油氣田儀表及控制系統(tǒng)工程設(shè)計淺析

白彬

（大慶油田設(shè)計院有限公司儀表電信室，黑龍江 大慶 163712）

1 可研究的設(shè)計

使用方框圖，表格和文字等來概述設(shè)備和控制系統(tǒng)的清晰設(shè)計思路以及有效投資的規(guī)模。通常，應(yīng)根據(jù)油氣田的規(guī)模，工藝的技術(shù)，相關(guān)標準和規(guī)范以及用戶的操作和管理要求，提出兩個到三個的設(shè)計方案。然后在比較了技術(shù)、可靠性、投資和安全性之后，得出一個實施方案。最重要的設(shè)計要點是：第一，根據(jù)各種設(shè)計方案，了解設(shè)計的范圍和工作分工，并明確現(xiàn)場測控設(shè)備使用的技術(shù)，現(xiàn)場測點和控制點的規(guī)模和自動化程度，然后規(guī)劃中央控制室、儀器服務(wù)室的功能和程度，以及儀器室的設(shè)置方法；第二，確定國內(nèi)外儀器儀表和控制系統(tǒng)的范圍，明確儀表和控制系統(tǒng)的選擇原則，然后提供關(guān)于測量儀表的技術(shù)數(shù)據(jù)要求，還需要提供關(guān)鍵儀表和控制系統(tǒng)技術(shù)量，設(shè)計文件主要是手冊、關(guān)鍵技術(shù)量、投資預(yù)算和圖紙。

2 初步的設(shè)計

按照主管關(guān)于可行性研究計劃草案的批準報告和技術(shù)草案的基本數(shù)據(jù)，根據(jù)《石油天然氣工程初步設(shè)計內(nèi)容規(guī)范》創(chuàng)建初步設(shè)計文檔，為主管和用戶提供的設(shè)計方案是高度實用、可靠的、安全和經(jīng)濟合理的儀表和控制系統(tǒng)。設(shè)計方案的要點包括：第一，設(shè)計的范圍、設(shè)計原理、分工設(shè)計、主要儀表和控制系統(tǒng)選擇原則的明確，儀表和控制系統(tǒng)配置的說明，中央控制室、儀表工作室和儀表設(shè)備室的設(shè)置方法的確定；第二，確定工藝和設(shè)備有關(guān)的控制要求，以及了解設(shè)備的測量和控制點和工藝過程之間的關(guān)系；第三，說明書的撰寫，計算出儀表和安裝材料的規(guī)格以及數(shù)量，確定控制系統(tǒng)的配置要求以及規(guī)模，并創(chuàng)建相關(guān)圖紙，符合《石油天然氣工程初步設(shè)計內(nèi)容規(guī)范》的要求；第四，執(zhí)行驗證和用戶審查的各個階段，以獲得最后的批準。設(shè)計文件主要包括說明、設(shè)備清單、材料清單、投資報價和圖紙。

3 施工圖的設(shè)計

為了滿足儀表，控制系統(tǒng)和安裝材料的采購，儀表和控制系統(tǒng)的建造和安裝，設(shè)備的調(diào)試以及制造和設(shè)計的要求，并按照主管當(dāng)局對預(yù)計劃和技術(shù)設(shè)計數(shù)據(jù)的批準報告創(chuàng)建設(shè)計文檔。設(shè)計的要點主要如下：第一，需要確保工藝特殊設(shè)計材料中的儀表要求，并確保儀表設(shè)備和控制系統(tǒng)的選取，安裝和運行是滿足工藝運行和生產(chǎn)控制的要求；第二，了解與各專業(yè)和防滑安裝設(shè)備制造商的設(shè)計界面，并與他們配合完成該過程的自動流程圖的設(shè)計；第三，準備設(shè)備的數(shù)據(jù)表和控制系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)格說明書，仔細閱讀并修改投標人提供的技術(shù)文檔，以滿足設(shè)計和采購要求；第四，設(shè)計圖紙必須達到施工設(shè)計的要求，并且滿足安裝，操作和維護要求。設(shè)計文件包括工程圖目錄、說明、設(shè)備清單、材料清單、工程圖、設(shè)備技術(shù)規(guī)格以及專業(yè)設(shè)計接口的條件清單。

4 現(xiàn)場服務(wù)

4.1 現(xiàn)場的施工服務(wù)

現(xiàn)場施工需要注意的服務(wù)要點有以下幾點：第一，需要給施工人員講解儀表設(shè)備和控制系統(tǒng)的內(nèi)容，技術(shù)的特點和一些需要注意的事項，使施工人員能夠充分理解施工思路和意圖；第二，施工，監(jiān)測，操作，維護，現(xiàn)場技術(shù)服務(wù)人員與儀表制造商密切合作，了解項目進度以及施工安排，并事先審查施工圖和文件等；第三，每天檢查現(xiàn)場的施工狀況，注意與施工現(xiàn)場不符或不科學(xué)的施工圖和文件，如發(fā)現(xiàn)應(yīng)該及時修改，并以施工變更說明或施工函電的形式及時聯(lián)系進行設(shè)計變更；第四，仔細檢查所有到貨儀表設(shè)備的一些數(shù)據(jù)，如技術(shù)規(guī)格，安裝的尺寸大小和接口規(guī)格是否與設(shè)計相符，并提供安裝位置，安裝方向，儀表高度的安裝以及工藝管線與設(shè)備之間的接口等信息。檢查操作平臺和儀表設(shè)備安裝材料的規(guī)格，如果有任何問題，需要及時與供應(yīng)商、儀表設(shè)備和過程制造商聯(lián)系，并及時更改設(shè)計以進一步驗證儀表設(shè)備和工藝設(shè)備之間的匹配；第五，仔細保存施工記錄，例如圖紙和文件的變更、交付設(shè)備的實際手冊、安裝材料的相關(guān)數(shù)據(jù)、儀表設(shè)備安裝過程以及相關(guān)地點的照片。

4.2 現(xiàn)場的投產(chǎn)服務(wù)

現(xiàn)場的投產(chǎn)服務(wù)主要包括以下幾點：第一，介紹儀表設(shè)備測量控制點與測試儀工藝過程操作之間的關(guān)系，并與監(jiān)督人員、操作員、維護人員，設(shè)備制造商的現(xiàn)場工程師以及過程設(shè)計者和控制系統(tǒng)（DCSPLCESD）軟件編程的檢測和控制方案確認是否正確；第二，打開儀表設(shè)備和控制系統(tǒng)的電源時，DCS 將顯示相關(guān)的流程圖，所有的參數(shù)均應(yīng)顯示相關(guān)數(shù)據(jù)或警報狀態(tài)，某些溫度參數(shù)應(yīng)該顯示出被測管道或設(shè)備的溫度；第三，根據(jù)工藝過程操作的要求確定控制回路的操作模式，DCS 使用手動輸出來提供0%、50%和100%控制閥打開信號，需要注意控制閥在現(xiàn)場的打開位置，以滿足操作要求，必須有開閥和關(guān)閥用于打開和關(guān)閉閥門，將閥門位置信號報告給DCS，并且狀態(tài)會顯示在屏幕上；第四，如果在工藝設(shè)備的壓力測試或試運行期間滿足設(shè)備的操作條件，則可以一起測試和操作設(shè)備，重視檢查設(shè)備的讀取和輸出精度，并注意控制系統(tǒng)（DCS 或ESD）的屏幕顯示以及參數(shù)變化的趨勢，為工藝壓力測試或測試執(zhí)行提供正確的數(shù)據(jù)；第五，在正式運行開始時，壓力、溫度、流量和液位等參數(shù)都會隨時間推移而發(fā)生變化，與設(shè)計人員聯(lián)系，以確保相關(guān)參數(shù)在設(shè)計區(qū)域內(nèi)更改或者更改趨勢是否正確，并確保顯示和實際位置一致，動態(tài)顯示DCS 過程屏幕，DCS 手動控制閥門開度，相應(yīng)的過程參數(shù)會發(fā)生變化，并且流量的累積值會逐漸增加；第六，在操作的初始階段，如果出現(xiàn)重大偏差，則需要采取緊急措施，設(shè)計者應(yīng)向負責(zé)人解釋有關(guān)記錄和控制計劃；第七，操作設(shè)備運行時，需要特別注意各種運行設(shè)備的讀數(shù)，然后進行記錄，分析解決方案和建議解決方案中的測量和控制過程參數(shù)出錯的原因，并提出解決措施；第八，運行72小時后，工廠經(jīng)理通過儀表設(shè)備控制系統(tǒng)調(diào)整過程的運行狀態(tài)，獲取生產(chǎn)信息和數(shù)據(jù)，并驗證工藝設(shè)備的性能；第九，參與設(shè)計的工作人員必須仔細確認試運行測量儀表設(shè)備以及控制閥能夠適應(yīng)新的工作條件，根據(jù)操作步驟更改相應(yīng)的儀表設(shè)備范圍和DCS 配置設(shè)置，并在試運行后繼續(xù)觀察操作。

5 結(jié)語

技術(shù)總結(jié)需要做到以下幾點：第一，了解儀表設(shè)備和控制系統(tǒng)是否滿足生產(chǎn)運行管理的要求，測量和控制參數(shù)是否充分反映了工藝過程的運行，鋇0值是否準確可靠，分析與工藝過程產(chǎn)生相關(guān)問題的原因；第二，分析錯誤環(huán)節(jié)，以了解儀表設(shè)備選擇類型，材料選擇以及相關(guān)的專用接口是否正確，并提出避免錯誤的措施；第三，分析材料規(guī)格和數(shù)量是否正確，分析短缺的原因，并提出防止材料泄漏、錯誤和掉落的措施；第四，整理全套專業(yè)施工文件，包括施工文件、施工記錄文件、圖紙修訂、施工變更單，與有關(guān)部門負責(zé)人確認文件以及記錄整個項目過程中的經(jīng)驗。油氣田系統(tǒng)的實際操作是測試儀表和控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)級別的唯一標準，儀表和控制系統(tǒng)設(shè)計者需要考慮現(xiàn)場技術(shù)服務(wù)水平和技術(shù)概述，來減小理論設(shè)計和實際操作之間的誤差，此過程也是提高設(shè)計水平的過程。

引進部分國外的技術(shù)，然后結(jié)合國內(nèi)的技術(shù)以及條件，采用自主設(shè)計性質(zhì)，獨立整合，獨立項目管理和建設(shè)，國內(nèi)石化自動化設(shè)計和建設(shè)技術(shù)技能在商業(yè)規(guī)模上提高自主煉油項目的水平，目標明確的實施，分析、研究、開發(fā)和開創(chuàng)新的工程路線。還需要考慮到差異化的問題，不盲目崇拜外國人，不盲目使用外國技術(shù)，在引進和學(xué)習(xí)外國技術(shù)時，不僅要信任他人，而且要信任自己，不忘記自己的發(fā)展，需要強調(diào)的是理解、引進和吸收外國先進技術(shù)、標準和法規(guī)具有特定的背景，例如“經(jīng)濟壁壘”“技術(shù)壁壘”“資格壁壘”和“認證壁壘”。石油化工廠的規(guī)劃、建設(shè)和運營必須把安全放在第一位，除了考慮平常正常的狀況外，還必須考慮到異常狀況，把國家利益和工廠安全的預(yù)防意識放在首要。