制探討

文檔作者：王成甲1 張勇青1 張方源1 劉鵬2 文檔來(lái)源： 1.海洋石油工程股份有限公司 2.海洋石油工程（青島）有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年03月23日
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石油工程化 工 設(shè) 計(jì) 通 訊
Petroleum Engineering Chemical Engineering Design Communications
·28·
第43卷第12期
2017年12月
1 風(fēng)機(jī)主備用切換控制
1.1 流量自動(dòng)控制
在風(fēng)機(jī)出口設(shè)置流量變送器，采集主管道的通風(fēng)流量，
流量信號(hào)傳送至控制柜PLC，與流量設(shè)定點(diǎn)進(jìn)行比較，流量
設(shè)定點(diǎn)一般為設(shè)計(jì)流量的70%~75%，當(dāng)采集的流量低于設(shè)定
點(diǎn)時(shí)，PLC 輸出指令停止正在運(yùn)行的風(fēng)機(jī)，同時(shí)啟動(dòng)備用風(fēng)機(jī)，
并發(fā)出報(bào)警，以通知控制人員及時(shí)對(duì)流量達(dá)不到設(shè)定點(diǎn)的風(fēng)
機(jī)進(jìn)行檢修，以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行及備用關(guān)系，避免停機(jī)
造成相關(guān)連鎖事件。
1.2 壓差自動(dòng)控制
在風(fēng)機(jī)的進(jìn)出口設(shè)置壓差變送器，采集風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的進(jìn)
出口壓差，將壓差信號(hào)傳送到系統(tǒng)控制柜PLC，與設(shè)定的壓
差進(jìn)行比較，當(dāng)采集的壓差低于設(shè)定點(diǎn)時(shí)，PLC 輸出指令停
止正在運(yùn)行的風(fēng)機(jī)，同時(shí)啟動(dòng)備用風(fēng)機(jī)，并發(fā)出報(bào)警。
1.3 本地控制
每臺(tái)風(fēng)機(jī)設(shè)置本地按鈕盒，按鈕盒有運(yùn)行狀態(tài)指示燈和
啟停按鈕，同時(shí)也可設(shè)置運(yùn)行信號(hào)遠(yuǎn)傳功能，把運(yùn)行信號(hào)同
步到控制室。主備用風(fēng)機(jī)切換通過操作人員在本地操作按鈕
盒實(shí)現(xiàn)控制。
設(shè)置備用風(fēng)機(jī)的系統(tǒng)，主要是考慮避免無(wú)備用風(fēng)機(jī)情況下
出現(xiàn)故障時(shí)影響相關(guān)服務(wù)區(qū)人員和設(shè)備的正常工作，主備用
風(fēng)機(jī)的自動(dòng)化切換能夠保證通風(fēng)系統(tǒng)不間斷工作。相對(duì)來(lái)說(shuō)，
1.1 和1.2 條介紹的對(duì)流量與壓差進(jìn)行監(jiān)測(cè)，是對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的流體
運(yùn)行直接監(jiān)測(cè)，真實(shí)反映設(shè)備是否正常運(yùn)行。1.3 條介紹的本
地按鈕盒的風(fēng)機(jī)狀態(tài)指示，是對(duì)風(fēng)機(jī)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和
反饋，并不能直接反映出風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，比如電機(jī)在正常運(yùn)行，
但風(fēng)機(jī)因軸承或其他機(jī)械故障而沒有真正輸送空氣的情況。
因此，在自動(dòng)控制主備用風(fēng)機(jī)切換時(shí)，選擇1.1 和1.2 條
的方案更為直接準(zhǔn)確。
2 溫度監(jiān)測(cè)與空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)自動(dòng)控制
2.1 冬季空調(diào)風(fēng)加熱啟?？刂?
在新風(fēng)進(jìn)氣主管路設(shè)置2 個(gè)溫度變送器，將采集到的進(jìn)風(fēng)
溫度信號(hào)傳送至系統(tǒng)控制柜PLC，當(dāng)?shù)陀谠O(shè)定值（10℃）時(shí)，
PLC 輸出指令啟動(dòng)空調(diào)加熱器HTF（heat transfer fluid）回水
管線三通閥門開啟，使空調(diào)系統(tǒng)開始對(duì)進(jìn)入的新風(fēng)加熱，提
高房間溫度，反之采集到的進(jìn)風(fēng)溫度信號(hào)高于設(shè)定值（10℃）
時(shí)，將關(guān)閉HTF 回水管線三通閥門。
2.2 冬季空調(diào)風(fēng)加熱量控制
房間內(nèi)部設(shè)置溫度變送器，將采集到的房間溫度信號(hào)傳
送至系統(tǒng)控制柜PLC，當(dāng)?shù)陀谠O(shè)定值（10℃）時(shí)，同時(shí)確認(rèn)
空調(diào)器風(fēng)機(jī)進(jìn)出口壓差變送器采集的信號(hào)指示風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行，
以及空調(diào)器進(jìn)出口設(shè)置的關(guān)斷風(fēng)閘為開啟狀態(tài)，PLC 輸出指
令增加空調(diào)加熱器HTF 回水管線三通閥門開啟度，同時(shí)控制
盤會(huì)監(jiān)測(cè)該三通閥的位置反饋信號(hào)，將該反饋信號(hào)與給出的
控制指令進(jìn)行對(duì)比，如果反饋信號(hào)反饋三通閥開啟度小于控
制指令要求的開啟度80%，控制盤會(huì)發(fā)出公共報(bào)警信號(hào)并開
啟備用空調(diào)機(jī)組。當(dāng)高于設(shè)定值（27℃）時(shí)，PLC 輸出指令
減小空調(diào)加熱器HTF 回水管線三通閥門開啟度，以減少空調(diào)
對(duì)房間加熱量。實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制加熱量，維護(hù)房間溫度的同時(shí)，
控制過熱造成能源浪費(fèi)。
2.3 冬季空調(diào)風(fēng)加熱量控制冗余監(jiān)測(cè)
在空調(diào)送風(fēng)出口主管道設(shè)置溫度變送器，當(dāng)房間內(nèi)的溫
度變送器故障時(shí)，該溫度變送器采集送風(fēng)溫度信號(hào)送至系統(tǒng)
控制柜PLC，PLC 將該信號(hào)與浮動(dòng)設(shè)定點(diǎn)（浮動(dòng)設(shè)定點(diǎn)由新
風(fēng)口溫度變送器傳送的信號(hào)經(jīng)過計(jì)算后設(shè)定，如新風(fēng)口溫度
為-42℃時(shí)，浮動(dòng)設(shè)定點(diǎn)溫度計(jì)算值為+15.9℃，如新風(fēng)口溫
度為+10℃時(shí)，浮動(dòng)設(shè)定點(diǎn)溫度計(jì)算值為+10℃）進(jìn)行對(duì)比，
如果該溫度低于浮動(dòng)設(shè)定點(diǎn)，則PLC 給出指令，調(diào)節(jié)HTF 回
水管線三通閥的開度。
以上系統(tǒng)在3 個(gè)位置設(shè)置的溫度變送器在溫度控制的同
時(shí)，PLC 通過其采集的信號(hào)，同時(shí)會(huì)對(duì)比設(shè)定點(diǎn)并在超出設(shè)
定點(diǎn)時(shí)進(jìn)行報(bào)警。PLC 會(huì)把變送器監(jiān)測(cè)到的房間溫度值并發(fā)
出高（27℃）/ 低（10℃）報(bào)警，監(jiān)測(cè)到的供風(fēng)溫度值并發(fā)出
低溫報(bào)警（如果溫度低于10℃），監(jiān)測(cè)新風(fēng)口溫度值。
通過對(duì)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)不同部位溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)供
熱系統(tǒng)的啟?？刂?、流量精細(xì)控制，以及相應(yīng)報(bào)警、記錄，
大大提高系統(tǒng)運(yùn)行效率的同時(shí)，確保系統(tǒng)啟動(dòng)及時(shí)，節(jié)能高效。
3 空調(diào)HTF耗能量計(jì)算
通過在供熱系統(tǒng)送回主管路設(shè)置溫度變送器采集送回水
溫度計(jì)算溫差，在回水主管上設(shè)置流量變送器采集系統(tǒng)流量。
系統(tǒng)控制盤PLC 將通過從溫度和流量變送器采集的信號(hào)計(jì)算
系統(tǒng)能量消耗。
系統(tǒng)能耗數(shù)據(jù)的累積，為將來(lái)的經(jīng)濟(jì)費(fèi)用分析等提供數(shù)
據(jù)基礎(chǔ)，也可以通過數(shù)據(jù)分析得出系統(tǒng)運(yùn)行逐年的能耗變化
情況。存儲(chǔ)運(yùn)行數(shù)據(jù)意義重大，結(jié)合大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，有可能
為將來(lái)優(yōu)化或研發(fā)提供數(shù)據(jù)支持。
（下轉(zhuǎn)第30 頁(yè)）
摘 要：基于某國(guó)際油氣項(xiàng)目通風(fēng)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制，結(jié)合國(guó)內(nèi)常規(guī)海洋油氣開發(fā)項(xiàng)目中通風(fēng)系統(tǒng)的控制，介紹了通風(fēng)系
統(tǒng)通過對(duì)系統(tǒng)內(nèi)空氣流量、溫度、壓力等參數(shù)的監(jiān)測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行自動(dòng)控制的幾種控制方案，并探討這些自動(dòng)控制方案的優(yōu)
勢(shì)以及在海洋油氣開發(fā)項(xiàng)目中未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。
關(guān)鍵詞：通風(fēng)系統(tǒng)；自動(dòng)控制；空氣流量；空氣溫度
中圖分類號(hào)：TE54 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1003–6490（2017）12–0028–02
Discussion on Ventilation System Control of Offshore Platform
Wang Cheng-jia，Zhang Yong-qing，Zhang Fang-yuan，Liu Peng
Abstract ：Based on the automatic control of the ventilation system of an international oil and gas project and the control of the
ventilation system in the conventional marine oil and gas development project，this paper introduces the ventilation system to realize
the system operation by monitoring the parameters such as air flow，temperature and pressure in the system.Control several control
programs.And to explore the advantages of these automatic control programs and marine oil and gas development projects in the future
development trend.
Key words ：ventilation system ；automatic control ；air flow ；air temperature
海上平臺(tái)通風(fēng)系統(tǒng)控制探討
王成甲1，張勇青1，張方源1，劉 鵬2
（1.海洋石油工程股份有限公司，天津塘沽 300451；
2.海洋石油工程（青島）有限公司，山東青島 266520）
收稿日期：2017–10–16
作者簡(jiǎn)介： 王成甲（1984—），男，遼寧大連人，工程師，主要從事
海洋石油平臺(tái)機(jī)械設(shè)計(jì)方面工作與研究。
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
石油工程化 工 設(shè) 計(jì) 通 訊
Petroleum Engineering Chemical Engineering Design Communications
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第43卷第12期
2017年12月
3.3 密切在線監(jiān)控
安排專人定時(shí)對(duì)在線功圖進(jìn)行梳理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱性躺井、
結(jié)蠟嚴(yán)重井。
3.4 精細(xì)“六小”措施
轉(zhuǎn)變思路，加強(qiáng)監(jiān)控，重點(diǎn)做好油井加藥和熱洗工作。
（1）強(qiáng)化培訓(xùn)，督促按計(jì)劃加藥。按時(shí)發(fā)放加藥計(jì)劃表，
并通過視頻、現(xiàn)場(chǎng)抽查等手段檢查執(zhí)行狀況。
（2）周期熱洗，監(jiān)督熱洗質(zhì)量；根據(jù)2015 年修井記錄、
功圖變化，總結(jié)出該區(qū)塊重點(diǎn)結(jié)蠟井35 口，結(jié)蠟周期約為
75d。根據(jù)油井結(jié)蠟周期，及時(shí)提醒托管單位安排熱洗，重點(diǎn)
井現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督熱洗質(zhì)量。
4 強(qiáng)化技術(shù)配套
4.1 優(yōu)化下泵方案
堅(jiān)持把每口井當(dāng)成一個(gè)精品工整抓，每修一口井，抓住
治理的機(jī)會(huì)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，摸清該井存在井筒矛盾，及時(shí)
對(duì)接，優(yōu)化下泵方案。
4.2 加大“三防”治理力度
針對(duì)元28 區(qū)塊存在的井筒矛盾，加大“三防”配套力度，
逐漸形成以防偏磨、防漏失、防斷脫的技術(shù)政策。
（1）防泵閥漏失。在常規(guī)加藥預(yù)防井筒結(jié)垢、腐蝕造成
泵閥漏失的基礎(chǔ)上，配套特殊閥副，形成了以雙固定凡爾、
陶瓷凡爾、高效防刺漏總成靈活使用的防泵閥漏失特色技術(shù)。
元28 區(qū)塊共計(jì)使用雙固定凡爾10 井次，陶瓷凡爾8 井次。
（2）防斷脫。以桿柱組合優(yōu)化為基礎(chǔ)，與油井參數(shù)優(yōu)化、
防蠟、防腐、防偏磨相結(jié)合，及時(shí)更換超期服役油桿，預(yù)防
抽油桿疲勞斷裂，從而降低抽油桿斷頻次。2016 年元28 區(qū)塊
共計(jì)更換抽油桿21 272m，共計(jì)增下固體防蠟器30 套，固體阻
垢器11 套。
（3）防偏磨技術(shù)。以優(yōu)化防磨設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，減少固有因
素影響；以合理抽汲參數(shù)為關(guān)鍵，降低動(dòng)態(tài)因素影響；以預(yù)
防結(jié)垢、腐蝕為手段，減輕催化因素影響，形成綜合性防偏
磨工藝技術(shù)思路。2016 年共計(jì)調(diào)小泵徑12 井次，下調(diào)參數(shù)4
井次，實(shí)行間開3 井次。
（4）頻繁上修井重點(diǎn)治理。針對(duì)元28區(qū)塊25口頻繁上修井，
作業(yè)區(qū)安排專人跟蹤落實(shí)，只要頻繁上修井上修，作業(yè)區(qū)人
員就要現(xiàn)場(chǎng)落實(shí)情況，分析上修原因，積極優(yōu)化方案，全程
監(jiān)督下泵，提高修井質(zhì)量。2016 年上修4 次以上油井由25 井
次下降至5 井次。
5 精細(xì)現(xiàn)場(chǎng)管理
5.1 實(shí)施“兩個(gè)三”的管理機(jī)制
為夯實(shí)元28 修井作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理，確保原因清楚、過程受
控、結(jié)果可靠。從修井把關(guān)、強(qiáng)化監(jiān)督過程。并制定“兩個(gè)三”
管理機(jī)制，以此來(lái)保障修井作業(yè)高質(zhì)量完成。
（1）三級(jí)把關(guān)制度：駐井工—修井監(jiān)督—作業(yè)區(qū)技術(shù)員，
實(shí)行責(zé)任共同承擔(dān)，杜絕誤報(bào)錯(cuò)報(bào)而導(dǎo)致上修的情況發(fā)生。
（2）三級(jí)監(jiān)督制度：①托管單位修井監(jiān)督對(duì)重點(diǎn)工序進(jìn)
行監(jiān)督；②托管單位技術(shù)員對(duì)頻繁上修井、新工藝、新技術(shù)
試驗(yàn)井進(jìn)行全程監(jiān)督；③作業(yè)區(qū)專人對(duì)“關(guān)鍵井”、“頻繁上
修井”進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督。
5.2 嚴(yán)抓修井方案執(zhí)行到位
針對(duì)修井作業(yè)中存在的“方案現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行不力”等問題，
作業(yè)區(qū)與托管單位修井監(jiān)督加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督力度，重點(diǎn)工序全
程監(jiān)督，保障優(yōu)化方案執(zhí)行到位。
6 效果分析
通過精細(xì)修井管理，從修井頻次、產(chǎn)量影響、成本、開
井時(shí)率等方面均取得了較好的成績(jī)，達(dá)到了“三降一提”的
效果。
6.1 修井頻次逐年降低
2015 年元28 區(qū)塊檢泵井次達(dá)到157 井次，2016 年通過三
個(gè)方面的精細(xì)管理，檢泵井次下降至105 井次，修井頻次由2.71
次/（井· a）下降至1.81 次/（井· a）。
6.2 產(chǎn)量影響降低
作業(yè)區(qū)從2016 年3 月開始對(duì)該區(qū)塊實(shí)施精細(xì)化管理，治
理效果突顯，產(chǎn)量影響逐漸減少。2017 年1—5 月月均產(chǎn)量影
響僅51.064t（2015 年月均110.89t，2016 年月均106.6t），1—5
月影響與2015年同期對(duì)比影響油量少212.27t，多收益52.2萬(wàn)元。
2015—2017年元28區(qū)塊1—5月修井產(chǎn)量影響統(tǒng)計(jì)表
年/ 份1 月2 月3 月4 月5 月合計(jì)（t） 按油價(jià)折合（萬(wàn)元）
2015 71.1 87.5 88.4 71.9 148.7 467.6 115.0
2016 132.8 125.6 152.3 84.4 113.8 608.9 149.8
2017 68.23 59.4 32.6 38.3 56.8 255.33 62.8
6.3 修井成本下降
2016 年比2015 年修井井次減少52 井次，相當(dāng)于節(jié)約修井
成本78 萬(wàn)元，預(yù)計(jì)2017 年節(jié)約修井成本128 萬(wàn)元。
6.4 提高油井開井時(shí)率
與2015 年對(duì)比， 開井時(shí)率由96.1% 上升至97.1%。與
2016 年對(duì)比開井時(shí)率由91.5% 上升至97.1%。
參考文獻(xiàn)
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[4] 張寶，高含蠟?zāi)鰵饩瘜W(xué)清蠟方法研究[M]. 科學(xué)技術(shù)與工程，
2015，（12）.
（上接第28頁(yè)）
4 結(jié)束語(yǔ)
簡(jiǎn)單介紹了通風(fēng)系統(tǒng)中，通過對(duì)系統(tǒng)內(nèi)空氣流量、溫度、
壓力等參數(shù)的監(jiān)測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行自動(dòng)控制的幾種控制方案。
并通過對(duì)方案的簡(jiǎn)單分析，可以看出自動(dòng)控制在海洋油氣領(lǐng)
域空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用是目前國(guó)際項(xiàng)目的主流設(shè)計(jì)方案，
具有明顯的功能和使用優(yōu)勢(shì)，是國(guó)內(nèi)同領(lǐng)域項(xiàng)目通風(fēng)系統(tǒng)控
制的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。
參考文獻(xiàn)
[1] 聶炳林, 劉英超, 李小龍. 關(guān)于修訂《海上固定平臺(tái)安全規(guī)則》的
建議[J]. 石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督,2013,29(9):45-47.
（上接第11頁(yè)）
回收方案的特點(diǎn)，經(jīng)科學(xué)分析后確定較為可靠有效的方案，
以達(dá)到“高效利用、節(jié)能降耗”的目標(biāo)，為項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行
打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。本文對(duì)其他等級(jí)蒸汽或余熱回收利用方案選
擇均具有一定的參考價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
[1] 陸耀慶. 實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].（第二版）上冊(cè)、下冊(cè). 北京：
中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

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