一种半潜平台安全仪表系统

技术领域

本发明涉及海洋石油工程技术领域，尤其涉及一种半潜平台安全仪表系统。

背景技术

海洋环境复杂恶劣，如风、海浪、海流、海冰和潮汐等均会影响海洋石油平台结构，另外，如火灾爆炸、落物风险等也会直接影响海洋石油平台的安全性，而环境腐蚀、海生物附着、材料老化和疲劳损伤等不利因素也都会导致海洋石油平台的整体抗力衰减，影响其安全性。

现今的半潜平台由于就位水深，其安装时、就位过程中及水下生产监测等都会直接影响平台的安装及后续生产的安全性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何提供一种不仅能保障海上安装期间各设施顺利实施和投入使用，还能保障各系统在海洋环境、平台运动、压力监测及水下控制中的设施安全及平稳运行的半潜平台安全仪表系统。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种半潜平台安全仪表系统，其包括中央控制系统、环境监测系统、压力保护系统及水下控制系统，所述环境监测系统、所述压力保护系统及所述水下控制系统均与所述中央控制系统连接；所述环境监测系统用于监测海洋环境及平台的运动状态，所述压力保护系统用于监测并控制设备压力，所述水下控制系统用于控制水下阀门。

更进一步地，所述环境监测系统包括气象监测系统、海洋水文监测系统及平台姿态监测系统，所述气象监测系统、所述海洋水文监测系统及所述平台姿态监测系统均与所述中央控制系统连接；所述气象监测系统用于监测环境的气象参数，所述海洋水文监测系统用于监测海洋的水文参数，所述平台姿态监测系统用于监测所述平台的运动状态。

更进一步地，所述气象监测系统包括用于监测环境的风速和风向的风速风向传感器、用于监测环境的温度和湿度的温湿度传感器、用于监测环境的大气压的气压传感器及用于监测环境的能见度的能见度传感器。

更进一步地，所述海洋水文监测系统包括用于监测海水的温度和盐度的温盐度传感器、用于监测海洋的波高及波向的第一声学多普勒流速剖面仪及用于监测海流剖面的第二声学多普勒流速剖面仪。

更进一步地，所述平台姿态监测系统包括用于监测平台的位置的差分全球定位系统及用于监测平台的六自由度运动的运动参考单元。

更进一步地，所述环境监测系统还包括工作站、装载管理程序系统及交互控制系统，所述工作站、所述装载管理程序系统及所述交互控制系统均与所述中央控制系统连接；所述工作站用于工作人员的监测及控制，所述装载管理程序系统用于装载管理程序的设置，所述交互控制系统用于与其它运行的客户端进行交互数据传输。

更进一步地，所述环境监测系统包括用于供电的不间断电源系统，所述不间断电源为10千伏安且220伏交流电压的单项系统。

更进一步地，所述半潜平台安全仪表系统还包括钢悬链线立管监测系统、系泊监测系统及压载控制系统，所述钢悬链线立管监测系统、所述系泊监测系统及所述压载控制系统均与所述中央控制系统连接，所述压载控制系统还与所述环境监测系统连接；所述钢悬链线立管监测系统用于监测钢悬链线立管的状态参数，所述系泊监测系统用于监测平台的系泊状态参数，所述压载控制系统用于监测平台的压载参数并进行控制。

更进一步地，所述压力保护系统包括压力变送器设备、与所述压力变送器设备连接的安全逻辑控制器及与所述安全逻辑控制器连接的关断阀终端设备。

更进一步地，所述水下控制系统与所述中央控制系统集成设置，所述水下控制系统采用复合电液控制控制方式控制水下阀门，所述水下控制系统通过脐带缆进行信号传输。

与现有技术相比，本发明中的半潜平台安全仪表系统通过设计中央控制系统、环境监测系统、压力保护系统及水下控制系统，并将环境监测系统、压力保护系统及水下控制系统均与中央控制系统连接，从而使得各系统相辅相成，分散控制，集中监控传输，其整个系统形成了有机统一的监测整体，最大限度地发挥了各系统的功能，实现了资源共享，提供了半潜平台安装、就位、作用生产过程中的技术支持，不仅保障了海上安装期间各设施的顺利实施和投入使用，还保障了平台投产后各系统在海洋环境、平台运动、压力监测及水下控制中的设施安全及平稳运行，为后期运营过程中的巡检和系统维护提供了更高的安全保障，还在半潜平台以及终端上实现了全方面实时监控平台的生产运行及运动等情况，为生产人员提供了智能化监控的措施。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种半潜平台安全仪表系统的部分结构示意图。

图2是是本发明实施例提供的一种半潜平台安全仪表系统中中央控制系统及环境监测系统的结构示意图。

图3是是本发明实施例提供的一种半潜平台安全仪表系统中压力保护系统的结构示意图。

图4是是本发明实施例提供的一种半潜平台安全仪表系统中水下控制系统的结构示意图。

其中，1、中央控制系统；11、采集系统；12、数据服务系统；2、环境监测系统；21、气象监测系统；211、风速风向传感器；212、温湿度传感器；213、气压传感器；214、能见度传感器；22、海洋水文监测系统；221、温盐度传感器；222、第一声学多普勒流速剖面仪；223、第二声学多普勒流速剖面仪；23、平台姿态监测系统；231、差分全球定位系统；232、运动参考单元；24、工作站；25、装载管理程序系统；26、交互控制系统；3、压力保护系统；4、水下控制系统；5、钢悬链线立管监测系统；6、系泊监测系统；7、压载控制系统；8、报警系统。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

本发明实施例提供了一种半潜平台安全仪表系统，结合附图1至附图4所示，包括中央控制系统1、环境监测系统2、压力保护系统3及水下控制系统4，环境监测系统2、压力保护系统3及水下控制系统4均与中央控制系统1连接。

其中，中央控制系统1简称ICSS，环境监测系统2简称IMMS，压力保护系统3简称HIPPS，水下控制系统4简称MCS。

具体地，中央控制系统1包括采集系统11及数据服务系统12，其中，采集系统11用于采集环境监测系统2及压力保护系统3的监测参数，数据服务系统12用于数据处理。

其中，环境监测系统2用于监测海洋环境及平台的运动状态，压力保护系统3用于监测并控制设备压力，水下控制系统4用于控制水下阀门。

具体地，环境监测系统2是保障平台海上安装及就位作业安全的重要技术手段，其在于实时监测平台的运动状态，对正常工况和极端工况下的水文和运动等数据进行存储，以验证平台浮体结构的设计，并为平台系泊系统设计方案的优化提供依据，分析并计算安全工况。

具体地，环境监测系统2包括用于供电的不间断电源系统，不间断电源为10千伏安且220伏交流电压的单项系统。这样可以保障台风期间，提供各系统在终端的有效传输和监测。

具体地，环境监测系统2通过网络通讯以TCP/IP或UDP方法与其它运行的客户端进行交互数据传输，以方便监测数据的共享和利用。

具体地，环境监测系统2还包括气象监测系统21、海洋水文监测系统22及平台姿态监测系统23，气象监测系统21、海洋水文监测系统22及平台姿态监测系统23均与中央控制系统1连接，其中，气象监测系统21用于监测环境的气象参数，海洋水文监测系统22用于监测海洋的水文参数，平台姿态监测系统23用于监测平台的运动状态。

具体地，气象监测系统21包括用于监测环境的风速和风向的风速风向传感器211、用于监测环境的温度和湿度的温湿度传感器212、用于监测环境的大气压的气压传感器213及用于监测环境的能见度的能见度传感器214。其中，风速风向传感器211、温湿度传感器212、气压传感器213及能见度传感器214均与中央控制系统1中的采集系统11连接。

具体地，海洋水文监测系统22包括用于监测海水的温度和盐度的温盐度传感器221、用于监测海洋的波高及波向的第一声学多普勒流速剖面仪222及用于监测海流剖面的第二声学多普勒流速剖面仪223。其中，温盐度传感器221、第一声学多普勒流速剖面仪222及第二声学多普勒流速剖面仪223均与中央控制系统1中的采集系统11连接。

具体地，平台姿态监测系统23包括用于监测平台的位置的差分全球定位系统231及用于监测平台的六自由度运动的运动参考单元232。其中，差分全球定位系统231及运动参考单元232均与中央控制系统1中的采集系统11连接。

具体地，环境监测系统2还包括工作站24、装载管理程序系统25(LMP系统)及交互控制系统26，工作站24、装载管理程序系统25及交互控制系统26均与中央控制系统1连接，其中，工作站24用于工作人员的监测及控制，装载管理程序系统25用于装载管理程序的设置，交互控制系统26用于与其它运行的客户端进行交互数据传输。

具体地，工作站24、装载管理程序系统25及交互控制系统26均与中央控制系统1中的数据服务系统12连接。

具体地，半潜平台安全仪表系统还包括钢悬链线立管监测系统5、系泊监测系统6及压载控制系统7，钢悬链线立管监测系统5、系泊监测系统6及压载控制系统7均与中央控制系统1连接，压载控制系统7还与环境监测系统2连接，其中，钢悬链线立管监测系统5用于监测钢悬链线立管的状态参数，系泊监测系统6用于监测平台的系泊状态参数，压载控制系统7用于监测平台的压载参数并进行控制。

具体地，压排载系统与中央控制系统1通讯连接，从而可以将各个压排载阀门和舱室液位监测等信息与中央控制系统1集成；而环境监测系统2与压载控制系统7MODBUS TCP/IP冗余通讯连接，这样可以指导压排载程序的实施。

具体地，半潜平台安全仪表系统还包括用于发出报警信号的报警系统8。

具体地，压力保护系统3包括压力变送器设备、与压力变送器设备连接的安全逻辑控制器及与安全逻辑控制器连接的关断阀终端设备。压力保护系统3通过监测和控制设备压力，可防止其超过系统设定的极限值，以降低系统发生危险的概率。

其中，压力变送器设备为信号输入单元，安全逻辑控制器为中间信号逻辑处理单元，关断阀终端设备为终端信号逻辑执行设备单元。

具体地，压力变送器设备采用3选2配置的压力传感器，每台变送器均通过SIL2认证，相应的还配套有阀组等附件；安全逻辑控制器采用固态逻辑控制器，且通过SIL3认证；关断阀终端设备采用两台紧急关断阀串联，且通过SIL3认证，其阀门执行机构为配冗余的控制电磁阀。

具体地，压力保护系统3的主要功能是监测压力的异常情况，之后关闭隔离阀，保护后续设备不受损坏。压力保护系统3整体SIL3，是一个完全独立的操作系统，与生产设施的过程控制关停系统(PCS)、紧急关停系统(ESD)互不干扰，从而与平台ESD系统共同保护平台的设置安全。

具体地，压力保护系统3采用智能定位器实现阀门PST动作，智能定位器将故障诊断信息与中央控制系统1通讯，从而在阀门统一监控操作站中实现对压力保护系统3的阀门远程诊断。

具体地，阀门PST功能直接连接中央控制系统1，且阀门及压力保护系统3信息MODBUS RS485均与中央控制系统1通讯连接。

具体地，利用压力保护系统3的高可靠性和快速响应功能，可以完成对陵水上部组块设施的压力保护，并降低压力保护系统3下游设施的压力等级，还能减少火炬系统的泄放量，有利于深水半潜平台重量控制，降低各项投资费用。

具体地，水下控制系统4与中央控制系统1集成设置，水下控制系统4采用复合电液控制控制方式控制水下阀门，水下控制系统4通过脐带缆进行信号传输。

具体地，复合电液控制方式可以实现远距离遥测和遥控，当然，该系统可扩展，以根据水下需求和生产状态连接不同的传感器和执行机构。

具体地，脐带缆是整个水下控制系统4的核心，通过脐带缆中的电气载波信号可以驱动电磁阀执行机构，而通过脐带缆中的电力线，则可以向水下电气设备提供电源。当平台MCS发出紧急关断指令时，信号通过脐带缆中的信号线将指令信号传输给水下控制系统4来关断水下井口设备。当水下井口发生紧急关断时，将报警和阀门状态信息传输给MCS及中央控制系统1，以用于监控水下状态。水下控制系统4与中央控制系统1集成设置，可以在中央控制系统1DCS(PCS)和ESD系统中，对水下阀门进行操作，实现水下数据的监控。

具体地，电力载波信号用于遥测大量的水下数据，如压力、温度、阀门状态等，同时用于控制井口的阀门执行机构和油嘴。

具体地，以上系统之间的连接均为通讯连接，可以是有线通讯连接，也可以是无线通讯连接。

与现有技术相比，本实施例中的半潜平台安全仪表系统通过设计中央控制系统1、环境监测系统2、压力保护系统3及水下控制系统4，并将环境监测系统2、压力保护系统3及水下控制系统4均与中央控制系统1连接，从而使得各系统相辅相成，分散控制，集中监控传输，其整个系统形成了有机统一的监测整体，最大限度地发挥了各系统的功能，实现了资源共享，提供了半潜平台安装、就位、作用生产过程中的技术支持，不仅保障了海上安装期间各设施的顺利实施和投入使用，还保障了平台投产后各系统在海洋环境、平台运动、压力监测及水下控制中的设施安全及平稳运行，为后期运营过程中的巡检和系统维护提供了更高的安全保障，还在半潜平台以及终端上实现了全方面实时监控平台的生产运行及运动等情况，为生产人员提供了智能化监控的措施。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。