摘 要： 渤海明珠號(hào) FPSO 入口分離器 F-V-801 及二級(jí)分離器 F-V-702 的油相內(nèi)置式磁浮子液位變送器穩(wěn)定性欠缺、 液位開關(guān)經(jīng)常誤動(dòng)作，為保證油田穩(wěn)定生產(chǎn)，只能申請(qǐng)中期旁通。 由于油田始終處于生產(chǎn)狀態(tài)， 無(wú)條件對(duì)其進(jìn)行維修。 通過(guò)添加外掛式液位變送器及配套液位開關(guān)，與原內(nèi)置式液位開關(guān)硬線并聯(lián)，組成邏輯上的雙表決，解決了長(zhǎng)期困擾油田工藝流程運(yùn)行的隱患， 為公司節(jié)省了經(jīng)濟(jì)成本并穩(wěn)定了生產(chǎn)，對(duì)其它油田類似問(wèn)題的解決有很好的借鑒意義。
1 前言
明珠號(hào)入口分離器 F-V-801 和二級(jí)分離器 F-V-702 的油相液位開關(guān)頻繁報(bào)警或長(zhǎng)期處于報(bào)警狀態(tài)。這些液位開關(guān)為罐內(nèi)安裝的磁浮子式液位開關(guān)，受罐內(nèi)液位、壓力、泡沫、原油粘性等因素影響較大，而正常生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)條件進(jìn)行維修及測(cè)試，再加上明珠 FPSO 的生產(chǎn)處理量的增加，為了不影響油田生產(chǎn)，只能將四個(gè)液位開關(guān)進(jìn)行中期旁通，但是這也成為影響安全和穩(wěn)定生產(chǎn)的隱患。
2 改造思路探索
在油田正常生產(chǎn)狀態(tài)下，無(wú)條件對(duì)內(nèi)置式液位開關(guān)進(jìn)行維修，只能在罐外安裝新的液位變送器和開關(guān)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)罐體內(nèi)液位的準(zhǔn)確測(cè)量。外置式磁浮子液位計(jì)結(jié)構(gòu)基于連通器原理，主導(dǎo)管內(nèi)的液位和容器設(shè)備內(nèi)的液位高度一致。根據(jù)阿基米德定理，磁性浮子在液位中產(chǎn)生的浮力和重力平衡，浮子浮在液面上。當(dāng)被測(cè)容器中的液位升降時(shí)，液位計(jì)主導(dǎo)管中的浮子也隨之升降，浮子內(nèi)的永久磁鋼通過(guò)磁耦合驅(qū)動(dòng)指示器內(nèi)的紅白翻柱翻轉(zhuǎn) 180 度，當(dāng)液位上升時(shí)，翻柱由白色轉(zhuǎn)為紅色，液位下降時(shí)，翻柱由紅色轉(zhuǎn)為白色。指示器的紅白界位處容器內(nèi)介質(zhì)液位的實(shí)際高度，從而顯示罐內(nèi)的的液位 。配合磁控液位變送器使用，可就地?cái)?shù)字顯示或輸出 4-20mA 的標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)傳電信號(hào)至中控 DCS 系統(tǒng)中，也可以配合磁性控制開關(guān)或接近開關(guān)使用，對(duì)液位監(jiān)控報(bào)警或?qū)M(jìn)液、出液設(shè)備進(jìn)行控制。在功能上，可以通過(guò)兩種方式讓新加液位開關(guān)參與到工藝流程的邏輯控制中。一種是將新加液位開關(guān)信號(hào)線接入中控 ESD 系統(tǒng)備用 DI 點(diǎn)，申請(qǐng) ESD 廠家服務(wù)工程師進(jìn)行組態(tài)；另一種是在現(xiàn)場(chǎng)接線箱直接將新加液位開關(guān)信號(hào)與原內(nèi)置式液位開關(guān)信號(hào)硬線并聯(lián)，只有兩個(gè)液位開關(guān)觸點(diǎn)同時(shí)斷開才會(huì)觸發(fā)報(bào)警，從而組成邏輯上的雙表決。綜合比較兩種方案，后者無(wú)疑更具經(jīng)濟(jì)性及可行性。
3 改造方案確定
3.1 對(duì)現(xiàn)有外置磁浮子液位計(jì)進(jìn)行換型
原入口分離器 F-V-801 和二級(jí)分離器 F-V-702的油相各有一個(gè) KROHNE 公司的外置式磁浮子液位計(jì)，換型為 K-TEK 公司的帶液位變送器及液位開關(guān)的磁翻板液位計(jì)（www.huoyumi.com），液位變送器 4-20mA 信號(hào)可以遠(yuǎn)傳到中控 DCS 系統(tǒng)中，提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示，給中控操作人員提供操作依據(jù)及參考。考慮到原油中含有腐蝕性物質(zhì)，所以要求 K-TEK 公司對(duì)磁浮子及液位計(jì)主導(dǎo)管進(jìn)行反腐處理，提高液位計(jì)的工作穩(wěn)定性及使用期限。原油粘性對(duì)磁浮子的浮力及動(dòng)作有一定影響，訂購(gòu)液位計(jì)時(shí)也向廠家提供油田原油密度、粘度等數(shù)據(jù)，廠家對(duì)液位計(jì)的管桶內(nèi)部涂敷不沾涂層，根據(jù)檢測(cè)介質(zhì)密度對(duì)磁浮子進(jìn)行配重，從而保證浮子上下浮動(dòng)更順暢，液位顯示更準(zhǔn)確。
3.2 新加液位變送器信號(hào)接入中控 DCS
由于現(xiàn)場(chǎng)到中控室的電纜鋪設(shè)極其困難，改造借用除沙器裝置（目前處于停用狀態(tài)）上兩個(gè)差壓變送器（PDT-9510A 和 PDT-9510B） 的電纜及 AI 通道（=18EB501 和=18EB502），將新裝液位變送器信號(hào)引入中控。并且通過(guò)邏輯，在中控顯示相關(guān)的報(bào)警狀態(tài)。具體邏輯和中控組態(tài)如下圖：
其中圖 1、圖 2 中的低報(bào)設(shè)定點(diǎn)、高報(bào)設(shè)定點(diǎn)只作為對(duì)中控操作人員的提醒只用，并不參與邏輯運(yùn)算也不產(chǎn)生任何關(guān)斷。
3.3 液位開關(guān)關(guān)斷邏輯改造
原來(lái)液位高高報(bào)警動(dòng)作頻繁的主要原因是罐內(nèi)磁浮子較小，受罐內(nèi)液位、壓力、泡沫、原油粘性等因素影響較大。改造后 V-702 及 V-801 的油相液位低低的信號(hào)取自外掛在現(xiàn)場(chǎng)磁翻板上的電器開關(guān)上，原內(nèi)置液位開關(guān)進(jìn) ESD 功能取消。改造后 V-801 及 V-702 的油相液位高高信號(hào)采用內(nèi)置液位開關(guān)和外置液位開關(guān)相并聯(lián)后再接入 ESD 系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)邏輯上的雙表決，即當(dāng)兩個(gè)液位開關(guān)都檢測(cè)到液位高時(shí)，觸點(diǎn)都斷開，觸發(fā)關(guān)斷信號(hào)，只有一臺(tái)檢測(cè)到高液位不發(fā)出關(guān)斷信號(hào)，這樣既維持了生產(chǎn)的穩(wěn)定又保證了安全可靠。改造后的邏輯關(guān)系如下圖：
3.4 功能測(cè)試
為確保改造后液位開關(guān)信號(hào)有效可靠，在整體線路改造完成后，進(jìn)行如下測(cè)試：在 ESD 旁通 V-801 及V-702 液位高高及液位低低開關(guān)信號(hào)；通過(guò)通斷現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)接線、人為移動(dòng)外置式磁浮子、主動(dòng)控制罐內(nèi)液位高低觸發(fā)報(bào)警，經(jīng)多次反復(fù)測(cè)試，換型后的外掛式液位開關(guān)與內(nèi)置式液位開關(guān)配合工作穩(wěn)定，感應(yīng)靈敏，動(dòng)作準(zhǔn)確。
4 改造效果檢驗(yàn)
2012 年 3 月份完成本次改造之后，并未馬上取消旁通，而是繼續(xù)對(duì)改造后的開關(guān)進(jìn)行為期一個(gè)月的旁通觀察。5 月初，從 ESD 系統(tǒng) SOE 記錄中提取出LSLL8983、LSHH8984、LSLL8531、LSHH8532 四個(gè)液位開關(guān)從 2011 年 9 月至 2012 年 4 月的報(bào)警數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)及分析如下：
其中 LSHH8984 的一次報(bào)警為 4 月 14 日進(jìn)行關(guān)斷信號(hào)測(cè)試時(shí)產(chǎn)生的，LSHH8532 的三次報(bào)警，分別為4 月 14 日關(guān)斷信號(hào)測(cè)試報(bào)警 2 次，4 月 27 日調(diào)整報(bào)警點(diǎn)時(shí)報(bào)警 1 次，說(shuō)明 LSHH8984、LSHH8532 在整個(gè) 4月內(nèi)未產(chǎn)生誤報(bào)警，而 LSLL8983、LSLL8531 依然存在由于工藝流程控制而產(chǎn)生的報(bào)警。通過(guò)以上數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可以看出，經(jīng)過(guò)改造之后，V-801、V-702 油相四個(gè)液位開關(guān)，穩(wěn)定性顯著增強(qiáng)。功能測(cè)試結(jié)果表明，此次改造效果良好，改造后的液位開關(guān)能夠滿足生產(chǎn)期間的液位監(jiān)測(cè)及工藝安全保護(hù)需要。隨后逐步取消 LSHH8984 及 LSHH8532 的中期旁通。
結(jié)語(yǔ)
本次改造之前，為了維持油田穩(wěn)定生產(chǎn)，只能退而求其次，申請(qǐng)對(duì) LSHH8984、LSHH8532 進(jìn)行中期旁通，這卻給工藝流程埋下了不小的安全隱患。2012 年，油田產(chǎn)量節(jié)節(jié)攀升，每日處理來(lái)液#高達(dá)到 12000 多方，每日產(chǎn)油#高達(dá)到 6900 方。缺乏液位高高關(guān)斷信號(hào)的保護(hù)，萬(wàn)一工藝控制出現(xiàn)小差錯(cuò)或閥門失靈，洶涌的單點(diǎn)來(lái)液很容易由 V-801 竄入火炬分液罐，再通過(guò)火炬塔落入海里。在對(duì)安全環(huán)保越來(lái)越重視的今天，這是油田難以承受的責(zé)任。改造之后，液位高高動(dòng)作靈敏可靠，無(wú)疑給生產(chǎn)安全加上了一道值得信賴的保險(xiǎn)。改造成功解決了長(zhǎng)期困擾油田的安全隱患，為海上安全生產(chǎn)提供了有力保障，為油田類似的設(shè)備問(wèn)題提供了全新的維修和改造思路，對(duì)其它海上油田設(shè)施平臺(tái)亦有一定的借鑒意義。
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