文昌FPSO仪表培训手册
6 概述
文昌19-1/15-1/14-3/8-3油田位于南中国海海域，距离中华人民共和国
海南省文昌市148～185km左右。该油田包括新建5座井口平台（14-3WHPA/15-1WHPA/19-1WHPA/19-1WHPB/8-3 WHPA），1艘10万吨级的浮
式生产储油轮（FPSO）。
文昌19-1/15-1/14-3/8-3油田的控制系统分为六部分，分别放在FPSO和五个井口平台上。井口平台的控制系统各自独立，但又通过光纤进行通讯，其他平台的光纤都直接或间接地与19-1WHPA的SDH（SYNCHRONIZATION DIGITAL HIERARCHY）连接。FPSO的控制系统通过海底复合电缆的光纤与19-1WHPA的SDH 连接，从而与五个井口平台上的控制系统实现双向通信。
文昌FPSO的船体和上部模块采用了共用一套控制系统的设计。即在位于船体的中控室内，设置了中央控制系统。它包括过程控制系统（PCS）、应急关断系统（ESD）和火气探测（F&G）系统。这三套控制系统物理上完全独立，并通过系统集成的手段设计成一个整体，实现分散控制，集中管理的目的。 张哲源
文昌FPSO的现场仪表采用了FF总线仪表与普通HART仪表相结合设计方案，通过这样的仪表组合方式，既保证了紧急关断系统可靠性和可用性的要求；同时采用总线仪表减少了仪表电缆的用量，能使中控系统获得更多的仪表信息。 6.1.1中控系统的组成
6.1.1.1过程控制系统（PCS）
文昌FPSO的过程控制系统（PCS）包括上部模块的工艺流程控制和船体的船舱控制系统。船体现场仪表（如：液位、压力等仪表）、泵的启停、风机的遥控、阀门的遥控、马达的连锁启停等控制与船上部模块的工艺流程控制一起考虑，共用一套过程控制系统完成控制功能。船体上的货油、压载、扫舱、洗舱和上部模块上原油外输计量、惰气等系统的控制系统都采用专用的控制盘，通过串行通讯接口（MODBUS RS485）接入过程控制系统（PCS）。
文昌FPSO的PCS支持现场总线（FIELDBUS）和HART通讯协议，在油气生产
的工艺流程中采用了FF（FOUNDATION FIELDBUS）总线仪表进行数据采集、监测及控制；而对于公用辅助系统，例如：公用气、氮气、热介质锅炉等系统采用了普通的HART仪表进行数据的采集、监测及控制。过程控制系统的CPU模块、电源模块、通讯模块和数据通信总线等均采用了1:1冗余，从而减少了由于局部故障而导致整个系统瘫痪的可能性。
6.1.1.2 紧急关断系统（ESD）
文昌FPSO紧急关断系统的设计贯彻了“系统应为故障安全型”的基本原则，安全级别根据ISA-S84.01《Application of Safety Instrumented Systems for the Process Industries》规范的有关规定来确定。即某一级别关断不能引起较高级别的关断，只能启动本级和所有较低级别的关断。紧急关断发生后，操作人员只有在确认故障排除后才能手动复位。FPSO应急关断系统的分级应与DPP 的关断级别统一考虑，相关的高级别关断要实现连锁功能。
文昌FPSO的紧急关断系统分为四级：莫里森公式
y ESD 1级关断为弃船关断。该级关断级别最高，只能由油田总监或指定专人手动启动。启动后，FPSO上部设备除应急支持系统延时关断外全 部关停。ESD 1级手动按钮分别设在FPSO的控制室、驾驶室、救生艇
登船处、直升机坪等处，且有明显的标志或警告牌。
y ESD 2级关断为火气关断。该级关断由FPSO火灾或可燃气体严重泄漏引起。它可由操作员观察到火情后手动启动，也可由火气控制逻辑自动
启动。该级关断除执行本级关断的特殊功能外，还将引起ESD 3、4级
关断。
y ESD 3级关断为生产关断。该级关断由生产系统的重要环节故障引起，可手动或自动启动，关断全部的生产设备并引起ESD 4级关断。
y ESD 4级关断为单元关断。由单个设备故障引起的关断。此关断只关断故障设备，而不影响其它设备的正常操作。ESD 4级关断可手动和自动
启动。
在控制室内设有FPSO的ESD1、2、3、4级关断的手动启动按钮和手动复位开关，ESD4级关断的手动启动和复位开关通过工作站的键盘实现。
详细的逻辑关系见系统框图以及因果图：
DWG-FPSO-IN-1010、DWG-FPSO-IN-1011。
6.1.1.3 火气探测系统（F&GS）
火气探测系统的主要功能是为了及时、准确地探测到可能或已经发生的可燃气体泄漏事故和火情，并能对意外危险火源进行报警。在危险情况下，可以通过手动和自动两种方式启动船上的消防系统，以保护油轮上人员和设施的安全。火气探测系统由监控系统、现场火气探测设备和报警设备组成。它与
消防系统、应急关断系统、广播（PAGA）系统和加热通风（HVAC）系统都有相应的信号接口。火气探测系统的控制逻辑及操作、显示功能由安装于中控室内的火气控制盘来实现。可燃气体泄漏、按表决逻辑自动启动和手动启动报警、CO
消防系统、自动/
2
手动执行火气状态应急关断逻辑、故障容错及对网络、现场探测设备和系统进行诊断的功能。此外，F&G系统还应具备对系统本身、现场探测设备、报警和消防系统的定期测试的功能。
现场火气探测、报警设备包括火焰探测器、热探测器，烟探测器、可燃气体
释放站、蜂鸣报警器、FPSO状态灯等。各种探测探测器、手动报警站、手动CO
2
器根据现场生产设备情况的异同，进行合理布置：
y生产区：设置可燃气体探测器、火焰探测器和手动报警站
y公用区：设置可燃气体探测器、火焰探测器和手动报警站
y控制室和电气设备间：设置热探测器、烟探测器和手动报警站。
y电池间：设置热探测器、氢气浓度探测器。9岁学生纠错奥赛名题
y生活楼：设置可燃气体探测器、烟探测器、热探测器和手动火灾报警站。
此外，在生活楼值班室设置就地火气控制盘，对生活楼的火气和安全进
行监控，将状态信息通过串行通信传到中控室的平台火气探测系统，并
接收来自平台火气探测系统的控制信号。
在人员较集中的处所及重要场所要设置FPSO状态灯，在中控室内不但要设置本FPSO的平台状态灯，以便相互了解平台状况。
火气探测系统可启动井口平台广播系统的报警发生器，根据不同情况以不同音频通过PA广播系统向全油轮发出火灾事故报警。
具体探头布置见上部工艺模块的探头布置图:DWG-FPSO-IN-1021
火气系统与其他相关系统的接口：
（1）与PAGA系统的接口
库伦效率当有弃平台、火灾、气体泄漏时，中控系统会把信号传给PA系统，使PA 系统发出特定的广播。
当生产系统发生报警时，中控系统会把信号传给PAGA系统，使PAGA系统发出特定的广播报警信号。
（2）与HVAC的接口
可以停掉所有的空调、风机，关掉所有的风闸
（3）与MCC的接口
从中控可以紧急关断MCC的开关。
6.1.2中控系统的功能
控制系统对文昌FPSO的船体设施和上部设施的生产及安全状况进行监控和管理。并主要具备以下基本功能：
y动态实时显示生产流程、主要工艺过程参数及设备运行状态。
y对FPSO的整个生产过程进行监控。
y对异常工况进行声光报警，保护人员和设备的安全。
y可在线设定、修改工艺参数。
y具有手动操作功能并可实现手动/自动操作的无扰动切换。
y可以实时记录、存储和打印相关工艺参数、设备运行状态和报警关断事件。
y定期打印生产报表。
y系统自诊断功能。
y自动/手动执行应急关断逻辑（ESD）。
y监控FPSO上所有设备，例如：货油和压载监控系统，船用消防站，外输计量等系统的工作状况。
平原往事小说y动态显示FPSO的火气探测系统及消防系统状态，以声光形式对异常状态进行报警，并可自动/手动执行火气状态控制逻辑。
y通过海底复合电缆（光缆）实现FPSO控制系统与井口平台控制系统的双向通讯。
6.1.3中控系统的硬件配置
吹填工程
FPSO控制系统硬件配置包括：过程控制系统、应急关断系统和火气探测系统各一套；工作站8台；打印机3台。基于FPSO上调节回路较多和控制较为复杂，过程控制系统采用集成现场总线（FCS）技术及传统DCS技术于一体的最新型控制系统。上部模块数据采集采用远程I/O柜。文昌FPSO的6个（PCS和ESD 各3个）远程I/O柜分布于上部模块工艺模块I右舷，燃料气模块右舷以及主发电站模块的MCC房间内，用于PCS系统的远程控制和ESD系统的远程控制。火气探测系统将船体设施和上部工艺模块的火气探测统一考虑，设计为一体。过程控制系统完成对FPSO上所有重要参数和工作状态监控，同时还和其它主要设备进行通讯。ESD和F&G系统实现对油轮上所有设备和人员的安全保护。
为保证人员与设备的安全，应急关断系统采用满足经HAZOP分析（基本设计完成）所确定的SIL安全级别的安全仪表系统(SIS)，系统的CPU、电源模块、通讯模块、数据通讯总线和所有I/O卡件至少应采用1：1冗余的配置。
火气监视系统（FGS）应采用专用的火气控制中心系统。其中应配置1:1冗余的CPU、电源模块、通讯模块、数据通讯总线和所有I/O卡件。F&G系统要满足NFPA。
FPSO上部模块控制系统的结构图见： DWG-FPSO-IN-1001。
6.2现场仪表
6.2.1压力类仪表
6.2.1.1压力表
1、结构原理
压力表用于检测管线和设备上的压力，在现场可以快速直接的读出管线和设备上的压力。当测量介质的压力作用于隔膜，则隔膜产生变形，压缩压力仪表测压系统的密封液，使其形成P—△P的压力。当隔膜的刚性足够小时，压力表测压系统形成的压力就近于测量介质的压力。
波纹管压力表机构如下所示：
豫公网安备41160202000603
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