摘要：克拉2氣田的產(chǎn)量占“西氣東輸”一期工程的90%以上，生產(chǎn)裝置的安全、平穩(wěn)運行尤為重要。通過引入Honeywell公司的安全管理系統(tǒng)(FSC)對處理廠、氣井生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控，實現(xiàn)了氣田對IEC61508標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的安全完整性(SIL)的要求。克拉2氣田安全管理系統(tǒng)在工藝上具有在異常情況關(guān)閉氣井，處理廠關(guān)閉進(jìn)出裝置閥門、打開放空閥實現(xiàn)受限放空的特點；在自控上具有多節(jié)點、層次化、等級化、一體化的特點。通過對典型邏輯的模塊化封裝，實現(xiàn)了控制邏輯的便捷編制；同時，對安全管理系統(tǒng)的事件順序記錄(SOE)在跨網(wǎng)段情況下不能有效整合到服務(wù)器中的故障給出了分析及解決方案。該系統(tǒng)在克拉2氣田的成功應(yīng)用，確保了氣田在緊急情況下的風(fēng)險消除，達(dá)到了設(shè)計目的。

主題詞：克拉2氣田；監(jiān)測系統(tǒng)；安全管理系統(tǒng)；控制系統(tǒng)

克拉2氣田是“西氣東輸”工程的主力氣田，是典型的“三高”氣田，肩負(fù)著十分重要的政治責(zé)任和社會責(zé)任；同時，天然氣生產(chǎn)處理過程具有易燃、易爆、高壓等特點，一旦發(fā)生事故，若不能及時控制和處理，將會釀成災(zāi)難性的事故和重大損失。

一、安全管理系統(tǒng)概述

??? 安全管理系統(tǒng)是一種對工廠出現(xiàn)異常情況時做出反應(yīng)的系統(tǒng)，用于當(dāng)生產(chǎn)過程的預(yù)定條件受到?jīng)_擊時，自動地將其置于安全狀態(tài)。它必須在工廠裝置本身出現(xiàn)危險，或者由于操作不當(dāng)而將導(dǎo)致危險的情況下，產(chǎn)生正確的輸出以防止危險的出現(xiàn)，或減輕所造成的后果^[1]。

??? 安全完整性等級(SIL)由工藝流程或生產(chǎn)裝置的安全要求決定，裝置的危險性越高，所要求的安全等級就越高，IEC61508中定義了安全完整性等級的劃分^[2]，見表1。

表1 IEC61508中安全完整性等級劃分表

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??? 特別指出的是，在IEC61508中對于SIL1～SIL3級可以采用電子可編程安全系統(tǒng)來實現(xiàn)，但對于SIL4級別，電子可編程安全系統(tǒng)卻不適用。

??? 針對克拉2氣田的井口距離長、井站分散、安全要求高的特點，使用了美國Honeywell公司最新一代DCS系統(tǒng)(過程知識系統(tǒng)PKS)、安全管理系統(tǒng)(FSC)及美國BristolBabcock公司的ControlWave系列RTU，分別實現(xiàn)過程控制、安全管理和數(shù)據(jù)采集監(jiān)控功能。安全管理系統(tǒng)(FSC)是一個高度可靠和高度集成的、“故障安全”和“安全容錯”的安全系統(tǒng)^[3]，通過高速光纖網(wǎng)絡(luò)連接各FSC構(gòu)成安全控制網(wǎng)絡(luò)。

二、氣田安全管理系統(tǒng)的實現(xiàn)

??? 克拉2氣田包括3個部分：處理量為3000×10⁴m³/d的中央處理廠、處理量為2000×10⁴m³/d的第二處理廠和17口高壓采氣井。根據(jù)危險的大小，天然氣處理廠安全級別為SIL3級，井口安全等級為SIL2級。

??? 1. 安全管理系統(tǒng)的工藝實現(xiàn)

??? 對于采氣井，采用了故障關(guān)井的方式來實現(xiàn)工藝上的安全。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)、液壓油刺漏、可調(diào)油嘴失效等情況下，通過關(guān)閉井下安全閥、主閥和翼閥，停止氣井的生產(chǎn)進(jìn)而實現(xiàn)單井安全控制。

??? 在天然氣處理廠，鑒于單套裝置的處理量巨大(500×10⁴m³/d)，采用了關(guān)閉裝置進(jìn)出口、打開放空閥放空的辦法實現(xiàn)裝置的有效停車。為了有效解決超量放空，采用了迷宮籠套式調(diào)節(jié)閥及旋塞閥+限流孔板兩種方式實現(xiàn)受限放空，裝置在關(guān)閉進(jìn)出口后，高壓天然氣通過放空閥進(jìn)入放空火炬，實現(xiàn)安全排放。

??? 2. 安全管理系統(tǒng)的等級劃分

??? (1) 按安全管理系統(tǒng)所處位置可以劃分為井口、中央處理廠和第二處理廠3個部分：井口安全管理系統(tǒng)對井口異常情況進(jìn)行處理，同時接受兩個處理廠的指令信號進(jìn)行關(guān)井；中央處理廠和第二處理廠負(fù)責(zé)對所屬場站內(nèi)部進(jìn)行緊急關(guān)斷，對井口安全管理系統(tǒng)可發(fā)出指令進(jìn)行關(guān)井操作。

??? (2) 按控制范圍可依次劃分為裝置級、廠級、氣田級3個等級：①裝置級只針對單套裝置，裝置進(jìn)出口切斷，放空閥打開，放空裝置，并停運對應(yīng)的動設(shè)備；對于采氣井則關(guān)井。②廠級分別執(zhí)行中央處理廠和第二處理廠的緊急停車指令，廠級只作用于本廠和部分單井，不影響另一個處理廠。③氣田級執(zhí)行全氣田緊急停車、兩個處理廠及所有單井全部緊急停車，為最高級別。