海上油氣田火災(zāi)尋址盤國產(chǎn)化

李久成，蘇佳杰，劉志強(qiáng)

(渤海石油管理局(有限天津分公司)渤南作業(yè)公司 天津300452)

海上油氣田火災(zāi)盤多為 KIDDE公司生產(chǎn)的PEGAsysML型可尋址型火災(zāi)報警控制盤，該火災(zāi)尋址盤在海上油氣田自投運(yùn)使用至今已有十多年，隨著年限的增加，故障率不斷增加，誤報現(xiàn)象時有發(fā)生，極大地增加了操作和維修人員的工作量。

由于年代過久，目前廠家已停止提供維修服務(wù)以及相關(guān)備件，這將影響整個系統(tǒng)運(yùn)行的連續(xù)性和可靠性，存在極大的安全隱患和風(fēng)險，一旦核心設(shè)備(如控制器、通訊模塊)出現(xiàn)故障，無備件可供更換，整個火災(zāi)尋址盤將無法使用，因此急需對火災(zāi)尋址盤進(jìn)行升級。

1 項(xiàng)目實(shí)施的可行性研究

1.1 海上油氣田火災(zāi)尋址盤國產(chǎn)化的必要性

進(jìn)口火災(zāi)尋址盤雖然性能先進(jìn)，但由于專業(yè)性強(qiáng)，其備件必須從國外進(jìn)口，而進(jìn)口備件的手續(xù)繁雜，如果供貨渠道不暢，交貨周期將會延長。因此，如果設(shè)備故障而沒有備件，需要臨時采辦備件，會延長設(shè)備的維修時間，使設(shè)備長時間不能正常運(yùn)行，給安全生產(chǎn)帶來極大的影響。如果大量庫存?zhèn)浼?，進(jìn)口備件價格昂貴，無形中增加了平臺的庫存成本。同時進(jìn)口火災(zāi)盤廠家進(jìn)行維修服務(wù)的費(fèi)用較高?；谝陨显颍斐闪诉M(jìn)口火災(zāi)尋址盤高維護(hù)成本和影響正常使用的問題。

1.2 海上油氣田火災(zāi)尋址盤國產(chǎn)化原則和規(guī)范

為保證油氣田火災(zāi)尋址盤國產(chǎn)化的順利進(jìn)行，滿足海上工作環(huán)境的需要和相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，特制訂火災(zāi)尋址盤國產(chǎn)化的相關(guān)原則和標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.1 油氣田火災(zāi)尋址盤國產(chǎn)化的原則

國產(chǎn)化設(shè)備各項(xiàng)(實(shí)際)性能指標(biāo)原則上不能低于原進(jìn)口設(shè)備的各項(xiàng)指標(biāo)，要求對照原設(shè)備的材料防爆等級、防護(hù)等級等，在考慮經(jīng)濟(jì)性的前提下按國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)整體更換，保證原整體設(shè)備性能不變。但在安裝尺寸、型號等方面應(yīng)盡量采用現(xiàn)行的、適合本行業(yè)及本裝置的國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.2 油氣田火災(zāi)尋址盤國產(chǎn)化參考的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

主要參考標(biāo)準(zhǔn)有：IEC 61508《電氣/電子/可編程電子安全系統(tǒng)的功能安全》、GB3836.1—2000《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備的要求》、GB4717—2005《火災(zāi)報警控制器》、GB/Z 24978—2010《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)性能評價》。

2 項(xiàng)目的方案制定與實(shí)施

2.1 國產(chǎn)火災(zāi)尋址盤簡介

海上油氣田大多采用的是 LD128EH(M)新型火災(zāi)報警控制器(聯(lián)動型)，此火災(zāi)報警控制器是智能化的二總線火災(zāi)自動報警設(shè)備，采用中文液晶顯示，集報警及聯(lián)動控制于一體，分 2個探測回路，最大地址點(diǎn)數(shù)為512點(diǎn)，配備了8路繼電器有源輸出和2路無源輸出接點(diǎn)。

本設(shè)備具備1路CAN總線接口，總線通訊穩(wěn)定可靠，可以與其他外部設(shè)備進(jìn)行通訊。采用 LD6900系列通訊轉(zhuǎn)化模塊，可具有 RS232、RS485等其他通訊接口(圖1)。

圖1 國產(chǎn)化的火災(zāi)尋址盤Fig.1 Localized fire addressing panel

2.2 項(xiàng)目的實(shí)施

為保障火災(zāi)尋址盤在最短時間內(nèi)完成升級，盡量減少由于火災(zāi)尋址盤更換對平臺安全生產(chǎn)的影響，前期對改造方案反復(fù)進(jìn)行了優(yōu)化，在做好充分的前期準(zhǔn)備后，開始火災(zāi)尋址盤的更換工作。

①根據(jù)地址表對各個新探頭進(jìn)行編址，共有30個探頭(包括SD、HD)、14個手報站(圖2)。

②為節(jié)約更換時間，現(xiàn)場先期完成了整個火災(zāi)尋址盤的組裝和調(diào)試工作，舊尋址盤拆除后，新尋址盤整體安裝到位后立即進(jìn)行調(diào)試。

③查看圖紙，確認(rèn)線路，將原有Loop1、Loop2進(jìn)行斷電，做好標(biāo)記和校線工作，并完成舊探頭的拆除和新探頭的安裝工作。

圖2 回路總線圖Fig.2 General circuit diagram

④在手動報警站內(nèi)信號轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行更換過程中，由于新式火災(zāi)尋址盤與更換后的信號轉(zhuǎn)換模塊不兼容，為盡快解決此問題，通過與廠家技術(shù)人員合作研究和試驗(yàn)，最終通過對信號轉(zhuǎn)換模塊的自主改造，使其兼容了新火災(zāi)尋址盤，保證手動報警站的正常使用。

⑤確認(rèn)因果邏輯。經(jīng)查實(shí)舊尋址盤斷電后不會造成關(guān)斷，于是對舊尋址盤進(jìn)行整體斷電和拆除工作，完成新尋址盤的安裝工作及控制回路與尋址盤的接線，系統(tǒng)上電后，各項(xiàng)參數(shù)顯示正常，為系統(tǒng)調(diào)試工作做好了充分準(zhǔn)備。

⑥組態(tài)火災(zāi)尋址盤與中控 PLC間的通信。LD128EH(M)新型火災(zāi)報警控制器的通信方式支持232和 485兩種通信方式。油氣田采用的則為美國Woodhead網(wǎng)絡(luò)通信卡，屬于第三方通信卡，因此在通信時需要第三方配置軟件。我們使用 RS485通信方式，通過 modbus通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)了火災(zāi)尋址盤與PLC間的通信，使同一時間多條報警能夠同時傳輸，保證了系統(tǒng)的實(shí)時性。

原火氣系統(tǒng)的SD、HD以及MA的編碼方式為：每個探頭一共有 RY1、RY2、RY3、RY4、MP03、MP04 6個觸發(fā)邏輯進(jìn)行控制。由于其控制方式是二進(jìn)制編碼控制(例如第一個探頭或手報站編號為 000001，對應(yīng)變量RY1為常開點(diǎn)，其余皆為常閉點(diǎn)，這樣當(dāng)探頭報警時就會通過相應(yīng)的編碼確定其區(qū)域，以此類推，第二個探頭或手報站編號為 000010，這樣就可以實(shí)現(xiàn)對所有探頭或手報站的控制)，存在同一時間能傳送一個探頭報警信息的弊端，因此實(shí)時性較差。

對于現(xiàn)有的火氣系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上可以支持 6路脈沖輸出，但是考慮到系統(tǒng)穩(wěn)定性，為避免在報警傳送過程中出現(xiàn)混亂，而采用 Modbus通信將巡檢信息直接上傳至 PLC。此種通信方式，可以實(shí)現(xiàn)同一時間傳送多條報警信息的功能，滿足系統(tǒng)報警實(shí)時性的要求。為了不做大的修改，直接將所讀取的地址信息并至原程序段上來確?？刂七壿嫷膶?shí)現(xiàn)。

⑦系統(tǒng)調(diào)制。火災(zāi)尋址盤與中控通訊連接后，進(jìn)行測試。在現(xiàn)場用專用工具對感煙、感溫探測器逐一進(jìn)行報警測試，觀察尋址盤和中控報警信息，對應(yīng)現(xiàn)場探頭與火災(zāi)盤和中控的地址相對一致。對于手動報警站測試，為避免造成關(guān)斷，首先在火災(zāi)盤上給予中控模擬信號，火災(zāi)盤與中控的地址一一對應(yīng)，然后將火災(zāi)盤與中控的通信斷開，在現(xiàn)場對手動報警站發(fā)出報警信號，再對應(yīng)現(xiàn)場手動報警站與火災(zāi)盤的地址，通過這種方式將中控、火災(zāi)盤、現(xiàn)場地址一一對應(yīng)，通過程序?qū)馂?zāi)尋址盤產(chǎn)生報警后所引發(fā)的關(guān)斷信號進(jìn)行監(jiān)控，火災(zāi)盤報警后引起的關(guān)斷信號正常準(zhǔn)確。

3 項(xiàng)目的實(shí)施效果與經(jīng)濟(jì)效益

國產(chǎn)化后的火災(zāi)尋址盤已經(jīng)投入使用4個多月，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，探頭靈敏度高，報警信息準(zhǔn)確，并通過了 CCS的現(xiàn)場認(rèn)證。通過實(shí)踐證明，海上氣油田火災(zāi)尋址盤的成功國產(chǎn)化給操作人員帶來了方便，簡潔明晰的中文系統(tǒng)，易于上手，同時中文報警信息和故障信息方便了工作人員的日常維護(hù)和故障排查。

海上油氣田火災(zāi)尋址盤的國產(chǎn)化得到較大收獲。其一，國產(chǎn)火災(zāi)尋址盤的供貨渠道比較方便，相關(guān)備件的采購也不再“一件難求”，避免了國外技術(shù)的掣肘，同時降低了備件成本和后期的維護(hù)成本；其二，海上油氣田火災(zāi)盤改造工程相比升級為進(jìn)口產(chǎn)品節(jié)約了大量費(fèi)用；其三，作為渤海地區(qū)海上第一個實(shí)現(xiàn)火災(zāi)尋址盤國產(chǎn)化的油氣田，為其他油氣田以及類似項(xiàng)目提供了良好的借鑒。