采油平台遥测系统介绍

刘爱侠，张益公，高国强，杨 芳，荣克佳

（海洋石油工程股份有限公司，天津，300451）

0 引言

渤中3-2油田的自安装采油平台是一座自升式移动生产储油平台，主要设有原油舱、生产水舱、净水舱、压载舱等储液舱室。 平台的遥测系统用以对液舱液位和温度、油舱氮封压力、固桩室围阱区液位和平台四角吃水等进行遥测，并对生产水提升泵、原油外输泵、压载泵及氮封系统等进行监控。 通过安装现场采集箱、集中控制柜的触摸屏及远程监控计算机，操作者可直观、全面、实时地了解现场各参数。

1 系统组成

自安装采油平台的遥测系统主要由集中显示控制柜、现场采集箱、液位关断箱、远程监控计算机及各传感器组成。 传感器包括雷达液位传感器、电极式液位传感器、气泡式液位变送器、氮气压力传感器和温度传感器。

电极式液位传感器信号直接进平台ESD系统。 其它的传感器信号通过现场采集箱后进中控显示盘，中控室远程监控计算机进行显示和报警。 遥测系统的组成和流程原理图，如图1所示。

2 变送器的选择

2.1 液位测量

在本平台遥测系统中，净水舱、生产水舱、污油舱和原油舱液位的测量选择了雷达液位传感器。 雷达液位传感器应用时域反射原理，采用一个导波管传送电磁波，通过测量传导时间计算出液位高度。 测量结果不受雾气和泡沫等工艺条件影响。 信号在导波管内传播，抗干扰能力强。 由于电磁波是恒定的，调校时只需输入量程等有关参数，不需要现场标定。 传感器安装空间小，通过舱室顶部的支撑管法兰固定，导波管与变送器之间为快速万向接头连接，安装和维护简单方便。对于测量精度要求不太高、经常会有液面变化且介质腐蚀性不强、安装空间受限的平台液舱和油舱来说，是比较适用的。

压载舱、海水舱、淡水舱、柴油舱、围阱区及平台四角吃水的测量选用气泡式液位测量系统。 该系统用静压测量原理，系统的基本组成见图2。 平台压缩空气先经过滤和调压，通过管路分配到各个舱室，再经恒流阀输出，然后由引压管通向液位底部。 根据气体导压性，引压管内空气压力相等。 随着液面的升降，引压管内会产生一个与液面高度成正比的气压变化值。 该压力值可以通过阀控箱内的静压传感器进行实时测量，采集的数据经过PLC计算处理后，在显示器上显示出各舱室液体的液位、体积和重量。

图1 遥测系统原理图

气泡式液位测量系统是根据海洋移动平台的工作情况，以及结合各舱室的不规则形式、海水对普通浸入传感器的影响，进行独特设计的。 系统以空气为测量介质，静压传感器的感压膜片不直接接触海水，有效避免了海水的腐蚀和海生物的影响。 测量精度相对较低，但通过控制吹气量，精度可以达到0.5%～1%，完全满足平台液位测量精度的要求。 该测量系统具有体积小、重量轻、性能可靠、易于维护等特点。 另外，本平台设有空压机系统，气源供应充足、便捷。

液位关断信号采集选择电极导通式传感器，由两个电极检测介质液位，通过内部继电器触点转换发出控制信号，然后进入平台ESD系统实现对泵等设备的启停控制。电极式液位传感器测量范围较宽，控制高低点可任意设定并带手动控制，而且结构简单、运行可靠、维修方便。

2.1 温度测量

各舱室液体温度测量范围为-25℃～70℃,精度要求±1℃,选用带有保护套管的热电偶温度传感器。 该温度传感器应用广泛、测量范围广、性能稳定、构造简单、不与介质直接接触、材质要求不高、可在线维修和更换。

2.2 氮气压力测量

各油舱封舱氮气压力的测量选择了表压型防爆压力变送器，安装于舱室顶部，将所测压力转换为4～20mA的电信号输出，具有结构简单、体积小、灵敏度高、使用寿命长等特点。

3 数据的处理

数据处理系统主要包括一个数据采集处理主站、两个信号采集从站和三个显示终端。 各主从站之间以PROFIBUS DP形式进行通讯，集中控制柜上的显示终端和远程监控显示终端则以TCP/IP网络与主站进行通讯。 数据采集处理主站和一个信号采集从站安装于集中控制柜内，另一个信号采集从站安装于液位关断采集箱内。 现场显示终端安装在现场采集箱上，集中显示终端安装在集中控制柜上，第三个显示终端为远程监视计算机。 数据处理系统的构成参见图3。

现场采集箱内装有安全栅和接线端子。由于传感器大部分位于防爆区，所以要先通过阀控箱中的隔离栅，再由多芯电缆将信号传到系统主站。 现场采集箱的触摸显示屏可以显示各舱室的液位、温度和压力等。 箱内左右两边装有静压传感器，用于采集气泡式测量法所测液位的信号；箱体外部装有过滤调压阀和卡套接头，平台压缩空气经过过滤降压，再由与各卡套接头相连的引压管通往各舱室内。液位关断系统的传感器都接入液位关断箱，箱内从站将采集到的信号发送到系统主站。

集中控制柜位于中控室，为增加系统的可靠性，采用双CPU处理器。 各从站采集到的数据均传送到主站进行计算和处理。 集中控制柜面板上装有12英寸触摸屏，作为一个显示终端。 远程计算机所显示的内容和操作权限与控制柜触摸屏是完全一致的。

4 操作界面

用户可以通过集中显示控制柜触摸屏或远程计算机便捷、及时、准确地了解各舱室的液位、重量、体积、温度和压力等现场参数。 当某数值超过设定的上下限值时，相应舱室的显示框会以红、黄色交替闪烁报警，控制柜上的蜂鸣器也会响起。 操作人员可以及时采取相应的处理措施，以消除报警状态。报警消息页面会以表格形式记录报警的发生时间及状态等信息，可备以后查询，也可以通过打印机进行打印。

5 结论

自安装采油平台的遥测系统将舱室多项参数的现场测量、集中显示和远程监控有效集成在一起；根据使用场合、测量要求和经济性等合理选择传感器；数据处理采用计算机网路技术，以保证快速和准确；显示和操作界面简洁、直观，操作人员易于掌握。 本遥测系统自平台投入使用以来运行稳定、状态良好，其设计选型和应用经验值得类似移动采油平台参考和借鉴。

[1] 刘喜元，黎汉军.船舶液体舱液位遥测方法及数据分析[J].船海工程，2005（4）：10-12.

[2] 刘永芬.导波雷达液位变送器的设计选型及应用[J].仪器仪表与分析监测，2002（3）：18-19.

[3] 齐国清，贾欣乐.船舱液位测量雷达研究[J].中国航海，2000（2）：76-80.

[4] 连光耀，黄考利，郑思龙.远程分布式测控系统的RS485总线通信[J].兵工自动化，2004（3）：40-41.

[5] 张平发.液位测量吹气装置的研究[J].化工自动化及仪表，2003（1）：58-60.