蔡科濤

(四川科特石油工業(yè)井控質量監(jiān)督安全測評中心，四川 廣漢 618300)

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天然氣處理裝置半停產檢修ESD系統(tǒng)測試分析

蔡科濤

(四川科特石油工業(yè)井控質量監(jiān)督安全測評中心，四川 廣漢 618300)

針對緊急停車系統(tǒng)(ESD)在石油化工生產過程中的重要性，以某油田天然氣處理裝置ESD系統(tǒng)測試為主體，介紹了ESD系統(tǒng)測試的可行性研究、準備工作、應急措施、實施步驟等；由于檢修期間1套裝置處于生產狀態(tài)，另一套裝置處于檢修狀態(tài)，在保證生產裝置正常生產的前提下，檢修單元需要測試的閥門應能夠在ESD系統(tǒng)觸發(fā)后正確開關，動設備在能夠在ESD系統(tǒng)觸發(fā)后立即停運。

ESD緊急關斷 半停產檢修 系統(tǒng)測試 應急預案

緊急停車系統(tǒng)ESD(emergency shutdown)的應用起源于20世紀90年代，以高可靠性和靈活性在石油化工生產中發(fā)揮重要作用。ESD系統(tǒng)按照安全獨立原則設置，獨立于DCS，且安全級別高于DCS。在正常情況下，ESD系統(tǒng)處于靜態(tài)，不需要人為干預。作為安全保護系統(tǒng)，安全級別高于生產過程控制系統(tǒng)，實時在線監(jiān)測裝置的安全性。只有當生產裝置出現(xiàn)緊急情況時，可直接由ESD系統(tǒng)發(fā)出保護聯(lián)鎖信號，對現(xiàn)場設備進行安全保護，避免危險擴散造成損失。

1 測試可行性分析

某油田天然氣處理裝置有大小動設備、電磁閥(SOV)、快速放空閥(BDV)、緊急關斷閥(SDV)共計108臺，各單元間的工藝關系如圖1所示。測試需要對ESD系統(tǒng)的兩種觸發(fā)形式，即保壓關斷和泄壓關斷各進行一次測試。保壓關斷觸發(fā)后，動設備全部停運，SDV閥關閉；泄壓關斷觸發(fā)后，動設備全部停運，SDV閥關閉，BDV閥打開。該天然氣處理裝置目前的脫硫、脫水脫烴單元需要大修，前期是928和930單元檢修，該次趁著裝置檢修，逐步要完成928，930，927，929四個單元的動設備與閥測試。

圖1 天然氣處理裝置各單元的工藝關系示意

由圖1可以看出，當927和929單元正常生產，而928和930單元檢修時，可以對928和930進行測試；當928和930單元正常生產，而927和929單元檢修時，可以對927和929單元進行測試。第一次測試是要保證926，927，929，931，933，934單元閥門和動設備均在正常生產狀態(tài)，測試檢修928和930單元的所有動設備，SOV閥，BDV，SDV的執(zhí)行情況，避免在關鍵時候，發(fā)生閥門不動作，動設備不能停導致的裝置設備損壞和人員損傷。第二次測試要在927和929單元檢修期間進行，步驟與第一次測試一致。

1) 對于普通的工頻泵，如胺液增壓泵，在送電柜切換到試驗位時，動設備不通電，但是控制信號回路卻是連通的，當現(xiàn)場按下動設備就地啟動按鈕后，中心控制室界面會顯示該泵為運行狀態(tài)，而實際上泵是停運的，可以采用這樣的模擬運行測試方式進行機泵、動設備的測試。

2) 對于變頻泵，如胺液循環(huán)泵，在送電柜切換到試驗位時，其信號要先送至變頻器柜，不能直觀通過中心控制室界面看出其運行情況，所以此次對變頻動設備就只從SM(safety manger)軟件的程序中查看停信號是否發(fā)送,928和930單元有5臺變頻機泵。另外，實際正常工況下，當胺液循環(huán)泵的出口壓力低于0.05MPa時，工藝聯(lián)鎖其停泵。胺液增壓泵的出口是胺液循環(huán)泵的入口，增壓泵停泵，就會聯(lián)鎖循環(huán)泵停運。所以，不論是試驗位還是正常情況時，增壓泵停泵，循環(huán)泵都會停運。

對于處在運行狀態(tài)的單元，只要對運行的動設備、各個閥位進行當前狀態(tài)強制后，就能使其在ESD觸發(fā)后，維持當前狀態(tài)。所以，此次測試是可行的。

2 應急措施

首先要通知上下游相關單位，裝置所在單位應協(xié)調相關部門做好應急預案，主要是預防在ESD系統(tǒng)測試過程中導致處于生產狀態(tài)的裝置停車，這將直接停止油田電站燃氣發(fā)電機的燃料氣供給，而導致全油田停電、停產，同時外輸干氣也會停輸。因此，電站需要提前將2臺發(fā)電機由燃氣發(fā)電模式切換為燃油發(fā)電模式，以備突發(fā)情況導致的全油田停電。

當ESD系統(tǒng)測試過程中，導致裝置處于生產狀態(tài)的單元停車后，應當立即停止測試，以恢復生產為先，并且在生產單元設備強制運行后，應加強生產監(jiān)控，一旦有異常情況出現(xiàn)應停止一切測試。

3 測試前的準備工作

1) 作業(yè)票與各種記錄表。應該嚴格按照作業(yè)票管理程序申請作業(yè)，相關單位區(qū)域負責人簽字。對安裝于生產單元、檢修單元的泵、閥、設備執(zhí)行強制或狀態(tài)確認均應有操作人、監(jiān)護人簽字記錄。

2) 工藝確認。確認所測試的裝置已完全停運，工藝隔斷，界區(qū)檢修上盲板，所有BDV和SDV的前后手閥關閉。

3) 儀表確認。在ESD系統(tǒng)測試之前，儀表崗位人員已經提前與DCS工程師配合，完成了928和930單元所有BDV，SDV，SOV的單閥測試以及行程調試等。

4) 檢修單元機泵、動設備運行條件確認。在安全儀表系統(tǒng)中，幾乎所有的泵、風機均有聯(lián)鎖保護，以便在運行條件惡劣時，避免泵抽空或者過熱，或者振動過大而損壞動設備。試驗測試時，所有動設備需要滿足邏輯的啟動條件，由于目前檢修狀態(tài)，管線壓力、液位不滿足啟動工況，因而需要與泵聯(lián)鎖的壓力和液位人為給定1個正常值，使其邏輯成立。對所有測試機泵的邏輯啟動條件進行給定，使其滿足試驗啟動條件。

5) 電氣確認。在ESD系統(tǒng)測試前，PP人員已經按照所列出的清單將工頻動設備切換至試驗位。

6) 試驗啟動。裝置現(xiàn)場人員將928和930單元所有測試的動設備在現(xiàn)場按下就地啟動按鈕，并在ESD系統(tǒng)測試進行過程中，對現(xiàn)場閥位情況進行核對，與中心控制室保持一致。

7) 中心控制室確認?，F(xiàn)場人員將機泵的就地啟動按鈕按下，此時中心控制室界面顯示928和930單元所有工頻測試機泵處于試驗運行狀態(tài)。

8) 在運單元設備狀態(tài)強制。DCS工程師依照運行單元設備強制清單，對安裝于926，927，929，931，933，934生產單元或不相關的所有動設備，就地控制盤，SDV，BDV，SOV進行狀態(tài)強制，使其保持在當前正常生產狀態(tài)。

9) 電站發(fā)電機氣改油。將2臺發(fā)電機做好氣改油切換，使所有裝備具備條件。

4 測試方案執(zhí)行

1) ESD系統(tǒng)保壓關斷觸發(fā)。一切準備就緒后，在中心控制室按下ESD保壓關斷按鈕，此時迅速查看生產單元各設備運行情況；確認生產單元未受到影響后，再查看928和930檢修單元的動設備是否全部停止，SDV和BDV均處于關閉狀態(tài)，并做好記錄。經過測試，所有動設備均停運，SDV正常關閉，BDV不動作。通過SM軟件查看5個變頻機泵的停止信號均正常發(fā)出。

2) 測試完畢恢復。保壓關斷測試結束，對檢修單元的所有BDV，SDV，SOV進行復位，使其恢復正常狀態(tài)，對所有機泵運行條件進行復位，準備進行ESD系統(tǒng)泄壓關斷測試。

3) ESD系統(tǒng)泄壓關斷觸發(fā)。中心控制室人員將泄壓關斷按鈕激活，查看運行單元生產情況，確認一切正常后，查看928和930單元所有動設備全部停運，SDV關閉，BDV打開。通過SM軟件查看5個變頻機泵的停止信號均正常發(fā)出。

3) 恢復生產。測試完畢后，根據(jù)記錄表的強制記錄逐步取消強制，將928和930單元各壓力、液位恢復到測試前狀態(tài)；將其他生產單元的SOV，SDV，BDV復位后，取消其強制，恢復正常生產狀態(tài)。

4) 測試總結。通過測試，發(fā)現(xiàn)個別機泵在泄壓關斷時未停運，原因是SM軟件程序邏輯中未寫入，這些聯(lián)鎖將進行修改，使得ESD系統(tǒng)對動設備的保護涵蓋所有動設備。在927和929單元裝置檢修，928和930單元生產時，也執(zhí)行這樣的方案進行測試。

5 結束語

由于BDV和SDV在正常生產時通常是不動作的，不便于測試其性能。該次ESD系統(tǒng)測試，在保證生產單元正常生產的前提下，又使檢修單元的動設備，BDV，SDV得到了緊急關斷測試。對既有生產又有檢修的多列天然氣處理裝置的ESD系統(tǒng)測試，是一種可行的方案。

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無紙記錄儀

福建順昌虹潤精密儀器有限公司

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廈門宇電自動化科技有限公司

廈門市火炬高新區(qū)火炬北路17號宇電大廈

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輔助設備

廣州虹科電子科技有限公司

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蔡科濤(1985—)，男，2010年畢業(yè)于西南石油大學機械電子專業(yè)，主要從事天然氣凈化和DCS維護相關工作，任工程師。

TP273

B

1007-7324(2016)05-0067-02

稿件收到日期：2016-06-15，修改稿收到日期：2016-08-02。