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海上平臺通風(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		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年03月23日
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石油工程化 工 設(shè) 計 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，
流量信號傳送至控制柜PLC，與流量設(shè)定點進(jìn)行比較，流量
設(shè)定點一般為設(shè)計流量的70%~75%，當(dāng)采集的流量低于設(shè)定
點時，PLC 輸出指令停止正在運(yùn)行的風(fēng)機(jī)，同時啟動備用風(fēng)機(jī)，
并發(fā)出報警，以通知控制人員及時對流量達(dá)不到設(shè)定點的風(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)行時的進(jìn)
出口壓差，將壓差信號傳送到系統(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)定點時，PLC 輸出指令停
止正在運(yùn)行的風(fēng)機(jī)，同時啟動備用風(fēng)機(jī)，并發(fā)出報警。
1.3 本地控制
每臺風(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，同時也可設(shè)置運(yùn)行信號遠(yuǎn)傳功能，把運(yùn)行信號同
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)，主要是考慮避免無備用風(fēng)機(jī)情況下
出現(xiàn)故障時影響相關(guān)服務(wù)區(qū)人員和設(shè)備的正常工作，主備用
風(fēng)機(jī)的自動化切換能夠保證通風(fēng)系統(tǒng)不間斷工作。相對來說，
1.1 和1.2 條介紹的對流量與壓差進(jìn)行監(jiān)測，是對系統(tǒng)內(nèi)的流體
運(yùn)行直接監(jiān)測，真實反映設(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，是對風(fēng)機(jī)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測和
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，在自動控制主備用風(fēng)機(jī)切換時，選擇1.1 和1.2 條
的方案更為直接準(zhǔn)確。
2 溫度監(jiān)測與空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)自動控制
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 個溫度變送器，將采集到的進(jìn)風(fēng)
溫度信號傳送至系統(tǒng)控制柜PLC，當(dāng)?shù)陀谠O(shè)定值（10℃）時，
PLC 輸出指令啟動空調(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)溫度信號高于設(shè)定值（10℃）
時，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傳
送至系統(tǒng)控制柜PLC，當(dāng)?shù)陀谠O(shè)定值（10℃）時，同時確認(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，同時控制
盤會監(jiān)測該三通閥的位置反饋信號，將該反饋信號與給出的
控制指令進(jìn)行對比，如果反饋信號反饋三通閥開啟度小于控
制指令要求的開啟度80%，控制盤會發(fā)出公共報警信號并開
啟備用空調(diào)機(jī)組。當(dāng)高于設(shè)定值（27℃）時，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)
對房間加熱量。實現(xiàn)實時控制加熱量，維護(hù)房間溫度的同時，
控制過熱造成能源浪費。
2.3 冬季空調(diào)風(fēng)加熱量控制冗余監(jiān)測
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，該溫度變送器采集送風(fēng)溫度信號送至系統(tǒng)
控制柜PLC，PLC 將該信號與浮動設(shè)定點（浮動設(shè)定點由新
風(fēng)口溫度變送器傳送的信號經(jīng)過計算后設(shè)定，如新風(fēng)口溫度
為-42℃時，浮動設(shè)定點溫度計算值為+15.9℃，如新風(fēng)口溫
度為+10℃時，浮動設(shè)定點溫度計算值為+10℃）進(jìn)行對比，
如果該溫度低于浮動設(shè)定點，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 個位置設(shè)置的溫度變送器在溫度控制的同
時，PLC 通過其采集的信號，同時會對比設(shè)定點并在超出設(shè)
定點時進(jìn)行報警。PLC 會把變送器監(jiān)測到的房間溫度值并發(fā)
出高（27℃）/ 低（10℃）報警，監(jiān)測到的供風(fēng)溫度值并發(fā)出
低溫報警（如果溫度低于10℃），監(jiān)測新風(fēng)口溫度值。
通過對空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)不同部位溫度進(jìn)行監(jiān)測，實現(xiàn)對供
熱系統(tǒng)的啟?？刂?、流量精細(xì)控制，以及相應(yīng)報警、記錄，
大大提高系統(tǒng)運(yùn)行效率的同時，確保系統(tǒng)啟動及時，節(jié)能高效。
3 空調(diào)HTF耗能量計算
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計算
系統(tǒng)能量消耗。
系統(tǒng)能耗數(shù)據(jù)的累積，為將來的經(jīng)濟(jì)費用分析等提供數(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
為將來優(yōu)化或研發(fā)提供數(shù)據(jù)支持。
（下轉(zhuǎn)第30 頁）
摘 要：基于某國際油氣項目通風(fēng)系統(tǒng)的自動化控制，結(jié)合國內(nèi)常規(guī)海洋油氣開發(fā)項目中通風(fēng)系統(tǒng)的控制，介紹了通風(fēng)系
統(tǒng)通過對系統(tǒng)內(nèi)空氣流量、溫度、壓力等參數(shù)的監(jiān)測來實現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行自動控制的幾種控制方案，并探討這些自動控制方案的優(yōu)
勢以及在海洋油氣開發(fā)項目中未來發(fā)展趨勢。
關(guān)鍵詞：通風(fēng)系統(tǒng)；自動控制；空氣流量；空氣溫度
中圖分類號：TE54 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：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
作者簡介： 王成甲（1984—），男，遼寧大連人，工程師，主要從事
海洋石油平臺機(jī)械設(shè)計方面工作與研究。
萬方數(shù)據(jù)
石油工程化 工 設(shè) 計 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
安排專人定時對在線功圖進(jìn)行梳理，及時發(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，重點做好油井加藥和熱洗工作。
（1）強(qiáng)化培訓(xùn)，督促按計劃加藥。按時發(fā)放加藥計劃表，
并通過視頻、現(xiàn)場抽查等手段檢查執(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，及時提醒托管單位安排熱洗，重點
井現(xiàn)場監(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
堅持把每口井當(dāng)成一個精品工整抓，每修一口井，抓住
治理的機(jī)會。根據(jù)現(xiàn)場情況，摸清該井存在井筒矛盾，及時
對接，優(yōu)化下泵方案。
4.2 加大“三防”治理力度
針對元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
共計更換抽油桿21 272m，共計增下固體防蠟器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 年共計調(diào)小泵徑12 井次，下調(diào)參數(shù)4
井次，實行間開3 井次。
（4）頻繁上修井重點治理。針對元28區(qū)塊25口頻繁上修井，
作業(yè)區(qū)安排專人跟蹤落實，只要頻繁上修井上修，作業(yè)區(qū)人
員就要現(xiàn)場落實情況，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)場管理
5.1 實施“兩個三”的管理機(jī)制
為夯實元28 修井作業(yè)現(xiàn)場管理，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“兩個三”
管理機(jī)制，以此來保障修井作業(yè)高質(zhì)量完成。
（1）三級把關(guān)制度：駐井工—修井監(jiān)督—作業(yè)區(qū)技術(shù)員，
實行責(zé)任共同承擔(dān)，杜絕誤報錯報而導(dǎo)致上修的情況發(fā)生。
（2）三級監(jiān)督制度：①托管單位修井監(jiān)督對重點工序進(jìn)
行監(jiān)督；②托管單位技術(shù)員對頻繁上修井、新工藝、新技術(shù)
試驗井進(jìn)行全程監(jiān)督；③作業(yè)區(qū)專人對“關(guān)鍵井”、“頻繁上
修井”進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)督。
5.2 嚴(yán)抓修井方案執(zhí)行到位
針對修井作業(yè)中存在的“方案現(xiàn)場執(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)場監(jiān)督力度，重點工序全
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
井時率等方面均取得了較好的成績，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 月開始對該區(qū)塊實施精細(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年同期對比影響油量少212.27t，多收益52.2萬元。
2015—2017年元28區(qū)塊1—5月修井產(chǎn)量影響統(tǒng)計表
年/ 份1 月2 月3 月4 月5 月合計（t） 按油價折合（萬元）
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 萬元，預(yù)計2017 年節(jié)約修井成本128 萬元。
6.4 提高油井開井時率
與2015 年對比， 開井時率由96.1% 上升至97.1%。與
2016 年對比開井時率由91.5% 上升至97.1%。
參考文獻(xiàn)
[1] 吳學(xué)慶，油井清防蠟周期預(yù)測方法探討[M]. 廣東化工，2012，（16）.
[2] 劉新村，油井偏磨綜合治理技術(shù)應(yīng)用[M]. 中國化工貿(mào)易，2013，（4）.
[3] 鄭強(qiáng)，防垢劑注技術(shù)[M]. 油田化學(xué)，2008，（2）.
[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）
4 結(jié)束語
簡單介紹了通風(fēng)系統(tǒng)中，通過對系統(tǒng)內(nèi)空氣流量、溫度、
壓力等參數(shù)的監(jiān)測來實現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行自動控制的幾種控制方案。
并通過對方案的簡單分析，可以看出自動控制在海洋油氣領(lǐng)
域空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用是目前國際項目的主流設(shè)計方案，
具有明顯的功能和使用優(yōu)勢，是國內(nèi)同領(lǐng)域項目通風(fēng)系統(tǒng)控
制的未來發(fā)展趨勢。
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）
回收方案的特點，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)，為項目的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行
打下堅實基礎(chǔ)。本文對其他等級蒸汽或余熱回收利用方案選
擇均具有一定的參考價值。
參考文獻(xiàn)
[1] 陸耀慶. 實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊[M].（第二版）上冊、下冊. 北京：
中國建筑工業(yè)出版社，2007.

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