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2个月交付:罗克韦尔自动化创造海洋平台中控系统交付新纪录

2018-07-06

2个月交付:罗克韦尔自动化创造海洋平台中控系统交付新纪录

挑战

  • 近10年来,我国新增石油产量的53%来自海洋,海上油气的勘探和开发正成为我国原油产量上升的主力。

解决方案

  • 凭借成熟的项目管理和工程实施经验,罗克韦尔自动化最终赢得了客户的信任,为WC 9-2/9-3 CEP平台设计和实施全面的中控系统(PCS)解决方案和服务。

成果

  • 2016年9月30日,距离项目签约仅仅2个月的时间,罗克韦尔自动化的中控系统成功在天津保税区交付,创造了海上平台中控系统交付时间的新纪录。
  • 2017年1月5日,首次大型吊装作业圆满完成,文昌9-2/9-3 CEP主体结构顺利封顶;
  • 2017年5月31日,中国南海西部油田最大,重达12800吨的文昌9-2/9-3CEP组块在南海成功进行了浮托安装。
  • 背景

    陆上石油资源的日益紧张导致全世界开始探寻新的能源供给资源,各国开始走向海中取油之路,海底油气特别是深海油气将是未来世界油气资源接替的重要区域。随着智能制造浪潮的到来,海洋平台作为海上油气资源勘探、开发的重要基础性设施,正在利用智能化控制技术,提高生产的安全性和效率。

    文昌9-2/9-3/10-3气田群位于南海西部海域,气田群包括新建1座文昌9-2/ 9-3中心平台(简称WC 9-2/9-3 CEP平台)、1座WC10-3水下生产系统、1条WC10-3水下生产系统至WC 9-2/9-3 CEP平台的海管、1条WC9-2/9-3CEP 平 台 至 现 有WC8-3WHPB平台的海管和1条WC9-2/9-3CEP平台至WC10-3水下生产系统的海底电缆。

    WC10-3水下生产系统的物流经过新建的WC10-3水下生产系统至WC9-2/9-3 CEP的海底管道输送至WC9-2/9-3 CEP平台,与WC9-2/ 9-3 CEP平台生产的油气水混合。混合后的油气水进入WC9-2/9-3 CEP油气分离处理系统,其中,经处理满足要求的干气通过新建海底管道接入崖城-香港输气管线给香港供气;分离出的凝析油和水通过新建的WC9-2/9-3CEP平台至现有WC8-3WHPB平台的海管进入WC8-3WHPB平台,并对WC8-3WHPB平台进行相应的改造,再经过现有管线和现有WC8-3WHPA、现有WC14-3WHPA,最终

    输送到现有的“海洋石油116”浮式生产储油装置(简称FPSO),在FPSO上处理合格的原油外输,处理达标后的含油生产水排放。相较于以往平台,WC 9-2/9-3 CEP平台的工艺更加复杂,建造难度更大,对于平台的中控系统也提出了更高的要求。

    挑战

    WC 9-2/9-3 CEP平台的中控系统总点数约3000点,属于大中型规模,且该项目的系统功能与工艺较以往平台更复杂,建造难度更大。这种规模的中控系统一般需要5至6个月生产周期,但项目要求在2个月内交付。这对于中控系统供应商的项目管理和工程能力都提出了很大的挑战。

    在系统的功能和集成度方面,WC 9-2/9-3 CEP平台也提出了很高的标准,要求安全子系统和过程控制子系统均集成于统一的架构和平台中,并且能很容易进行扩展;安全子系统紧急停车系统(ESD)和火灾与气体检测/保护系统(F&G)要求1:1冗余,并且达到SIL 3等级。

    此外,系统要求增加与水下系统的通信以及与香港终端的联调,实现在中控室监测和控制水下系统的数据。由于与香港终端之间的距离较远,需要通过卫星和微波信号进行传输,尤其是卫星的带宽租用费用较高,要考虑如何降低数据传输降低成本。

    解决方案

    在项目的执行过程中,罗克韦尔自动化密切与用户、设计院和BV多方沟通,细化需求和技术要求。由于项目交货时间短,而且涉及大量第三方国外采购,采购周期长,为实现按时交付,罗克韦尔自动化的项目团队每周都与供应商确定和更新供货进度,并且采取了一系列措施加快交付速度,包括紧急调货和催货、所有离线工作同步完成、邀请用户来到工厂共同协调工作并加快系统集成工作。

    在整个系统的BV认证方面,罗克韦尔自动化严格按照设计规范设计,与BV工程师密切配合和,并纳入项目进度管理中,在邀请BV验船师到工厂进行验收前,做好严格和详细地内部测试,保障了WC 9-2/9-3 CEP平台的按时交付。

    从自动化角度看,项目最大的亮点当属整个自动化中控系统将过程控制系统和安全系统有效融合在PlantPAx集成架构之下。

    总体上来看,PlantPAx系统集成了罗克韦尔自动化核心集成架构的过程自动化能力和市场领先伙伴的技术,在一个共同系统和解决方案框架下,提供了一个可伸缩和开放式的过程解决方案。因此,在文昌气田群联合开发项目中,基于PlantPAx集成架构实现了过程控制系统和安全系统的全面集成,其中过程控制系统由 Allen-Bradley ControlLogix可编程自动化控制器控制,安全子系统ESD和F&G由AAdvance安全控制器控制, 2个平台之间通过EtherNet/IP 网络进行工作,并最终通过FactoryTalk View SE实现了工程组态和现场操作。安全子系统ESD和F&G均实现1:1冗余,并且达到SIL 3等级。

    此外,文昌9-2/9-3/10-3项目要求中控系统与水下系统实现通信,实现在中控室监测和控制水下系统的数据,这也是罗克韦尔自动化的PCS系统首次与水下控制系统进行数据交换。水下控制系统是安装在附近海洋平台上或浮式生产设施上,通过脐带管缆对水下各种设施和 装置进行遥控操作,并对运行状态进行监测的控制系统,简称MCS。

    该项目中需要实现通信的水下系统采用的正是罗克韦尔自动化的ControlLogix系统,这也为中控系统与水下系统间的通信提供了便利。

    由于水下系统数据量大,数据结构复杂,又要进行读写操作,如果通过Modbus通信,不仅工作量大,而且后期调试繁琐,数据校对冗杂。由于PCS系统和MCS系统均采用ControlLogix平台,所以最终采用的方案为MCS交换机接入PCS远程机架的以太网模块,通过ControlNet和EtherNet,数据直接进入中控系统的HMI画面,不仅实现了通信冗余,而且PCS和DCS之间没有任何数据的混淆。PCS直接将MCS数据功能块和数据类型进行移植,结合PlantPAx构架,完美地实现了数据读写操作。

    除了与水下系统实现通信,文昌9-2/9-3/10-3项目还需要与香港终端进行联调。由于终端之间距离较远,需要通过卫星和微波信号进行传输,但卫星的带宽租用费用高,所以项目并没有采用“打包”发送数据的方式,而是采取“用哪些数据取哪些”的方式。罗克韦尔自动化通过FactoryTalk Gateway服务平台帮助客户实现了这一功能。数据服务器安装FactoryTalk Gateway并添加数据后,在文昌中控平台终端仅需几步操作,其他终端即可读取FactoryTalk Gateway中的数据,实现终端之间的关断和数据交换。该通信模式方便快捷,平台上的值班工程师也能够很快地了解和掌握,有利于后期的维护和改造。

    效果

    从以往经验来看,如此规模的中控系统在2个月交付几乎是天方夜谭。罗克韦尔自动化创造此“奇迹”采取了一系列创新的项目管理办法,同时加快了系统设计、组态和集成进度。2016年7月26日,项目召开CEP平台中控系统开工会,8月2日开始设计,9月28日系统盘柜抵达天津港海关,约1个月后中控系统已经“奔赴”珠海建造场地。

    项目的成功离不开双方的共同秉持的合作共赢的态度。从项目启动开始,罗克韦尔自动化的项目团队就想用户之所想,在故障处理和功能实现等方面全力满足用户的定制化要求。积极主动地与用户项目组沟通,克服了项目规模大、集成难度高、项目进度紧和现场施工困难等一系列问题,保质保量地完成了用户要求的工作,很好地配合了现场的施工进度,为项目最终按进度投产提供了保障。

    该项目的项目组负责人对罗克韦尔自动化的出色表现给予了高度的肯定,并感谢罗克韦尔自动化对文昌9-2/9-2/10-3气田群项目的大力支持,“罗克韦尔自动化的项目成员在该项目的系统集成、现场调试和技术沟通支持上投入了大量的精力,以专业的技术功底和积极主动认真的工作态度出色地完成了文章平台中控系统的设计和实施工作,帮助最终用户获取了宝贵的时间和进度 ! ”

    随着文昌9-2/9-3 CEP平台的落成,罗克韦尔自动化的中控系统也将随之“扬帆出海”。凭借出色的项目管理和工程服务能力,未来,罗克韦尔自动化集成控制和安全的控制系统将帮助更多的海上平台提高勘探开发效率和安全,打造绿色、安全和智能化的海上石油开采基地。

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