摘要：克拉2氣田的產(chǎn)量占“西氣東輸”一期工程的90%以上，生產(chǎn)裝置的安全、平穩(wěn)運(yùn)行尤為重要。通過(guò)引入Honeywell公司的安全管理系統(tǒng)(FSC)對(duì)處理廠、氣井生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了氣田對(duì)IEC61508標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的安全完整性(SIL)的要求?？死?span lang="EN-US">2氣田安全管理系統(tǒng)在工藝上具有在異常情況關(guān)閉氣井，處理廠關(guān)閉進(jìn)出裝置閥門、打開放空閥實(shí)現(xiàn)受限放空的特點(diǎn)；在自控上具有多節(jié)點(diǎn)、層次化、等級(jí)化、一體化的特點(diǎn)。通過(guò)對(duì)典型邏輯的模塊化封裝，實(shí)現(xiàn)了控制邏輯的便捷編制；同時(shí)，對(duì)安全管理系統(tǒng)的事件順序記錄(SOE)在跨網(wǎng)段情況下不能有效整合到服務(wù)器中的故障給出了分析及解決方案。該系統(tǒng)在克拉2氣田的成功應(yīng)用，確保了氣田在緊急情況下的風(fēng)險(xiǎn)消除，達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。
主題詞：克拉2氣田；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；安全管理系統(tǒng)；控制系統(tǒng)
克拉2氣田是“西氣東輸”工程的主力氣田，是典型的“三高”氣田，肩負(fù)著十分重要的政治責(zé)任和社會(huì)責(zé)任；同時(shí)，天然氣生產(chǎn)處理過(guò)程具有易燃、易爆、高壓等特點(diǎn)，一旦發(fā)生事故，若不能及時(shí)控制和處理，將會(huì)釀成災(zāi)難性的事故和重大損失。
一、安全管理系統(tǒng)概述
??? 安全管理系統(tǒng)是一種對(duì)工廠出現(xiàn)異常情況時(shí)做出反應(yīng)的系統(tǒng)，用于當(dāng)生產(chǎn)過(guò)程的預(yù)定條件受到?jīng)_擊時(shí)，自動(dòng)地將其置于安全狀態(tài)。它必須在工廠裝置本身出現(xiàn)危險(xiǎn)，或者由于操作不當(dāng)而將導(dǎo)致危險(xiǎn)的情況下，產(chǎn)生正確的輸出以防止危險(xiǎn)的出現(xiàn)，或減輕所造成的后果[1]。
??? 安全完整性等級(jí)(SIL)由工藝流程或生產(chǎn)裝置的安全要求決定，裝置的危險(xiǎn)性越高，所要求的安全等級(jí)就越高，IEC61508中定義了安全完整性等級(jí)的劃分[2]，見表1。
表1 IEC61508中安全完整性等級(jí)劃分表
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SIL級(jí)別 | 對(duì)應(yīng)失效概率范圍 |
4 | ≥10-5～＜10-4 |
3 | ≥10-4～＜10-3 |
2 | ≥10-3～＜10-2 |
1 | ≥10-2～＜10-1 |
??? 特別指出的是，在IEC61508中對(duì)于SIL1～SIL3級(jí)可以采用電子可編程安全系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，但對(duì)于SIL4級(jí)別，電子可編程安全系統(tǒng)卻不適用。
??? 針對(duì)克拉2氣田的井口距離長(zhǎng)、井站分散、安全要求高的特點(diǎn)，使用了美國(guó)Honeywell公司最新一代DCS系統(tǒng)(過(guò)程知識(shí)系統(tǒng)PKS)、安全管理系統(tǒng)(FSC)及美國(guó)BristolBabcock公司的ControlWave系列RTU，分別實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制、安全管理和數(shù)據(jù)采集監(jiān)控功能。安全管理系統(tǒng)(FSC)是一個(gè)高度可靠和高度集成的、“故障安全”和“安全容錯(cuò)”的安全系統(tǒng)[3]，通過(guò)高速光纖網(wǎng)絡(luò)連接各FSC構(gòu)成安全控制網(wǎng)絡(luò)。
二、氣田安全管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
??? 克拉2氣田包括3個(gè)部分：處理量為3000×104m3/d的中央處理廠、處理量為2000×104m3/d的第二處理廠和17口高壓采氣井。根據(jù)危險(xiǎn)的大小，天然氣處理廠安全級(jí)別為SIL3級(jí)，井口安全等級(jí)為SIL2級(jí)。
??? 1. 安全管理系統(tǒng)的工藝實(shí)現(xiàn)
??? 對(duì)于采氣井，采用了故障關(guān)井的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)工藝上的安全。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)、液壓油刺漏、可調(diào)油嘴失效等情況下，通過(guò)關(guān)閉井下安全閥、主閥和翼閥，停止氣井的生產(chǎn)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)單井安全控制。
??? 在天然氣處理廠，鑒于單套裝置的處理量巨大(500×104m3/d)，采用了關(guān)閉裝置進(jìn)出口、打開放空閥放空的辦法實(shí)現(xiàn)裝置的有效停車。為了有效解決超量放空，采用了迷宮籠套式調(diào)節(jié)閥及旋塞閥+限流孔板兩種方式實(shí)現(xiàn)受限放空，裝置在關(guān)閉進(jìn)出口后，高壓天然氣通過(guò)放空閥進(jìn)入放空火炬，實(shí)現(xiàn)安全排放。
??? 2. 安全管理系統(tǒng)的等級(jí)劃分
??? (1) 按安全管理系統(tǒng)所處位置可以劃分為井口、中央處理廠和第二處理廠3個(gè)部分：井口安全管理系統(tǒng)對(duì)井口異常情況進(jìn)行處理，同時(shí)接受兩個(gè)處理廠的指令信號(hào)進(jìn)行關(guān)井；中央處理廠和第二處理廠負(fù)責(zé)對(duì)所屬場(chǎng)站內(nèi)部進(jìn)行緊急關(guān)斷，對(duì)井口安全管理系統(tǒng)可發(fā)出指令進(jìn)行關(guān)井操作。
??? (2) 按控制范圍可依次劃分為裝置級(jí)、廠級(jí)、氣田級(jí)3個(gè)等級(jí)：①裝置級(jí)只針對(duì)單套裝置，裝置進(jìn)出口切斷，放空閥打開，放空裝置，并停運(yùn)對(duì)應(yīng)的動(dòng)設(shè)備；對(duì)于采氣井則關(guān)井。②廠級(jí)分別執(zhí)行中央處理廠和第二處理廠的緊急停車指令，廠級(jí)只作用于本廠和部分單井，不影響另一個(gè)處理廠。③氣田級(jí)執(zhí)行全氣田緊急停車、兩個(gè)處理廠及所有單井全部緊急停車，為最高級(jí)別。
