本公開一般涉及控制領(lǐng)域，特別涉及自動(dòng)化控制領(lǐng)域，尤其涉及一種用于浮式儲油卸油平臺的安全自動(dòng)化系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

浮式生產(chǎn)儲油卸油平臺(floatingproductionstorageandoffloading，簡稱fpso)是深海石油生產(chǎn)的主要手段之一。目前圓筒型fpso船體的自動(dòng)化系統(tǒng)主要是基礎(chǔ)控制系統(tǒng)，基礎(chǔ)控制系統(tǒng)包括生產(chǎn)控制系統(tǒng)、平臺管理系統(tǒng)、電力分配系統(tǒng)和振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，用于對平臺的原油生產(chǎn)工藝進(jìn)行常規(guī)控制，包括油氣生產(chǎn)工藝控制、對油氣生產(chǎn)之外的其他工藝的控制、對平臺上電力的分配與控制以及對輪機(jī)組件的振動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測，用來控制原油生產(chǎn)(采油、儲油和卸油)的進(jìn)程。目前自動(dòng)化系統(tǒng)僅滿足基本的對原油生產(chǎn)進(jìn)程的控制。

但是在原油生產(chǎn)過程中，除了實(shí)現(xiàn)對原油生產(chǎn)進(jìn)程的基本控制，為保證fpso平臺的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，安全控制設(shè)計(jì)逐漸成為fpso平臺自動(dòng)化系統(tǒng)的重中之重。目前fpso平臺并不涉及或很少涉及安全控制系統(tǒng)，導(dǎo)致原油生產(chǎn)過程中fpso平臺處于危險(xiǎn)狀況(例如可燃?xì)怏w泄漏、溫度過高導(dǎo)致火災(zāi)或者其他火源的出現(xiàn))時(shí)不能采取高效的防御措施；或，即使設(shè)置有安全控制系統(tǒng)，在安全控制系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下不能及時(shí)采取防御措施。因此亟需提供一種高性能的用于浮式儲油卸油平臺的安全自動(dòng)化系統(tǒng)，在設(shè)立基礎(chǔ)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增設(shè)安全控制系統(tǒng)，以在實(shí)現(xiàn)對原油生產(chǎn)過程控制的同時(shí)，及時(shí)對fpso平臺所處的危險(xiǎn)狀態(tài)做出及時(shí)、有效的防御措施。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷或不足，做出了本發(fā)明。

第一方面，本發(fā)明提供了一種用于浮式儲油卸油平臺的安全自動(dòng)化系統(tǒng)，所述浮式儲油卸油平臺可執(zhí)行原油生產(chǎn)工藝，所述原油生產(chǎn)工藝包括采油、儲油和卸油，所述安全自動(dòng)化系統(tǒng)包括上位系統(tǒng)以及兩套完全相同且互為備份的控制系統(tǒng)，所述上位系統(tǒng)包括兩臺相互連接以進(jìn)行通訊的服務(wù)器；兩臺服務(wù)器與兩套控制系統(tǒng)一一對應(yīng)連接，每臺服務(wù)器分別對相應(yīng)的控制系統(tǒng)進(jìn)行訪問，其中所述控制系統(tǒng)包括：

安全控制系統(tǒng)，用于在所述浮式儲油卸油平臺執(zhí)行原油生產(chǎn)工藝的過程中，當(dāng)所述浮式儲油卸油平臺處于危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)停斷處于危險(xiǎn)區(qū)域的執(zhí)行原油生產(chǎn)工藝的設(shè)備。

第二方面，本發(fā)明提供了一種用于浮式儲油卸油平臺的安全控制方法，其所控制的安全自動(dòng)化系統(tǒng)包括上位系統(tǒng)以及兩套完全相同且互為備份的控制系統(tǒng)，所述上位系統(tǒng)包括兩臺相互連接以進(jìn)行通訊的服務(wù)器，兩臺服務(wù)器與兩套控制系統(tǒng)一一對應(yīng)連接，每臺服務(wù)器分別對相應(yīng)的控制系統(tǒng)進(jìn)行訪問，所述控制系統(tǒng)包括安全控制系統(tǒng)，其中所述方法包括：

所述安全控制系統(tǒng)未出現(xiàn)故障情況時(shí)，每臺服務(wù)器使用一套控制系統(tǒng)獨(dú)立工作，同時(shí)每臺服務(wù)器定時(shí)更新其所使用的控制系統(tǒng)的工作數(shù)據(jù)，兩臺服務(wù)器互相定時(shí)交互對方的工作數(shù)據(jù)；

所述安全控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，其中一套控制系統(tǒng)停止工作，兩臺服務(wù)器共享另一套控制系統(tǒng)的工作數(shù)據(jù)。

本申請所提供的用于浮式儲油卸油平臺的安全自動(dòng)化系統(tǒng)以及安全控制方法，其中安全自動(dòng)化系統(tǒng)由兩套冗余的控制系統(tǒng)組成，且每套控制系統(tǒng)設(shè)置了安全控制系統(tǒng)，安全控制系統(tǒng)監(jiān)測潛在危險(xiǎn)并采取防御措施，保證整個(gè)平臺安全、高效的運(yùn)轉(zhuǎn)；其中安全控制方法滿足在任一控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可以無縫不間斷使用另外一套控制系統(tǒng)，保證了浮式儲油卸油平臺的穩(wěn)定性。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本申請的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供給的用于浮式儲油卸油平臺的安全自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本申請作進(jìn)一步的詳細(xì)說明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋相關(guān)發(fā)明，而非對該發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與發(fā)明相關(guān)的部分。

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本申請。

本發(fā)明提供一種用于浮式儲油卸油平臺的安全自動(dòng)化系統(tǒng)，其中浮式儲油卸油平臺可執(zhí)行原油生產(chǎn)工藝，原油生產(chǎn)工藝包括采油、儲油和卸油等工藝，浮式儲油卸油平臺(即fpso船體)上執(zhí)行原油生產(chǎn)工藝的設(shè)備包括各種電氣設(shè)備(例如閥門、儀表、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)等等)、風(fēng)車風(fēng)閘；浮式儲油卸油平臺的公用系統(tǒng)主要包括各類油艙水艙壓載艙管理系統(tǒng)、貨油泵控制系統(tǒng)、海水系統(tǒng)、裝載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、氮?dú)舛铓庀到y(tǒng)、錨機(jī)管理系統(tǒng)等。

如圖1所示，本發(fā)明提供的一種用于浮式儲油卸油平臺的安全自動(dòng)化系統(tǒng)，包括上位系統(tǒng)以及兩套完全相同且互為備份的控制系統(tǒng)，上位系統(tǒng)包括兩臺相互連接以進(jìn)行通訊的服務(wù)器，如圖1分別為第一服務(wù)器2a、第二服務(wù)器2b；兩臺服務(wù)器與兩套控制系統(tǒng)一一對應(yīng)連接，每臺服務(wù)器分別對相應(yīng)的控制系統(tǒng)進(jìn)行訪問，與服務(wù)器2b相連接的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能和與服務(wù)器2a相連接的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能相同，本申請的實(shí)施例以與服務(wù)器2a相連接的控制系統(tǒng)為例，對控制系統(tǒng)進(jìn)行介紹，控制系統(tǒng)包括：

安全控制系統(tǒng)10，用于在浮式儲油卸油平臺執(zhí)行原油生產(chǎn)工藝的過程中，當(dāng)浮式儲油卸油平臺處于危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)停斷處于危險(xiǎn)區(qū)域的執(zhí)行原油生產(chǎn)工藝的設(shè)備。

控制系統(tǒng)包括基礎(chǔ)控制系統(tǒng)11，基礎(chǔ)控制系統(tǒng)11和安全控制系統(tǒng)10相互獨(dú)立工作。

本發(fā)明所提及的危險(xiǎn)狀態(tài)包括浮式儲油卸油平臺的溫度過高和/或可燃?xì)怏w泄漏。

進(jìn)一步地，安全控制系統(tǒng)10包括：

火/氣系統(tǒng)101，用于實(shí)時(shí)探測浮式儲油卸油平臺的溫度和/或可燃?xì)怏w并生成狀態(tài)信號，將狀態(tài)信號與預(yù)設(shè)狀態(tài)閾值進(jìn)行比較，生成比較結(jié)果；

應(yīng)急切斷系統(tǒng)102，其與火/氣系統(tǒng)101相連，用于接收比較結(jié)果，在狀態(tài)信號大于預(yù)設(shè)狀態(tài)閾值時(shí)生成應(yīng)急信號；

工藝關(guān)斷系統(tǒng)103，其與應(yīng)急切斷系統(tǒng)102相連，用于響應(yīng)應(yīng)急切斷系統(tǒng)的應(yīng)急信號，對處于危險(xiǎn)區(qū)域的執(zhí)行原油生產(chǎn)工藝的設(shè)備做停斷處理。

進(jìn)一步地，火/氣系統(tǒng)包括：

火氣探測單元1011，用于實(shí)時(shí)探測浮式儲油卸油平臺的溫度和/或可燃?xì)怏w并生成狀態(tài)信號；

采集單元1012，用于采集狀態(tài)信號；

比較單元1013，用于將狀態(tài)信號與預(yù)設(shè)狀態(tài)閾值進(jìn)行比較并生成比較結(jié)果；

第一傳輸單元1014，用于將比較結(jié)果發(fā)送至應(yīng)急切斷系統(tǒng)。

進(jìn)一步地，火氣探測單元至少包括以下任一種：感煙探頭、感溫探頭、火焰探頭。通過感煙探頭、火焰探頭感測原油生產(chǎn)作業(yè)所處環(huán)境的可燃?xì)怏w或火源，或者通過感溫探頭測原油生產(chǎn)作業(yè)所處環(huán)境中溫度過高情況，避免可燃?xì)怏w爆炸、溫度過高或者其他情況引起的火災(zāi)。

進(jìn)一步地，應(yīng)急切斷系統(tǒng)包括：

第二傳輸單元1021，用于接收火/氣系統(tǒng)發(fā)送的比較結(jié)果，

控制單元1022，響應(yīng)于比較結(jié)果為狀態(tài)信號大于預(yù)設(shè)狀態(tài)閾值生成應(yīng)急信號并通過第二傳輸單元將應(yīng)急信號發(fā)送給工藝關(guān)斷系統(tǒng)。

進(jìn)一步地，工藝關(guān)斷系統(tǒng)包括：

第三傳輸單元1031，用于接收應(yīng)急切斷系統(tǒng)發(fā)送的應(yīng)急信號；

制動(dòng)單元1032，用于根據(jù)所述應(yīng)急信號將處于危險(xiǎn)區(qū)域的執(zhí)行原油生產(chǎn)工藝的設(shè)備停斷。

浮式儲油卸油平臺上布置有多個(gè)感溫探頭、感煙探頭、火焰探頭。

例如火/氣系統(tǒng)通過火氣探測單元探測到平臺的局部溫度過高，操作人員根據(jù)相應(yīng)的感溫探頭查找到某處電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)溫度過高，該電動(dòng)機(jī)可以視為故障電動(dòng)機(jī)，這種情況下極容易發(fā)生短路，進(jìn)而可能導(dǎo)致線路毀壞、發(fā)生火災(zāi)的問題；火/氣系統(tǒng)在感測到該狀態(tài)后生成狀態(tài)信號，其中預(yù)設(shè)狀態(tài)閾值為預(yù)設(shè)的電動(dòng)機(jī)工作溫度(在該溫度范圍內(nèi)，電動(dòng)機(jī)可以正常工作)，狀態(tài)信號為火氣探測單元探測到的故障電動(dòng)機(jī)的工作溫度；通過比較單元將故障電動(dòng)機(jī)的工作溫度與預(yù)設(shè)的電動(dòng)機(jī)工作溫度進(jìn)行比較生成比較結(jié)果并且通過第一傳輸單元將比較結(jié)果發(fā)送給應(yīng)急切斷系統(tǒng)。

應(yīng)急切斷系統(tǒng)通過第二傳輸單元接收火/氣系統(tǒng)發(fā)送的比較結(jié)果，如果比較結(jié)果是故障電動(dòng)機(jī)的工作溫度大于預(yù)設(shè)的電動(dòng)機(jī)工作溫度，控制單元響應(yīng)于該生成結(jié)果產(chǎn)生應(yīng)急信號，應(yīng)急信號為要求故障電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行，應(yīng)急切斷系統(tǒng)通過第二傳輸單元將含有要求故障電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行的應(yīng)急信號發(fā)送給工藝關(guān)斷系統(tǒng)。

接下來，工藝關(guān)斷系統(tǒng)通過第三傳輸單元接收應(yīng)急切斷系統(tǒng)給出的含有要求故障電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行的應(yīng)急信號，制動(dòng)單元在這邊可優(yōu)選設(shè)置為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸附近的摩擦片或者凸輪，響應(yīng)于應(yīng)急信號轉(zhuǎn)動(dòng)卡緊故障電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸，使得故障電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)動(dòng)制動(dòng)單元實(shí)現(xiàn)剎車緊急制動(dòng)。

例如火/氣系統(tǒng)通過火氣探測單元探測平臺是否有可燃?xì)怏w泄漏，若探測到可燃?xì)怏w，將可燃?xì)怏w的濃度與預(yù)設(shè)的可燃?xì)怏w的濃度進(jìn)行比較得到比較結(jié)果；應(yīng)急切斷系統(tǒng)接收到比較結(jié)果，若結(jié)果為超標(biāo)，則發(fā)出含有要求關(guān)斷停止電氣設(shè)備、風(fēng)機(jī)風(fēng)閘的應(yīng)急信號；工藝關(guān)斷系統(tǒng)中的制動(dòng)單元可以為設(shè)置于電氣設(shè)備、風(fēng)機(jī)風(fēng)閘轉(zhuǎn)軸附近的摩擦片，工藝關(guān)斷系統(tǒng)響應(yīng)于應(yīng)急信號通過制動(dòng)單元停止電氣設(shè)備、風(fēng)機(jī)風(fēng)閘的運(yùn)轉(zhuǎn)。

本申請的安全控制系統(tǒng)中，應(yīng)急切斷系統(tǒng)根據(jù)火/氣系統(tǒng)感測所得的狀態(tài)信號生成應(yīng)急信號，并控制工藝關(guān)斷系統(tǒng)對相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行停斷處理，主要是停斷執(zhí)行原油生產(chǎn)工藝的電氣設(shè)備以及風(fēng)機(jī)風(fēng)閘。例如，火/氣系統(tǒng)感測到可燃?xì)怏w或者溫度過高時(shí)，通過工藝關(guān)斷系統(tǒng)關(guān)斷電氣設(shè)備，停止生產(chǎn)；并且關(guān)斷風(fēng)機(jī)風(fēng)閘，避免可燃?xì)怏w或者火源的擴(kuò)散。

進(jìn)一步地，控制系統(tǒng)還包括信息管理系統(tǒng)12，用于對基礎(chǔ)控制系統(tǒng)、安全控制系統(tǒng)的信息進(jìn)行記錄與整理。

進(jìn)一步地，控制系統(tǒng)還包括仿真培訓(xùn)系統(tǒng)13，用于指導(dǎo)操作人員操作。

本申請所提供的用于儲油卸油的安全自動(dòng)化系統(tǒng)，通過增設(shè)安全控制系統(tǒng)，當(dāng)浮式儲油卸油平臺處于危險(xiǎn)環(huán)境中時(shí)，對危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)執(zhí)行原油生產(chǎn)工藝的設(shè)備進(jìn)行停斷處理，主要是停斷電氣設(shè)備以及風(fēng)機(jī)風(fēng)閘；采用兩臺服務(wù)器，且每臺服務(wù)器各連接一套控制系統(tǒng)，可保證在其中一套控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下，通過另一套控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不間斷的控制。

本發(fā)明還提供了一種用于浮式儲油卸油平臺的安全控制方法，其所控制的安全自動(dòng)化系統(tǒng)包括上位系統(tǒng)以及兩套完全相同且互為備份的控制系統(tǒng)，上位系統(tǒng)包括兩臺相互連接以進(jìn)行通訊的服務(wù)器，兩臺服務(wù)器與兩套控制系統(tǒng)一一對應(yīng)連接，每臺服務(wù)器分別對相應(yīng)的控制系統(tǒng)進(jìn)行訪問，控制系統(tǒng)包括安全控制系統(tǒng)，其特征在于，方法包括：

安全控制系統(tǒng)未出現(xiàn)故障情況時(shí)，每臺服務(wù)器使用一套控制系統(tǒng)獨(dú)立工作，同時(shí)每臺服務(wù)器定時(shí)更新其所使用的控制系統(tǒng)的工作數(shù)據(jù)，兩臺服務(wù)器互相定時(shí)交互對方的工作數(shù)據(jù)；

安全控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，其中一套控制系統(tǒng)停止工作，兩臺服務(wù)器共享另一套控制系統(tǒng)的工作數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步的，在安全控制系統(tǒng)未出現(xiàn)故障的情況下：

探測浮式儲油卸油平臺的溫度和/或可燃?xì)怏w并生成狀態(tài)信號；

根據(jù)預(yù)設(shè)狀態(tài)閾值對狀態(tài)信號進(jìn)行比較判斷并生成比較結(jié)果；

響應(yīng)于比較結(jié)果生成應(yīng)急信號；

響應(yīng)于應(yīng)急信號對處于危險(xiǎn)區(qū)域的執(zhí)行原油生產(chǎn)工藝的設(shè)備做停斷處理。

其中，對處于危險(xiǎn)區(qū)域的執(zhí)行原油生產(chǎn)工藝的設(shè)備做停斷處理包括：

停斷處于危險(xiǎn)區(qū)域的執(zhí)行原油生產(chǎn)工藝的電氣設(shè)備以及風(fēng)機(jī)風(fēng)閘。

本發(fā)明所提供的用于浮式儲油卸油平臺的安全自動(dòng)化系統(tǒng)以及安全控制方法，實(shí)現(xiàn)浮式儲油卸油平臺的安全應(yīng)急控制，實(shí)現(xiàn)浮式儲油卸油平臺的危險(xiǎn)源探測；通過網(wǎng)絡(luò)連接兩套控制系統(tǒng)、兩臺服務(wù)器之間的連接，通過網(wǎng)絡(luò)便于海上與陸地之間的聯(lián)系。

以上描述僅為本申請的較佳實(shí)施例以及對所運(yùn)用技術(shù)原理的說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本申請中所涉及的發(fā)明范圍，并不限于上述技術(shù)特征的特定組合而成的技術(shù)方案，同時(shí)也應(yīng)涵蓋在不脫離發(fā)明構(gòu)思的情況下，由上述技術(shù)特征或其等同特征進(jìn)行任意組合而形成的其它技術(shù)方案。例如上述特征與本申請中公開的(但不限于)具有類似功能的技術(shù)特征進(jìn)行互相替換而形成的技術(shù)方案。