德国银杉蓄电池，银杉电池，DETA蓄电池海洋平台UPS系统

海洋平台UPS系统 第1篇 关键词：DAQ数据采集器,拖链,弯曲半径 海洋平台钻机模块是海上石油钻井装置的一种, 钻机模块仪表系统分为钻井仪表控制系统及仪表火气 (ESD) 系统。钻井仪表控制系统是测量钻井参数和监控钻机正常工作的系统, 它是钻井参数储存、处理的核心, 是钻井作业的眼睛和大脑。而仪表火气 (ESD) 系统是钻井作业的安全保障。 1、钻井仪表的构成及现状 目前世界上主要的钻井仪表厂家有上海神开公司、美国M/D Totc公司和美国Petro公司。 (1) 我国海洋用钻机主要有直流驱动钻机和交流变频钻机两种, SZ36-1K钻机模块的钻井设备就采用了电驱动中的交流驱动系统, (AC-VFD-AC) 。采用西门子的变频系统控制, 利用DSP全数字技术, 通过DP线, 及光纤各主从站进行联络互讯及控制, 触摸屏在盘面显示状态及设定控制, 比较容易操作。电驱动钻机的仪表系统也由于网络技术和传感器技术的发展, 由原来单一的传统分离式仪表系统发展成一体化仪表。考虑到将来作业方对仪表操作熟悉性的需要, 以及兼容老设备的要求, LF13-2平台钻机模块的仪表系统采用了分离式仪表系统和一体化仪表系统相结合的方式。LF13-2平台钻机模块仪表系统主要采用美国M/D Totco公司产品, 主要由数据采集处理系统DAQ、数据存储监控工作站、司钻房显示系统和现场仪表构成。 (2) 钻井数据采集处理系统是钻机模块仪表系统的核心部分, 它为现场仪表提供电源, 并将现场仪表数据采集输入系统, 经系统处理后将数据送入数据存储监控工作站进行储存监控, 同时将送入司钻房显示系统供司钻监控。数据采集处理系统电源由UPS供电, 电源为120VAC 60Hz。由于钻井井场对防爆要求比较高, 现场仪表都采用本质安全性仪表, 因此数据采集系统配备了安全隔离栅, 安全栅与数据采集系统均安装于一个系统柜内。M/D Totco公司的数据采集系统和柜体具有较好的防辐射和防干扰能力, LF13-2钻机模块项目数据采集处理系统放置在钻井模块配电间内挂墙装。 (3) 数据存储监控站是用来存储和打印钻机模块仪表系统参数, 同时作为钻井监督监控站。主要由计算机、管理软件、打印机及与数据系统的连接通信模块组成。仪表系统管理软件融合了最新的传感器和数据处理技术, 可以产生钻井信息和钻井报表, 是先进、可靠并易于操作的钻井信息处理系统。管理软件将成熟的钻井计算方法用于现场数据实时分析和控制, 可以对钻井系统进行屏幕设置、报警设置, 以图表、数字显示符合要求的钻井信息。如果需要, 可以通过网络实现远程监控和设置。电脑的运行管理软件连接到钻井检测系统在线生成彩色图谱 (彩色打印机) , 所有的信息自动存储在计算机硬盘, 数据按时间顺序存储, 操作员能够选择时间调出记录并能显示或绘制出高分辨率的彩色图谱。操作人员在计算机上可以调出的数据包括:泥浆返回流量、1#泥浆泵泵冲、2#泥浆泵泵冲、泥浆泵总泵冲、泥浆增减情况、泥浆罐液位、计量罐容量、钻井速度、井深显示、大钩载荷、立管压力、转盘/顶驱扭矩、转盘/顶驱转速、吨公里指示/设定 (自动清0) 、吨公里指示/滑程 (自动清0) 、吨公里指示/切割 (自动清0) 等。 (4) 节流控制盘和防喷器控制盘是独立的, 远程节流控制盘位于司钻房内, 主要控制节流管汇的远程节流控制阀, 显示高压泥浆泵的泵冲和累积泵冲、立管压力、套管压力、节流后压力。节流控制和防喷器控制采用液压控制方式。防喷器控制在下列三处设有专用控制盘:1) 防喷器控制单元在防喷器甲板 (DES) ;2) 在钻井甲板的司钻房 (DES) ;3) 队长办公室 (LQ) 。 (5) 节流控制盘和防喷器控制盘及附属设备能适用于1级2类区C&D组的危险区域, 按IEC标准防护等级要求为IP56, 表面涂装为朱红色。防喷器远程控制系统用硬线连接。 (6) 灰罐和泥浆混合系统完全是独立控制的, 灰罐就地控制盘显示灰罐重量和压力。灰罐上装有压力表和安全阀, 灰罐系统显示每个灰罐的料位和重量, 系统供电为AC230V 50Hz, 厂家将提供变压器为其它设备提供电源, 确保雷达料位计正常工作, 厂家还提供缓冲罐的指重传感器、压力表、控制盘和特殊工具。 (7) 司钻台仪表显示系统放在司钻控制台上, 可以选用多种参数配置, 将基本的钻井参数在液晶显示器显示, 比如钻压和大钩重量、钻速和深度, 转盘转速和扭矩, 泵压和泵速, 各泥浆罐容量, 大钳拉力、泥浆密度和温度, 回流泥浆的流量等参数。设计者可以根据用户的需要选择司钻显示系统的参数多少和显示位置, 比如泥浆密度和温度一般情况下可以不选用。司钻台显示系统还包括液压机械显示表, 一些重要参数如钻压和大钩重量, 泵压, 大钳拉力都要用机械显示表在司钻台上显示, 便于司钻更直观地观测, 钻压和大钩质量作为最重要参数, 一般要求为12″或16″。 (8) 现场表:现场仪表包括设备参数变送器和泥浆参数变送器主要有泥浆立管压力变送器、水泥立管压力变送器、节流压井管汇压力变送器、泥浆回流流量变送器、泥浆液位变送器、泥浆密度变送器, 绞车编码器、泵冲变送器、大钳拉力变送器、指重表、转盘转矩变送器、转盘转速变送器。 2、火气探测/报警系统描述 模块钻机火气系统是一个独立的系统, 它可以自动处理接收的信号, 并且能够提供信号给大平台火气系统, 也能够接收来自大平台火气系统的信号。模块钻机火气系统包括现场火气探头、手动报警站、火气盘以及报警灯铃等, 火气盘布置在DSM层的仪讯间, 它的主要功能是实时监控所有火焰探头、可燃气探头、烟热探头输入的信号, 把系统的状态信号传送到大平台的中控室, 并且启动相应的报警灯铃以及其它必要的设施。模块钻机中的火气探测及报警系统能够持续监测模块中每个区域的险情, 能够及时对每个确认火或者确认气体泄漏信号作出反应, 并触发相应的灭火装置以及关断系统, 同时启动报警装置来引起工作人员视觉和听觉上的注意。模块钻机火气系统与大平台火气系统的信号传送分硬线传送和软线传送两种, 硬线传送信号通过接线箱来连接, 软线一般是光纤缆, 直接与火气盘连接。 3、钻机模块仪表系统设计要点 在全程参加了SZ36-1K钻机模块的详细设计和加工设计, 以及LF13-2海洋平台钻机模块加工设计后, 根据该项目的设计情况和现场经验, 我们认为海洋平台钻机模块仪表系统的设计要点如下。 3.1 充分了解设备的情况, 结合用户的实际需求选择最佳仪表配合方案 钻机模块仪表系统是为了提供钻井所需参数的系统, 不同的地质情况, 不同的操作者, 不同的业主对参数的种类和精度要求不一样, 而且还有第三方的仪表数据接口:如录井, 测井等应该结合设备情况合理的选用仪表类型, 防止漏掉接口或者接口对不上及。对于顶驱系统, 目前国内的顶驱大多也是交流变频控制, 而且有自己的控制房和控制盘, 也可以输出转速和转矩参数, 也无须相应的仪表。 (直接数据到司钻房的控制盘也可) 。 3.2 司钻房的设计是钻机仪表系统设计的关键 司钻控制房是钻机的控制中枢, 其性能的优劣和布局合理与否直接关系到整台钻机的生产效率, 维护保养性能, 工人的劳动强度和生产安全。司钻房的性能和布局设计是钻机仪表专业的主要工作之一, 也是整个钻机仪表系统是否合理的集中表现的地方。 3.3 仪表电缆托架的合理性 由于海洋平台空间的限制, 钻机模块所能利用的空间很小, 而仪表系统的电缆托架通常是在配管管线和电气大电缆托架布好后再布局, 所剩空间很有限, 需要按标准与电气电缆保持距离, 难度非常大, 建议使用专业三维软件进行布局。对于少于3根电缆时, 可考虑走马脚。电缆不要裸露在钻井面上和过道上, 以免妨碍钻井操作和人行走。移动拖链的电缆设计也是必须注意的, 不仅要合理安排移动拖链上管线、电气电缆、仪表电缆的合理安排, 特别要注意电缆上下移动拖链的方式, 保留足够的弯曲半径。 4、结语 随着电子化仪表可靠性、稳定性的提高, 电控逐渐替代气控和液控的趋势以及高速可靠网络的使用, 可以预料的是电子化、一体化仪表将会替代传统的钻井仪表系统, 而电气系统、通讯系统将和仪表系统合而为一, 一个高度自控、远程控制、具有良好人机界面的综合控制系统将出现在钻井井场, 这将会极大地减少井场人员人数和劳动强度, 也会出现只在室内工作的洁净的司钻或远程司钻。 参考文献 海洋平台气力输灰系统浅谈 第2篇 关键词：钻井平台,气力输灰,浅谈 陆地油气资源的储量随着人们的开采而慢慢减少, 因此人们将视线投向海洋。相较陆地上的开采模式, 海洋油气的开发是局限在一个非常有限的空间内-即各种平台-进行的。气力输灰系统, 又称为散料系统 (Bulk System) , 是海洋平台钻井包中必不可少的一部分, 其通过气力输送的方法, 将用于调配泥浆的重晶石粉/膨润土粉末和调配水泥的水泥灰输送至目标位置进行下一步的供需。目前针对海洋平台的散料系统主要分为三种, P-Tank系统, Re-loader Tank系统和Sender Tank系统, 这三种系统均以系统中的关键部件来命名, 其中P-Tank系统是用的最多的气力输灰系统。 1 P-Tank系统 P-Tank系统是海洋钻井平台上使用最多的气力输灰系统, 也是一种最传统的气力输灰系统。之所以称之为P-Tank系统是因为其中的最关键的设备为压力罐 (即pressure tank, P-Tank) , 系统利用数个压力容器 (即p-tank) 完成受灰、储灰和卸灰工作, 系统中的散料通过压缩空气进行输送。 散料通过气力输送的方式从钻井支持船等海工设备输送至平台上的储料罐。支持船和平台通过柔性软管连接和快速接头链接, 用于散料输送的压缩空气由支持船提供。 当散料罐填满之后, 散料罐会作为储料罐存储散罐。当作业过程中需要调配泥浆或者水泥时, 储料罐中存储的散料通过气力输送的方式输送至缓冲罐 (surge tank) , 而输送过程中用到的压缩空气和空气干燥装置均由平台提供, 在某些特殊情况下, 散料亦可以通过气力输送的方式输送回支持船等设备。 钻井平台上的气力输灰系统一般分为两套相互独立的系统, 一套用于存储和输送重晶石/膨润土等用于泥浆调配的物料, 另一套用于存储和输送用于水泥调配的水泥灰。每一套系统都配有相应的罐体、阀件、管路等设备, 此中配置亦保证了在输送过程中不会发生不同物料的污染。 2 Re-Loader Tank系统 Re-Loader Tank系统是依据系统中最关键的设备Re-loader Tank来命名的。系统可以安装自升式平台、半潜式平台和钻井船上, 系统利用数个非压力容器进行物料的存储, 并通过真空方式进行物料的输送。物料通过真空输送的方式输送至re-loader tank, 然后再给rereloader tank加压, 通过压力输送的方式将物料输送至缓冲罐 (surge tank) 。 同P-Tank系统类似, 物料也是通过气力输送的方式从平台支持船输送至平台上的储料罐进行存储, 且输送用的压缩空气来自平台支持船。 物料在需要使用前一直存储在储料罐中。当作业工况需要使用储料罐中存储的物料时, 先通过在re-loader tank中产生负压, 利用真空输送的方式将物料从储料罐中吸送至re-loader tank中。 和P-tank系统类似, re-loader tank气力输灰系统一般也分为两套系统, 一套用于存储和输送重晶石/膨润土等用于泥浆调配的物料, 另一套用于存储和输送用于水泥调配的水泥灰。每一套系统都配有相应的罐体、阀件、管路等设备, 此中配置亦保证了在输送过程中不会发生不同物料的污染。 3 Sender Tank系统 Sender tank系统的命名同样时依据系统中的关键设备Sender Tank而来, 同之前介绍的两种系统类似, sender tank系统同样可以安装在自升式平台、半潜式平台和钻井船上。由于sender tank的占地面积较小和高度较高的特性, 是的其特别适合安装在半潜式平台上 (半潜式平台船体部分的大腿结构特点) 。 同之前介绍的两种系统类似, 物料也是通过气力输送的方式从平台支持船输送至平台上的储料罐进行存储, 且输送用的压缩空气来自平台支持船。 物料在需要使用前一直存储在储料罐中。当作业工况需要使用储料罐中存储的物料时, 储料罐中的物料流化后输送至储料罐下方的压力罐中 (此亦系统称之为sender tank的原因) 。之后, 压力罐中的物料通过气力输送的方法输送至缓冲罐。输送物料所用到的压缩空气和空气干燥装置均来自平台, 并且在某些特殊要求的情况下, 物料可以输送回平台供应船等。 和之前介绍的两种系统类似, sender tank气力输灰系统一般也分为两套系统, 一套用于存储和输送重晶石/膨润土等用于泥浆调配的物料, 另一套用于存储和输送用于水泥调配的水泥灰。每一套系统都配有相应的罐体、阀件、管路等设备, 此中配置亦保证了在输送过程中不会发生不同物料的污染。 4结论 在这三种系统中, p-tank是目前平台上使用最广泛的气力输灰系统, 但是相较于re-loader tank系统和sender tank系统, p-tank系统的占地面积比较大, 且管线布置较为复杂, 同时系统中的所有罐体均为压力容器, 设计和制造都需要相应的资质。Re-loader tank系统的特点在于其储料罐为常压容器, 属于非压力容器, 以及re-loader tank系统是通过真空吸送的方式将物料从储料罐输送是re-loader tank, 基于这些特点, 系统中的储料罐可以集成在船体结构中, 这样可以更好的实行集中布置, 并且能够充分利用船体的结构空间。Sender tank系统中的储料罐由于占地面积小、罐体高度高和sender tank位于储料罐下方的特点, 尤为适合安装在半潜平台的大腿内, 同时由于其储料罐为常压容器, 因此其亦可以集成在船体结构上, 充分利用船体结构的空间。 综上, 平台上配备的气力输灰系统应根据实际情况进行选择, ptank系统作为传统设备为首选, 但是当考虑到平台空间不够以及其他特殊要求时, re-loader tank和sender tank可以作为备选方案。 参考文献 [1]David Mills, Mark G.Jones, Vijay K.Agarwal.Handbook of Pneumatic Conveying Engineering.CRC Press, 2004[Z]. 海洋石油平台仪控系统安全设计分析 第3篇 1 海洋平台仪表控制系统的防爆安全分析 通过对爆炸原理分析得到, 只有可燃气体比例在特定的范围内才会发生爆炸。当可燃性气体比例较小时, 不会产生爆炸, 但是可能会发生燃烧的现象。当可燃性气体的比例较大时, 理论上讲, 如果超过爆炸极限比例, 就不会发生爆炸, 但是在这种情况下, 如果可燃性气体的比例不稳定, 掺混进其他, 则也会很容易产生爆炸。所以在海洋平台运行过程中, 应当尽量降低可燃性气体的比例, 防止爆炸事故的发生。在海洋平台自控仪表系统防爆设计中, 应当消除自控仪表系统爆炸发生的可能, 利用消灭火源, 密闭可燃其他等方法, 提高海洋平台自控仪表的安全性能, 进而提升海洋平台整体的安全性能。海洋平台自控仪表系统的防爆安全设计要按照国家相应的标准, 通过采用各种避免爆炸发生的方法外, 还可以通过利用特殊的结构, 进行海洋平台仪表系统的结构防爆防护。在自控仪表系统运行过程中, 即是采用了充分的防爆措施, 也不能够保证系统的安全运行, 因为如果海洋平台自控仪表系统运行时, 与仪表连接的电缆安全性不高, 也容易发生爆炸的危险。所以与海洋平台自控仪表系统的连接电缆也必须满足安全性要求。首先零类危险区域内必须使用符合要求的电缆类型, 在零类危险区域内, 电缆连接禁止使用接线箱。在危险区域内, 过墙的电缆要和墙体的材料进行绝缘密封, 防止电缆和墙体材料的直接接触, 避免墙体材料的燃烧而引发的事故。 2 海洋平台自控仪表系统的接地安全分析 在海洋平台的运行过程中, 使用了各种各样的电子仪表, 仪表的数量多, 而且仪表的安全性要求较高, 所以需要进行海洋平台自控仪表系统的接地安全设计, 实现各种电子仪表的高效安全接地, 保证各种电子仪表安全运行, 同时还能够提高仪表的精确度。如果电子仪表的接地设计不科学, 将会导致电子仪表的精度不高, 测量得到数据容易受到其他信号的干扰, 而且接地不合理, 容易导致设备的起火甚至爆炸, 严重影响到海洋平台的安全性, 造成设备和人员的安全事故。海洋平台自控仪表系统的保护接地, 是为了防止仪表带电而发生事故。进而保证自控仪表系统稳定运行, 避免发生设备和人员的安全事故。海洋平台自控仪表系统的工作接地, 是为了保证设备的正常运行, 在自控仪表系统运行时, 会受到其他信号的干扰, 通过采用合理的接地保护, 可以有效的防止其他信号的干扰, 保证测量的精度和准确性, 为平台的运行控制提供更准确的数据支持。海洋平台仪表自控系统屏蔽接过程中, 应当对电缆、仪表外壳等部分进行相应的屏蔽设计。具体的仪表接地设计过程中, 需要严格按照仪表使用要求和按照要求设计, 进行良好的接地保护。在自控仪表接地设计中, 对于自控仪表系统保护接地设计时, 同一个接地系统, 只能够设计一个接地位置, 如果存在一个以上的接地位置, 容易产生系统的电位差, 导致仪表测量的不精确。在实际的应用过程中, 如果不能满足一个接地点的要求, 可以将各个接地点连接起来, 保证系统的电位差为零。在海洋平台自控仪表系统设计过程中, 应当按照独立的原则, 各个仪表系统的线路不混合连接, 不同自控仪表系统采用不同的接地系统。接地电阻的大小是衡量系统接地质量的重要指标, 通常情况下, 接地电阻的电阻值越小, 海洋平台自控仪表系统的接地质量越好, 接地电阻一般情况下不能够超过四欧姆。而且对接地线路的连接方式、导线类型等都具有严格的要求。对于保护接地和工作接地, 虽然接地保护的目的不同, 但如果平台整体为钢质, 可以将每个接地系统连接到平台上, 但是两个系统之间不能够相互连接。平台的接地电缆可以选用铜线, 有效提高接地线路运行的及时性和效率, 更好的保护海洋平台自控仪表系统。海洋平台的屏蔽电缆的屏蔽层也需要进行接地保护。 参考文献 [1]罗彭, 张振鹏, 张晓敏, 孟宪武, 张龙, 邢文.海洋石油平台公用/仪表气系统工艺设计研究[J].石油和化工设备.2013. [2]胡晓明, 杨晓刚, 谢彬, 虞明星, 张秋芳.海洋石油平台标准化设计在渤海绥中36-1油田Ⅱ期工程中的应用[J].中国海上油气.工程.2003. 海洋平台UPS系统 第4篇 海洋石油平台结构紧凑, 模块上大小甲板层数多, 设备和管道布置密集, 对机械设备维修吊装系统的规划设计要求高。机械设备的维修吊装方式及路径与总体布置、管网规划、结构设计、安全通道以及消防布置等都密切相关。为此, 在设计阶段 (基本设计和详细设计) 就需充分考虑海上操作维修要求, 并本着人性化的安全理念, 对维修吊装系统进行精细化研究, 以协助相关专业核实布置设计方案的合理性, 这也是三维设计审查的重点之一。 2 规划研究思路和方法 2.1 流程框图 2.2 规划研究准则 2.2.1 在吊机作业半径触及覆盖的设备维修作业, 首选采用吊机协助, 但吊装能力及空间需要核实, 必要时考虑设置活动舱口盖。吊机不能触及覆盖的设备维修吊装方法, 需要根据操作的周期与频率, 结合部件尺寸、重量另行研究。 2.2.2 考虑坠物可能造成事故, 吊机作业应避免跨越油气处理设施。 2.2.3 对于重量大于500kg的设备或部件, 维修吊装方法考虑借助轨道梁、吊臂或吊耳。 2.2.4 对于重量小于500kg的设备或部件, 维修吊装方法考虑借助A型架、梁夹钳等。 2.2.5 对于设备或部件有倒运或卸放再吊起的需要时, 临时卸放区应给予考虑和定义。 2.2.6 在甲板上搬运设备或部件需要考虑使用甲板小车。 2.2.7 1人用手搬运的设备或部件重量不应大于25kg。 2.2.8 2人合抬搬运的设备或部件重量不应大于40kg。 2.3 定义 2.3.1 卸放区 指平台上专为设备、集装箱或维修材料设置的临时卸放、倒运的甲板区域。卸放区为结构设计, 表面铺设钢板, 设计载荷为20尺集装箱 (10t) 或均匀甲板载荷10k Pa。 2.3.2 临时卸放区 指设备或部件吊运过程中因换另一种吊运方式而需临时卸放的甲板区域, 以及为上甲板或上部平台倒运而临时卸放的甲板区域。通常加载在甲板或钢格栅上的点载荷 (集中载荷) 应尽量避免, 设备或部件的卸放应垫枕木或临时型钢, 以最大限度化解点载荷。 2.3.3其它特定区域 指除了卸放区以外的手动甲板车倒运设备或部件的路径甲板通道区域。 2.4主要使用的维修机具和构件 2.5 具体研究方法及成果输出 在进行设备维修吊装系统研究时需依次确定以下信息并形成指导文件。 2.5.1 机械设备最大维修部件统计 在设备采办时, 与厂家核实各设备的最大维修部件名称、重量、尺寸以及维修频率等信息, 同时考虑总图设备布置, 确定其维修吊装方式, 核实维修通道空间需求, 形成表4。以某海洋平台项目为例 (下同) : 2.5.2 临时卸放区位置以及荷载 临时卸放区的位置及区域大小应根据吊运路径和维修设备或部件的尺寸分析确定, 并在结构梁格图中标注明确, 如图2, 同时应列表明确区域对应的额定荷载, 供结构专业进行小梁强度计算, 如表5。 为保证海上操作期间安全进行货物起吊、搬运作业, 建议在设定的卸放区、临时卸放区旁显眼位置挂安全警示牌, 样式如图3。 2.5.3 吊装受力构件统计 按照第三方规范要求, 轨道梁、吊臂及吊耳等受力构件需要定期进行荷载试验, 为便于平台日常管理, 规划研究时需建立数据统计表, 如表6、7。 2.5.4 活动舱口盖 由于部分大型设备布置在中层和下层甲板, 考虑其维修部件抽芯或返厂大修作业时需要吊机协助, 为此在各层甲板相应设备上方需要设置活动舱口盖, 其大小根据部件尺寸判定。 2.5.5 轨道梁设计 轨道梁可按照标准AS1418设计计算, 材料选用H型钢、工字钢或钢板拼焊。在轨道梁的两端设置固定挡板和活动挡板 (小车拆卸端) 。通常现场涂装颜色为黄色 (Y14) , 并在显眼位置作SWL (Safe Working Load) 标记, 字高100mm, 如图4。 3 交叉专业的工作衔接 一般而言, 在项目前期, 由于不确定因素相对较多, 交叉专业间的工作衔接精度相对较粗, 但在项目后期, 随着各种基础的不断完备, 工作衔接的精度就要求比较准确。做好交叉专业间的信息传递与工作衔接也是专业工程师的一项重要基本功。机械设备维修吊装系统的规划设计, 需要考虑的因素繁多, 专业间交叉、相互印证的信息量随着项目的进一步深入也将增大, 过程中及时对交叉专业信息资料互提非常关键。 4 对设备采办技术要求的建议 通过对平台设备或部件的维修吊装系统规划研究, 为适应平台的总体布置方案, 充分满足操作维修的人性化要求, 同时最大限度的节约大型机具资源, 降本增效, 在新建项目的设计、采办环节, 需对关键设备 (橇块) 或部件提出具体的技术要求。 5 结语 目前涉外项目日益增多, 尤其是FPSO项目, 国外业主对操作维修的人性化设计要求非常高, 甚至合同附件专门有对应规格书详细约束。本文的系统研究方法创造性的梳理了问题, 使得交叉专业之间的界面信息更加清晰, 保证了专业间的有利衔接以及设计的准确性和完整性, 最大限度的满足操作维修的人性化安全设计要求, 同时信息统计的标准化也便于海上数据查阅, 缩短维修抢修时间, 确保油田正常生产。 摘要：通过结合工程实际, 提出了海洋石油平台机械设备维修吊装系统的规划研究思路和方法, 同时对交叉专业的设计衔接以及设备 (橇块) 采办的技术要求提出建议。该方法创造性的梳理了问题, 最大限度的满足了操作维修的人性化安全设计理念要求, 其为后续项目的设计提供借鉴和参考。 关键词：海洋石油平台,维修吊装系统规划,轨道梁设计,精细化,人因工程 参考文献 [1]AS 1418.18-2001, Cranes, hoists and winches-Part18:Crane runwaysand monorails[S]. 海洋平台UPS系统 第5篇 关键词：低压泥浆系统,沿程损失,偏摆,优化措施 0 引言 DSJ300平台是我国第一艘自主研发、拥有独立知识产权的300 ft的自升式钻井平台。该平台的成功研制, 打破了我国作业水深超过200 ft海洋钻井平台的基本设计长期依赖进口的局面;DSJ300平台最大作业水深91.4 m, 钻井深度9000 m, 是目前我国自行设计适应范围最广的自升式海洋钻井平台, 也是中国石油装备首个海洋钻井平台出口项目。 该项目的低压泥浆系统设计研究是国家836计划项目“9000 m海洋钻井包研制” (编号:2011AA090203) 的子课题之一。DSJ300平台低压泥浆系统以海洋适应性研究、发展民族工业和满足用户需求为基础, 它的成功研制不但保障了DSJ300平台项目的成功运作, 而且更重要的是让我们积累了海洋平台低压泥浆系统配套研制的经验, 但同时由于国产产品水平的现实情况和我们在海洋平台设计方面的经验欠缺, DSJ300-1平台低压泥浆系统在实际使用过程中也暴露出了一些问题, 系统在配套集成方面存在一些不足之处。 针对这些问题, 通过调研国外成熟的设计经验、理论分析、量化计算、试验验证等手段, 对DSJ300平台低压泥浆系统进行优化改进, 经过对低压泥浆系统及其平台其它的所属系统优化改进, 使DSJ300平台的综合性能提高明显, DSJ300-2平台, 到达作业地后仅用了1个月的调试, 就开始进行钻井作业, 比1号平台节约了近5个月的时间。同时优化改进措施, 也受到了用户的高度认可, 用户在“1+1”平台项目的基础上, 追加了4座平台的项目合同。 1 DSJ300海洋钻井平台低压泥浆系统配套方案和技术特点 1.1配套方案 1.1.1系统组成 DSJ300海洋钻井平台低压泥浆系统主要由泥浆净化、岩屑处理、泥浆配制、加重和循环等子系统组成;所涉及的主要设备包括刮泥器、振动筛、除气器、一体机、离心机、螺旋输送机、甩干机、混合漏斗、搅拌器、泥浆枪, 以及各种用途的砂泵和管线阀门等。 1.1.2工作原理 来自散料系统的散料泥浆经混合漏斗进行固液混合后, 通过混合泵被输送到泥浆池以后, 通过搅拌器的搅拌混合作用, 得到性质均匀的钻井液, 灌注泵把混合好的钻井液输送给泥浆泵, 由泥浆泵产生的高压泥浆被输送到井底, 实现高压喷射钻井。 从井口返回的泥浆经刮泥器、振动筛、一体机、离心机进行固相分离, 分离所产生的岩屑如果符合排放标准则通过直排口直接排海;如果岩屑达不到排放标准, 则通过螺旋输送机、甩干机进行集中处理。 经过固相分离、除气处理后, 去除了有害物质, 形成了性质符合钻井要求的钻井液, 就可以进行循环钻井了, 如图1所示。 1.1.3主要设备参数 振动筛:920 GPM (在泥浆密度为9PPG, 210目筛布的工况下) 。除砂/除泥器:1500GPM。除气器:1000GPM。除气器射流泵:SB68J-75k W。中高速离心机:60 m3/h, 30m3/h。除砂/泥泵:SB68J-75 k W。灌注/混合泵:SB68J-75 k W。剪切泵:WJQ56J-75 k W。混合漏斗:射流式 (带刀片) 。计量泵:SB45J-22 k W。计量泵:SB34J-11 k W砂泵。泥浆搅拌器:15 k W。岩屑处理砂泵:SB34J-7.5 k W砂泵。 1.2 技术特点 1) 根据近海石油钻井的特点, 对泥浆净化系统进行精细化设计, 采用刮泥器对钻井初期的泥饼进行预处理, 有效地减小了振动筛的固相分离负荷, 提高了泥浆净化的效率, 增加设备的使用寿命。 2) 通过螺旋输送机和甩干机对岩屑进行集中收集, 实现了泥浆和岩屑零污染、零排放、保护海洋环境的钻井要求。 3) 灌注、混合管线冗余设计, 除砂与除泥泵之间、灌注泵、混合泵可互为备用, 大大提高了系统的可靠性。 4) 搅拌杆采用分体式设计, 解决了搅拌杆在维修或更换时不能从机舱内的泥浆池取出的问题。 5) 泥浆净化系统设计了重晶石回收的功能, 节约了钻井成本。 2 DSJ300海洋钻井平台低压泥浆系统存在的问题与优化改进措施 2.1 混合管线出口压力低、混合冒灰问题优化改进 2.1.1 问题分析 随着井深的加大, 现场对泥浆比重、黏度的要求也随之加大。现场在对泥浆进行加重的时候发现, 进入泥浆池的流量很小。通过检查发现, 泥浆混合管线的泥浆经混合泵、剪切泵或灌注泵出来后需要经过两次爬升, 且管线弯头较多, 增大了整个系统压力的沿程和局部损失;另一方面混合漏斗的喷嘴和喉管之间的比例、喷嘴与文丘里管的间距、喉管的长度、扩散角、扩散管的长度等等也会对混浆效果产生比较大的影响。 2.1.2 优化措施 平台现场经过分析判断以后, 采取优化措施:1) 优化了混浆管线的布置, 减小了弯头数量11个, 增加了混合漏斗出口直管线的长度, 减小泥浆经过混合漏斗直接爬升90°弯头而产生的返压影响。2) 对混合漏斗通过增加了喷嘴与文丘里管的间距, 优化喷嘴与混合管的截面比例关系, 提高混合漏斗底座高度等手段, 使混合的结构和布置位置更加合理。 经过现场对管线布置和混合漏斗等设备的优化整改后, 系统的混浆效果得到了明显改善, 有效地解决了混浆冒灰和管线出口压力不足的问题。 2.2 搅拌器双叶片距离设计改进 考虑到海洋平台泥浆池深度较深, 搅拌器应采用双层叶片, 而采用双层叶片时, 它们之间的距离非常关键, 如果双层叶片的距离太大会导致上层叶片位置过高降低泥浆的搅拌效果;如果双层叶片的距离太近会导致两个叶片所形成的泥浆流互相干涉抵消。现场测量发现两叶片之间的间距为350 mm, 对于目前国际上比较著名的固控设备生产商DERRICK/BRANDT/SWACO等对这一方面都有一个经验数值推荐, 以DERRICK为例, 推荐上层叶片距池底的距离为2/3最大泥浆高度, 下层叶片距池底的距离为3/4叶片直径, 若以此计算, 我们所配套的搅拌器两叶片之间的间距应在2 m左右。 经过调整叶片的间距, 试验验证发现, 泥浆翻腾效果明显, 搅拌效果得到了有效的改善。 2.3 搅拌杆偏摆的问题优化改进 现场调试发现部分搅拌杆下部摆动大。对于4m的泥浆池, 搅拌杆的长度达到了3.85 m, 若搅拌杆3处法兰 (与减速器的连接法兰、2处叶片连接法兰) 的同轴度和平行度得不到有效控制, 将会使搅拌杆下部产生很大的摆动, 影响搅拌器的寿命, 甚至造成设备的损坏。经现场分析发现, 搅拌杆的加工工艺是采用先加工法兰, 再进行搅拌杆的组装焊接, 这样就造成焊后的法兰面发生了变形, 导致搅拌杆的3处法兰面同轴度和平行度变差。最后, 现场对搅拌杆进行了校直, 对法兰面重新进行了校正加工, 安装后重新调试发现, 搅拌杆的摆幅减小了50%左右, 可见对搅拌杆采用先焊接再加工法兰的加工工艺比较合理。同时, 借鉴国外搅拌器的结构特点, 对搅拌杆的端部增加尼龙套, 使搅拌杆与扶正套由金属接触变为柔性接触, 减少了搅拌杆与扶正套接触时的机械冲击。 3 结语 长期以来, 我们在低压泥浆系统及其设备的配套方面, 经过几十年的发展, 虽然有了很大程度的提高, 但由于重视的程度不够, 或者受基础工业水平的限制, 和国外先进的固控设备供应商相比, 无论是系统的定量分析、设备的试验研究和产品的质量性能都还有一定程度的差距, 为了使我国的低压泥浆配套设计水平能够取得更大的进步, 早日达到世界先进水平, 笔者结合自己的实践, 提出以下建议:1) 借鉴国外的先进技术, 提高适用于海洋平台的低压泥浆设备技术水平。2) 实现高校与企业的强强联合[2], 采用定量分析的科学手段, 提高海洋低压泥浆系统的配套水平和集成能力。3) 生产制造商之间实现先进技术交流共享[3], 缩短低压泥浆设备新产品的研发周期。4) 调研、收集国产低压泥浆设备在使用过程中存在的问题, 了解国产低压泥浆设备与国外低压泥浆设备在现场使用过程中存在的差距, 优化设备结构, 持续改进, 提高产品质量。5) 提高对产品在厂内模拟试验的重视程度, 改善试验条件, 改变目前普遍只依靠清水进行试验的局面, 尽可能地多模拟现场实际使用的工况, 积累和校正准确的计算系数。 参考文献 [1]王宗明, 王瑞和.中浅井钻机固控设备应用效果研究[J].石油矿场机械, 2009, 38 (6) :1-3. [2]王定亚, 王进全.浅谈我国海洋石油装备技术现状及发展前景[J].石油机械, 2009, 37 (9) :136-139. [3]冯利杰, 张福.岩屑处理装置在DSJ300-1海洋钻井平台的应用[J].石油机械, 2013, 41 (3) :77-79. [4]陈卓如, 金朝明, 王洪杰, 等.工程流体力学[M].2版.北京:高等教育出版社, 1992. [5]石油钻井液固相控制规范:SY/T5612-2007[S]. [6]李炜.水力计算手册[M].2版.北京:中国水利水电出版社, 2006. 海洋平台UPS系统 第6篇 1 ESD&FGS系统介绍 ESD (Emergency Shutdown) 的中文意思是是紧急关断。究其字面意思不难理解, 所谓的紧急关断系统其实就是某装置在其生产或者是运行的过程中, 遇到突发事件, 在十分紧急的状态下, 对其停止运行或生产, 从而使装置的安全性得到保障的一种设施, 避免危险扩散造成巨大损失。 FGS (Fire&Gas System) 提供对现场火灾、可燃气体和有毒气体的检测, 当有意外发生时, 启动消防设备和关闭风机风闸, 必要时触发相应的ESD关断, 保护人员及设施的安全。 ESD和FGS统称为安全系统, 动作时应触发声音报警器和视觉报警器, 以通知人员作出相应的应对措施。 安全系统按照安全独立原则要求, 独立于生产控制系统 (DCS) , 其安全级别高于生产控制系统, 实时在线监测装置的安全性, 安全级别用安全完整性等级 (SIL) 表示, 一般要达到SIL2以上。也可以通过对DCS的采用来实现安全功能。但是那些规模很庞大的安全系统, 在设置的时候必须根据安全独立的原则把它跟DCS进行分开来设置, 为什么要分开?有以下原因: 1.1 把它们分开设置就可避免控制功能和安全功能在同一时间实效的可能, 当需要对DCS产生的部分故障进行维护时, 安全系统不会因此二而危及到; 1.2 安全系统的反应速度越快越好, 时间就是生命, 反应快了可以有效地对人员和设备进行更好的保护, 防治事故进一步扩展;对事故原因的分辨也有好处。因为DCS需要对大批量的检测信息进行处理, 所以它的反应速度很难提高; 1.3 DCS系统实际上一种对过程进行控制的系统, 它是不断运动的, 还要人工对它进行干预才行, 人工干预会有操作失误的时候;对于ESD和FGS来说, 他们是静止的, 就不用人工进行干预了, 这样设置就避免了人工干预所产生的操作失误。 分析资料得知, 当人处于危险状态的时候, 对于他的判断和操作来说具有滞后性和不可靠性, 当操作人员处于危险时刻时, 会在1分钟内做出反应, 错误判断率高达99.9%。由此可见, 在设置的时候必须根据安全独立的原则把它跟DCS进行分开来设置, 是非常有必要的, 这样可以是安全生产得到有效的确保。 2 ICS Triplex系统介绍 ICS Triplex系统支持单重化 (1∞1) 、双重化 (1∞2) 、三重化 (1∞3) 硬件冗余结构。多重冗余消除了由单一组件失效所引起误动作或者伪操作的可能性。当有组件失效时, 系统自动降级处理。 很多种通讯协议及方式它都可以支持, 这样可以更便于与第三方设备或其它ICS Triplex系统实现通讯连接和数据传递。支持的通信协议有:OPC通讯、Peer to Peer通讯以及MODBUS通讯协议。主要的通讯方式: (1) 与HMI (人机界面) 通讯:MOD-BUS RTU/TCP, OPC; (2) 与DCS通讯:MODBUS RTU/TCP; (3) ICS Triplex系统之间的互联:Peer to Peer。 3 系统架构及配置设计 工程师站则经由网络交换机, 一般使用冗余的通讯方式把它接在各个控制器的通讯接口上面, 使它控制器的组态、除错、修改、测试、软件转载和软件维护等, 而且还要诊断此安全系统的运行情况, 把系统出现的故障显示出来, 并打印出此组态数据及其图形。工程师站兼SOE (Sequence of Events) 站功能, 对系统出现的各种各样的报警和动作进行有效的记录, 并存入到硬盘中, 这样有利于查阅、追溯或者是打印。 系统软件包括:AAdvance、Kep Server、Factory Talk SE。第三方软件Kep Server以OPC方式与控制器建立连接;AAdvance作为控制系统组态软件通过Kep Server与控制器交互;Factory Talk SE作为上位机画面组态软件通过Kep Server监控控制器状态。 CPU与IO卡件全部是双重冗余, 保证系统正常状态下达到SIL3。Switch5与Switch6组成安全网络, Switch3与Switch4以及上级的Switch1与Switch2组成监控网络, 系统配置如下图所示: 4 结语 目前本系统已经集成并调试完成, 各项指标均达到或超过系统规格书要求, 并取得了中国船级社 (CCS) 第三方认证。 摘要：本文以海洋石油某平台的安全控制系统为背景, 系统的阐述了ICS Triplex系统的特点及其主要组成, 并设计实现了该平台的ESD和FGS控制系统。 关键词：海洋石油,AB,ICS,ESD,FGS 参考文献 海洋平台UPS系统 第7篇 关键词：海洋钻井平台,锁紧系统,固桩架 1 概述 随着人类对油气资源开发利用的深化以及陆上石油的减少, 油气勘探开发逐渐由陆地转入海洋, 使得各类海洋钻井平台的需求日益增大, 让众多的造船厂家都步入了海洋钻井平台的建造行列, 但安全问题始终是一个永恒的话题。钻井平台锁紧系统, 是在平台停泊时, 通过齿条板将平台桩腿锁紧来维持整个平台的稳定性的一种结构, 是平台安全的重要保证。固桩架装置是锁紧系统安装的框架, 是整个平台的承载部件, 其结构的合理性及可靠性直接影响到整个平台的安全可靠性。 目前国内在海洋平台锁紧系统领域主要还处在产品研发或样机试制阶段, 仅有个别厂家产品投放市场, 但效果不太理想。锁紧系统对固桩架结构的要求非常高, 在保证结构强度的同时, 还要考虑操作的便利性, 并且空间极其有限, 这就给设计者增加了难度。市场在售的锁紧系统主要被西方几家公司垄断, 进口产品的价格非常昂贵, 远远超出了产品的生产成本。一般厂家很难接受如此不协调的性价比, 但因产品需求原因, 不得不去花高价钱来采购。所以, 国内亟需一种自主研发的先进的海洋平台桩腿锁紧系统, 为广大自升式海洋钻井平台设计及生产厂家谋得福利。固桩架装置是锁紧系统的核心部件, 本文主要针对固桩架部分进行阐述和论证。 2 固桩架装置简介 固桩架装置是平台锁紧系统的框架, 两端与围井焊接, 上端与起升装置焊接, 下端与下导向架焊接, 内部安装传动系统4套, 备用侧拉油缸2套, 齿条板2件, 楔块4件, 楔块支座4件, 全船共9套此装置。以前主要靠增加板厚来保证固桩架装置的强度, 靠楔块滑道来控制锁紧与解锁过程, 这种结构重量大, 耗费材料, 焊接不便, 劳动强度大, 操作困难, 安全性和可靠性均不理想。 1~后加强板总成;2~背板;3~主板;4~前加强板侧;5~侧板总成;6~变速箱支座;7~侧拉油缸安装板;8~侧加强板总成 本文阐述了一种新型的固桩架结构形式, 克服了现有技术的缺点和不足, 这种结构形式承载力强、焊接方便、安全性好、成本低廉, 在节省材料的同时, 又增加了船体的强度, 而且大大缩短了锁紧与解锁时间。 3 新型固桩架结构形式 3.1 新型固桩架结构形式解析 如图所示, 本固桩架结构该装置是由高强度船用钢板焊接而成, 这种结构形式承载力强、结构简单、焊接方便、操作性好, 主要由1~后加强板总成、2~背板、3~主板、4~前加强板、5~侧板总成、6~变速箱支座、7~侧拉油缸安装板、8~侧加强板总成等组成, 左右对称结构。四个变速箱支座6分别整体贯穿于主板3和背板2, 构成主体框架, 主要承担垂直方向力。侧板总成5垂直焊接在主板3上, 用于安装锁紧系统的楔块支座, 主要承载水平方向力侧加强板总成8分别与主板3和侧板总成5焊接, 用于增强水平方向的承载力。四个侧拉油缸安装板7焊接在侧加强板总成8上, 用于安装备用侧拉油缸, 侧拉油缸在侧加强板总成8预留的长孔中穿过, 在锁紧系统不能通过滑道顺利解锁时, 启用侧拉油缸来完成解锁过程。后加强板总成1由多块环形钢板组成, 逐层焊接在主板3与背板2之间, 来加固固桩架装置的强度, 从而加强船体强度。 3.2 新型固桩架的安装方式 待船体合拢时, 将该装置上端与起升装置焊接, 两端与围井焊接, 下端与下导向架焊接。待所有焊接完成后, 将锁紧系统各件由两件前加强板4之间通过相应工装装入固桩架装置, 四套传动系统与四个变速箱支座6用螺栓把合, 四个楔块支座与四个侧板总成5用螺栓把合, 上下两套传动系统之间通过楔块与滑道各控制一个齿条板, 用于锁紧桩腿, 将侧拉油缸一端与齿条板侧面用螺栓拧紧, 另一端与侧拉油缸安装板7用螺栓把合, 安装完毕。 4 结语 本文所阐述的固桩架结构形式克服了现有结构形式的诸多缺点, 在保证功能及强度的同时, 最大限度的减轻了重量, 节省了材料。固桩架的结构以及外部边界条件在设计之初都尽量模拟真实的外部条件, 内部尺寸与装配后零部件尺寸比例一致, 并根据平台参数计算出极限工作载荷进行计算机仿真计算, 从而更加直观的验证了固桩架的合理性。此项目的实施不但满足了平台的设计需求, 同时对企业经营效益而言又降低了生产成本和投资风险, 其简单的外形以及各板材的焊接又扩大了企业内部的生产需求, 增强了国内企业的竞争能力。 本固桩架装置的研究能够为同类产品的研发提供一定的参考价值, 也为相关零部件的自主化开发提供依据, 同时为我国海工装备制造业贡献一份力量。