應(yīng)急發(fā)電機(jī)在海上無(wú)人平臺(tái)遠(yuǎn)程管理的實(shí)現(xiàn)方法

吳紅光

(中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057)

海上油氣田，正朝向數(shù)字化發(fā)展階段，當(dāng)前國(guó)外海上無(wú)人平臺(tái)[1]的普及率已經(jīng)非常高，國(guó)內(nèi)也正在摸索無(wú)人平臺(tái)的建設(shè)。井口平臺(tái)無(wú)人化后，人員不在平臺(tái)進(jìn)行值守，僅有維修保養(yǎng)作業(yè)時(shí)，再登臨平臺(tái)進(jìn)行作業(yè)。

應(yīng)急發(fā)電機(jī)作為井口平臺(tái)的關(guān)鍵設(shè)備，承擔(dān)應(yīng)急時(shí)設(shè)備電源供應(yīng)，以維持平臺(tái)應(yīng)急生產(chǎn)。本文通過(guò)改造實(shí)踐，來(lái)闡述應(yīng)急發(fā)電機(jī)在無(wú)人平臺(tái)的遠(yuǎn)程管理。

1 應(yīng)急發(fā)電機(jī)在有人平臺(tái)的運(yùn)用

1.1 應(yīng)急發(fā)電機(jī)的基本信息

某井口平臺(tái)的應(yīng)急發(fā)電機(jī)組采用的是康明斯斯坦福340 kW柴油發(fā)動(dòng)機(jī)組，即使用的是康明斯柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，配無(wú)錫斯坦福交流發(fā)電機(jī)，改發(fā)電機(jī)組能夠持續(xù)運(yùn)行18 h，額定輸出功率300 kW，功率因數(shù)為0.8，電壓是400 V 50 Hz，三相三線不接地，允許過(guò)載10%。

發(fā)電機(jī)由DSE5220控制模塊進(jìn)行控制，自動(dòng)根據(jù)市電信號(hào)或者外部遙控信號(hào)控制機(jī)組啟動(dòng)、運(yùn)行，能夠監(jiān)視機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，具有超速、低油壓、高水溫、三次啟動(dòng)失敗、停機(jī)失敗等的保護(hù)；自動(dòng)停機(jī)并維持備用狀態(tài)蓄電池，確保市電停機(jī)時(shí)能夠安全、快速投用[2]。

1.2 應(yīng)急發(fā)電機(jī)在有人平臺(tái)的管理

1.2.1 應(yīng)急發(fā)電機(jī)在有人平臺(tái)的作用

有人平臺(tái)供電方式，正常用電是中心平臺(tái)的透平發(fā)電機(jī)發(fā)電，通過(guò)海底電纜給有人井口平臺(tái)電網(wǎng)進(jìn)行供電。

應(yīng)急發(fā)電機(jī)在有人平臺(tái)中的作用主要有：

(1)應(yīng)急供電，當(dāng)中心平臺(tái)的電網(wǎng)掉電，應(yīng)急發(fā)電機(jī)在15 s內(nèi)啟動(dòng)，給井口平臺(tái)供電；

(2)井口平臺(tái)VCB等進(jìn)行檢修時(shí)，使用應(yīng)急發(fā)電機(jī)組進(jìn)行供電；

當(dāng)正常電和應(yīng)急發(fā)電機(jī)組都無(wú)法供電的情況下，使用UPS電源進(jìn)行供電。供電電路圖如1所示。

圖1 井口平臺(tái)供電圖

1.2.2 應(yīng)急發(fā)電機(jī)日常操作

應(yīng)急發(fā)電機(jī)管理包括測(cè)試工作和維保工作。

測(cè)試工作，是人員檢查在應(yīng)急發(fā)電機(jī)旁通過(guò)操作應(yīng)急發(fā)電機(jī)控制面板手動(dòng)啟動(dòng)應(yīng)急發(fā)電機(jī)，檢測(cè)應(yīng)急發(fā)電機(jī)是否能夠正常啟動(dòng)，啟動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)是否正常。這個(gè)工作執(zhí)行頻率是每周。

維保工作，是人員按照現(xiàn)場(chǎng)PM維保制度，對(duì)應(yīng)急發(fā)電機(jī)進(jìn)行檢查。工作執(zhí)行頻率是每月。

1.2.3 應(yīng)急發(fā)電機(jī)應(yīng)急操作

在有人平臺(tái)時(shí)，應(yīng)急操作分2種：

(1)VCB/ACB等開關(guān)設(shè)備檢修時(shí)，人員現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)啟動(dòng)應(yīng)急發(fā)電機(jī)，通過(guò)應(yīng)急母排帶載；維修結(jié)束后，停止應(yīng)急發(fā)電機(jī)，由正常母排帶載；

(2)當(dāng)中心平臺(tái)掉電時(shí)，應(yīng)急發(fā)電機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)，但中心平臺(tái)恢復(fù)供電時(shí)，必須人員操作控制面板按下停機(jī)按鈕將應(yīng)急發(fā)電機(jī)停止。

2 應(yīng)急發(fā)電機(jī)在無(wú)人平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)內(nèi)容

2.1 無(wú)人平臺(tái)特點(diǎn)

無(wú)人平臺(tái)，一般定義為無(wú)人駐守的井口平臺(tái)，正常生產(chǎn)時(shí)通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作，但需要人員定期上平臺(tái)進(jìn)行巡檢檢修作業(yè)，或者應(yīng)急登臨平臺(tái)進(jìn)行無(wú)人平臺(tái)自身關(guān)停后的恢復(fù)工作，但非本平臺(tái)自身關(guān)停的恢復(fù)則通過(guò)中心平臺(tái)進(jìn)行遠(yuǎn)程復(fù)位。

本井口平臺(tái)的定期巡檢檢修作業(yè)設(shè)置為1個(gè)月。

2.2 應(yīng)急發(fā)電機(jī)無(wú)人平臺(tái)管理內(nèi)容

根據(jù)有人平臺(tái)管理內(nèi)容，以及無(wú)人平臺(tái)1個(gè)月登臨平臺(tái)一次的要求，可以歸納如下：

(1)應(yīng)急發(fā)電機(jī)日常操作，每周測(cè)試工作需要遠(yuǎn)程執(zhí)行；

(2)應(yīng)急發(fā)電機(jī)應(yīng)急操作，中心平臺(tái)掉電后(即非本平臺(tái)自身關(guān)停)導(dǎo)致的無(wú)人井口平臺(tái)掉電，應(yīng)急發(fā)電機(jī)能夠在15秒后自動(dòng)啟動(dòng)，但需要遠(yuǎn)程停機(jī)，且當(dāng)應(yīng)急發(fā)電機(jī)沒有自動(dòng)啟動(dòng)的情況下也需要手動(dòng)遠(yuǎn)程啟機(jī)；

3 應(yīng)急發(fā)電機(jī)在無(wú)人井口平臺(tái)遠(yuǎn)程管理的實(shí)現(xiàn)

根據(jù)以上內(nèi)容，中心平臺(tái)要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理應(yīng)急發(fā)電機(jī)，必須滿足以下內(nèi)容：

(1)中心平臺(tái)與井口平臺(tái)的應(yīng)急發(fā)電機(jī)能夠通訊；

(2)中心平臺(tái)過(guò)程控制系統(tǒng)[3]即中控系統(tǒng)的操作界面能夠遠(yuǎn)程監(jiān)控井口平臺(tái)的應(yīng)急發(fā)電機(jī)。

3.1 中心平臺(tái)與井口平臺(tái)的應(yīng)急發(fā)電機(jī)通訊的建立

可以分為2部分實(shí)行，一是井口平臺(tái)中控系統(tǒng)與中心平臺(tái)中控系統(tǒng)的通訊，二是井口平臺(tái)中控系統(tǒng)與應(yīng)急發(fā)電機(jī)的通訊。

3.1.1 井口平臺(tái)中控系統(tǒng)與中心平臺(tái)中控系統(tǒng)的通訊

中心平臺(tái)使用的艾默生Delta V控制系統(tǒng)，井口平臺(tái)使用的也是艾默生Delta V控制系統(tǒng)，使用的是光纖通訊，滿足將井口平臺(tái)中控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)與中心平臺(tái)中控系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行交換，遠(yuǎn)程監(jiān)控需求。

3.1.2 井口平臺(tái)中控系統(tǒng)與應(yīng)急發(fā)電機(jī)的通訊的建立

應(yīng)急發(fā)電機(jī)與井口平臺(tái)Delta V中控系統(tǒng)理論上可以通過(guò)硬點(diǎn)通訊，也可以實(shí)現(xiàn)軟點(diǎn)通訊。

硬點(diǎn)通訊的建立：經(jīng)過(guò)查看應(yīng)急發(fā)電機(jī)電氣控制回路，應(yīng)急發(fā)電機(jī)的停機(jī)功能實(shí)現(xiàn)，僅有應(yīng)急停機(jī)，且停機(jī)后僅能夠在控制面板停機(jī)。因此，通過(guò)硬點(diǎn)連接無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能。

軟點(diǎn)通訊的建立：通過(guò)查找應(yīng)急發(fā)電機(jī)的通訊手冊(cè)，應(yīng)急發(fā)電機(jī)有通訊功能，是MODBUS RTU[4]通訊，可以采用RS485或RS232等通訊方式與Delta V中控系統(tǒng)進(jìn)行連接。通訊設(shè)備(DSE Model 5220與DeltaV Series2[5])連接方式如下表1所示。

表1 通訊設(shè)備連接方式

3.2 中心平臺(tái)中控系統(tǒng)的操作界面能夠遠(yuǎn)程監(jiān)控井口平臺(tái)的應(yīng)急發(fā)電機(jī)

由于中心平臺(tái)中控系統(tǒng)與井口平臺(tái)中控系統(tǒng)都是Delta V系統(tǒng)，能夠通過(guò)遠(yuǎn)程桌面方式實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。因此，主要是實(shí)現(xiàn)應(yīng)急發(fā)電機(jī)的數(shù)據(jù)能夠傳到井口平臺(tái)控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。

3.2.1 端口組態(tài)

確認(rèn)中控系統(tǒng)卡件燈亮?xí)r，進(jìn)行中控系統(tǒng)通訊卡件端口組態(tài)，按照通訊手冊(cè)，組態(tài)如表2所示。

表2 RS485通訊接口組態(tài)

3.2.2 通訊數(shù)據(jù)建立

為滿足遠(yuǎn)程啟停和狀態(tài)監(jiān)測(cè)需求，需要建立模擬量和數(shù)字量的寄存器，以滿足無(wú)人井口平臺(tái)的日常操作和應(yīng)急操作的功能。

(1)應(yīng)急發(fā)電機(jī)中控遠(yuǎn)程啟停機(jī)功能

通過(guò)查找應(yīng)急發(fā)電機(jī)通訊手冊(cè)，利用應(yīng)急發(fā)電機(jī)系統(tǒng)控制鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制應(yīng)急發(fā)電機(jī)。然而，需要注意數(shù)據(jù)位必須選擇32 bits。

表3 應(yīng)急發(fā)電機(jī)系統(tǒng)控制關(guān)鍵字

(2)應(yīng)急發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能

通過(guò)查找應(yīng)急發(fā)電機(jī)通訊手冊(cè)，利用基本儀表信息功能，可以讀取應(yīng)急發(fā)電機(jī)相關(guān)信息。應(yīng)急發(fā)電機(jī)啟動(dòng)后，可以監(jiān)測(cè)電池電壓、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、發(fā)電機(jī)頻率、發(fā)電機(jī)單相電壓等數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)位為16位。

表4 運(yùn)行狀態(tài)清單

3.2.3 畫面組態(tài)的建立

引入數(shù)據(jù)后，需要將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為工程量。如電池電壓，0～999.9數(shù)值，轉(zhuǎn)換為0～40 VDC，當(dāng)讀入數(shù)值為500.0，則當(dāng)前顯示為20 VDC模擬量數(shù)據(jù)。所有數(shù)據(jù)都需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

并且引入到畫面進(jìn)行顯示。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文通過(guò)闡述從應(yīng)急發(fā)電機(jī)與井口平臺(tái)的中控系統(tǒng)通訊，以及與中心平臺(tái)的通訊的可行性出發(fā)，通過(guò)實(shí)踐，證明應(yīng)急發(fā)電機(jī)在無(wú)人化井口平臺(tái)可行性。以此進(jìn)行擴(kuò)展，拋磚引玉，為其他設(shè)備的在無(wú)人平臺(tái)的遠(yuǎn)程監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)提供思路，為井口平臺(tái)無(wú)人化項(xiàng)目推進(jìn)提供了依據(jù)。