海洋石油自动化仪表设计及安装调试

申研文 刘雪松

中海油海油发展采油服务公司 天津 300452

引言

对于海上石油作业来讲，相比较于陆地石油开采，具有很大的不同。因为在海上石油的生产过程中，所面临的外界环境因素非常多。在石油开采作业过程中，如果相应的仪表出现问题，那么石油作业的安全性将难以得到保障，而且有一些故障问题不能得到及时解决，后续的石油开采作业也会受到影响。正因为如此，在海洋石油作业的过程中，需要对自动化仪表设计以及安装调试工作尤为重视，在下文当中将对自动化仪表相关种类进行论述，并就安装调试内容进行探讨。

1 海洋石油自动化仪表种类

1.1 温度类自动化仪表

基于海洋石油作业来讲，温度类自动化仪表，主要是为了能够对开采作业过程中所需的生产工艺温度进行控制。一般情况下，需要将生产作业过程中的工艺温度控制在零下200℃到1800℃之间。在过去针对作业温度进行测量控制，主要是通过玻璃式温度计进行测量，采用这种测量方法所能够测量的温度范围，远远不能够满足实际生产作业要求，而且在测量工作当中是由人工进行控制的，在此过程中数据测量结果容易出现误差，采集温度的效率也比较低。对于石油开采作业来讲，这些数据并不能够成为准确的参考数据，会对工艺设计以及后续的生产作业造成影响。基于当前的海洋石油作业来看，在温度仪表选择过程中，大多数都是自动化温度仪，自动化温度仪与双金属温度仪不同，这种温度仪的结构主要包括热电阻或者是热电偶温度隔离器，这种自动化仪表本身造价非常低，而且能够应用于范围更广的数据测量，工作中实际工作时效性要更高，而且效率也比较高，能够对工艺设计以及后续的生产作业等起到一定的支撑作用。

1.2 流量检测类自动化仪表

对于流量检测类的自动化仪表来讲，主要是在许多先进设备以及技术应用过程中，在使用该仪表的时候会和超声技术以及红外技术等进行联动，而且这些技术之间本身就具有一定的相似性。通过流量检测仪表，主要是为了对海洋石油作业过程中相应的原材料添加比例进行控制[1]。在实际作业过程中，流量类的检测仪表主要包括差压式流量计，以及电磁流量计和超声流量计等等多种不同类别。在正式应用的过程中，需要针对不同的流量检测仪表工作原理进行了解，然后在实际应用时需要严格按照使用指南进行安装调试以及操作。因为相比较于陆地作业来讲，海洋石油作业要具有更加复杂的使用环境，所以仪表的相关数据都需要进行严密的分析，安装调试也需要结合海洋石油作业的具体工况，以及使用要求等进行不断调整，这样才能够得到更加准确的检测结果。

1.3 压力类自动化仪表

为了确保在石油开采作业过程中作业的安全性，需要对压力类的仪表进行自动化设计，并增强仪表的控制力度。基于当前的压力检测工作情况来看，通过合理地采用压力传感器以及变送器和压力表，能够准确地对高温介质以及压力和脉动介质等相关指标开展检测，而且能够确保所得检测结果的准确性。

1.4 物位类自动化仪表

物位类仪表在海洋石油工艺流程中主要是用来监测各种储存罐液体位置的，因为测量的物品一般来说都是化学物品，具有不稳定性的特点，因此，采取传统的仪表进行测量可能会导致数据的误差，采用物位仪表可以获得一个相对来说更加准确的数值。现阶段在海洋石油自动化仪表的应用过程中，物位类仪表有以下几种形式，包括直读式、浮力式、电接触式和电容式等，这几种仪表各有特点，各有所长，在不同的情况下，要根据当时的环境选择相应类型的仪表，也可以进行组合使用，可以更有利于保证数据的准确性。

通过上面的论述，可以得到在石油化工生产过程中温度、压力、物位和流量是最重要的四大变量，因此，在实际的安装过程中必须要将这四类仪表安装在便于观察的地方，在安装之前还要对有关的原件进行相应的清和检测，只有确保原件的质量之后才可以进行安装工作，并且对仪表相关的组件进行实时的监测，一旦发现数据误差较大的情况，应当重新进行安装。在全部安装完成以后，再做一些测温测压的试验，确保这些仪表能够在恶劣的环境下仍然正常运行。由于海洋石油的开采环境相对来说比较恶劣，所以为了对周围的环境进行充分的检测，自动化仪表的应用是可以发挥出重要作用的，而且正是由于环境比较恶劣，所以对仪表的侵蚀作用也会比较大，所以保障仪表的正常运行是非常必要。

2 自动化仪表工作特点

对于自动化仪表来讲，首先是拥有可编程功能，因为对于传统的仪表来讲，大多数都是固定式的，在实际操作过程中需要通过人为进行不同的操作，这样才能够完成不同类别的监测以及数据测算。但是对于自动化仪表来讲，在自身的结构体系当中，无论是软件还是硬件都能够依靠接口芯片的点位控制，实现相应的功能转换。例如在自动化仪表当中所使用的软件编程，大多数都是将控制程序储存在相应的储存单元当中，然后代替传统的顺序控制，通过这样的方式能够实现快速的功能转换以及快速的功能更新。所以对于自动化仪表来讲，就是在仪表当中置入相应的软件，然后取代传统的逻辑电路，能够使整个自动化仪表的所得结果更加简化，而且还能够大幅的提高仪表的工作性能。

其次则是记忆功能，因为在过去的仪表工作过程中，大多数都是依靠逻辑电路来实现相应的功能，同时还可以依靠持续电路来实现相应的功能。虽然能够在这种相应的电路支持下使设备本身拥有记忆功能，但是只能够在特定的一些时刻里完成一些简单的记忆功能，当下一个状态来临，并对上一状态覆盖的时候，所有之前的记忆状态都会消失，对于完成重复性的动作指令来讲，会造成非常大的影响[2]。但是对于自动化仪表来讲则是具有很大的不同，因为自动化仪表本身更加先进，而且实现了软件以及硬件的全面配备，所以在用电需求能够得到满足的情况下，自动化仪表可以使各项动作的记忆都得到储存，然后对信息进行重现和处理，无论是重复性的操作指令还是其他重复性的动作，都能够得以实现。

最后，则是计算功能。计算功能是自动化仪表与传统仪表之间最显著的区别，因为在自动化仪表中是有微型计算机存在的，所以自动化仪表本身不依托于中央处理器，就能够实现相应的自动计算，而且在计算的过程中计算的难度，也可以随着相应的微型计算机配置升级而不断提高。这样通过自动化仪表就可以实现相应的数据测算，最终输出的结果也将会更加简化，大大节约了数据的分析时间，而且对于相应的操作人员以及控制人员来讲，能够更加快速获取到相应的数据信息便于执行下一步操作，对于石油生产作业来讲能够带来很大帮助。

3 自动化仪表的安装

3.1 自动化仪器设备的品质进行检查

在自动化仪表安装作业的过程中，人力以及物力是最重要的基础保障。所以在前期进行自动化仪表设备采购的时候，相关的施工材料以及安装图纸的审核都是非常重要的，应当根据所制定的相应方案，在市场上进行公开招标采购，选择信誉度高而且价格合适的仪器仪表生产厂商[3]。仪器仪表的采购应当基于石油作业的实际要求，而不是过度的为了追求性能，而选择一些远远超出当前实际工作所需的仪表设备。同时在选择相应的仪表设备时，与设备相配套的法兰应当尽可能选择使用松套法兰，然后在安装过程中相应的施工材料以及辅助的设备和零部件等也需要进行检查，对这些材料的规格数量以及完好程度等进行全面检验，若发现存在相应的质量问题要及时更换。

3.2 安装方案的科学设计

在自动化仪表安装过程中，首先需要对每一个安装过程和安装步骤等科学合理的规划，避免实际施工与施工方案之间存在较大的偏差，相关工作人员应及时针对安装作业流程进行观察，当出现相应的偏差以及失误时要及时上报并反馈解决。同时在安装作业的过程中，相应的施工方案，应当对安装时所使用的原材料以及其他的仪表设备等进行明确，包括数量规格以及具体的安装位置等。

3.3 仪表安装及后期维护

在自动化仪表安装作业的过程中，应针对仪器仪表检查，然后对外观以及使用性能进行检查及测验，同时要结合一些表的安装作业使用环境对仪表安装位置确定。对于部分自动化仪表来讲，可能会受到电磁干扰，所以位置选择是尤为重要的，能够使设备保持长期高性能运转。对于海洋石油作业中的仪器仪表来讲，应当对自动化仪表进行相应的安装保护。在石油化工自动化仪表安装结束后，还需要对自动化仪表进行联合校准，调校工作是在安装作业结束后进行。

4 海洋石油自动化仪表调试

在自动化仪表安装结束后，要针对已经安装结束的自动化仪表进行调试，这样才能够使所安装仪表，均保证可以实现正常运行并发挥自身的功能。因此对于自动化仪表来讲，调试环节是安装结束后最为重要的一个环节，同时也是保障自动化仪表性能的最主要举措[4]。在调试的过程中需要针对电磁量进行调整，因为自动化仪表会受到外界电磁波动影响，应当在调试的过程中对PID数据进行调试，确保所观测到的数据是平稳的。若是在上述调试结束后，所观测数据仍然有波动现象，那么就需要考虑到仪表自身的设计技术问题。最典型的就是流量计的指针指向最大值，代表的是仪表的自身问题，所以需要对调节阀或者是信号传输安装的设计质量进行检查。还有一部分原因可能是在仪表安装作业的过程中，因人为因素导致安装出现相应的误差，所以针对这类因素所导致的调试问题，需要进行阀门的调整，并对索引数据进行控制，使自动化仪表的指针回到初始状态。对自动化仪表的使用状态进行判断时，当指针重新指向最小数值时，则代表自动化仪表的功能良好。

5 结束语

综上所述，对于海洋石油作业来讲，因为所处的作业环境相比较陆地石油开采作业具有很大的不同，因此自动化仪表的安装设计调试相比较与其他的仪表也具有一定的差异。在当前的海洋石油作业过程中，需要就自动化仪表的设计安装调试工作给予高度重视，并在安装调试过程中严格按照规范操作执行，对设备的实际使用性能进行检测，然后出现问题要及时进行解决，始终确保自动化仪表处于高性能运转状态，对海洋石油作业中的各项数据进行严密监测。