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2個(gè)月交付：羅克韋爾自動(dòng)化創(chuàng)造海洋平臺(tái)中控系統(tǒng)交付新紀(jì)錄
背景
陸上石油資源的日益緊張導(dǎo)致*開始探尋新的能源供給資源，各國(guó)開始走向海中取油之路，海底油氣特別是深海油氣將是未來世界油氣資源接替的重要區(qū)域。隨著智能制造浪潮的到來，海洋平臺(tái)作為海上油氣資源勘探、開發(fā)的重要基礎(chǔ)性設(shè)施，正在利用智能化控制技術(shù)，提高生產(chǎn)的安全性和效率。
文昌9-2/9-3/10-3氣田群位于南海西部海域，氣田群包括新建1座文昌9-2/ 9-3中心平臺(tái)（簡(jiǎn)稱WC 9-2/9-3 CEP平臺(tái)）、1座WC10-3水下生產(chǎn)系統(tǒng)、1條WC10-3水下生產(chǎn)系統(tǒng)至WC 9-2/9-3 CEP平臺(tái)的海管、1條WC9-2/9-3CEP 平 臺(tái) 至 現(xiàn) 有WC8-3WHPB平臺(tái)的海管和1條WC9-2/9-3CEP平臺(tái)至WC10-3水下生產(chǎn)系統(tǒng)的海底電纜。
WC10-3水下生產(chǎn)系統(tǒng)的物流經(jīng)過新建的WC10-3水下生產(chǎn)系統(tǒng)至WC9-2/9-3 CEP的海底管道輸送至WC9-2/9-3 CEP平臺(tái)，與WC9-2/ 9-3 CEP平臺(tái)生產(chǎn)的油氣水混合。混合后的油氣水進(jìn)入WC9-2/9-3 CEP油氣分離處理系統(tǒng)，其中，經(jīng)處理滿足要求的干氣通過新建海底管道接入崖城-香港輸氣管線給香港供氣；分離出的凝析油和水通過新建的WC9-2/9-3CEP平臺(tái)至現(xiàn)有WC8-3WHPB平臺(tái)的海管進(jìn)入WC8-3WHPB平臺(tái)，并對(duì)WC8-3WHPB平臺(tái)進(jìn)行相應(yīng)的改造，再經(jīng)過現(xiàn)有管線和現(xiàn)有WC8-3WHPA、現(xiàn)有WC14-3WHPA，終
輸送到現(xiàn)有的“海洋石油116”浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油裝置（簡(jiǎn)稱FPSO），在FPSO上處理合格的原油外輸，處理達(dá)標(biāo)后的含油生產(chǎn)水排放。相較于以往平臺(tái)，WC 9-2/9-3 CEP平臺(tái)的工藝更加復(fù)雜，建造難度更大，對(duì)于平臺(tái)的中控系統(tǒng)也提出了更高的要求。
挑戰(zhàn)
WC 9-2/9-3 CEP平臺(tái)的中控系統(tǒng)總點(diǎn)數(shù)約3000點(diǎn)，屬于大中型規(guī)模，且該項(xiàng)目的系統(tǒng)功能與工藝較以往平臺(tái)更復(fù)雜，建造難度更大。這種規(guī)模的中控系統(tǒng)一般需要5至6個(gè)月生產(chǎn)周期，但項(xiàng)目要求在2個(gè)月內(nèi)交付。這對(duì)于中控系統(tǒng)供應(yīng)商的項(xiàng)目管理和工程能力都提出了很大的挑戰(zhàn)。
在系統(tǒng)的功能和集成度方面，WC 9-2/9-3 CEP平臺(tái)也提出了很高的標(biāo)準(zhǔn)，要求安全子系統(tǒng)和過程控制子系統(tǒng)均集成于統(tǒng)一的架構(gòu)和平臺(tái)中，并且能很容易進(jìn)行擴(kuò)展；安全子系統(tǒng)緊急停車系統(tǒng)（ESD）和火災(zāi)與氣體檢測(cè)/保護(hù)系統(tǒng)（F&G）要求1：1冗余，并且達(dá)到SIL 3等級(jí)。
此外，系統(tǒng)要求增加與水下系統(tǒng)的通信以及與香港終端的聯(lián)調(diào)，實(shí)現(xiàn)在中控室監(jiān)測(cè)和控制水下系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。由于與香港終端之間的距離較遠(yuǎn)，需要通過衛(wèi)星和微波信號(hào)進(jìn)行傳輸，尤其是衛(wèi)星的帶寬租用費(fèi)用較高，要考慮如何降低數(shù)據(jù)傳輸降低成本。
解決方案
在項(xiàng)目的執(zhí)行過程中，羅克韋爾自動(dòng)化密切與用戶、設(shè)計(jì)院和BV多方溝通，細(xì)化需求和技術(shù)要求。由于項(xiàng)目交貨時(shí)間短，而且涉及大量第三方國(guó)外采購(gòu)，采購(gòu)周期長(zhǎng)，為實(shí)現(xiàn)按時(shí)交付，羅克韋爾自動(dòng)化的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)每周都與供應(yīng)商確定和更新供貨進(jìn)度，并且采取了一系列措施加快交付速度，包括緊急調(diào)貨和催貨、所有離線工作同步完成、邀請(qǐng)用戶來到工廠共同協(xié)調(diào)工作并加快系統(tǒng)集成工作。
在整個(gè)系統(tǒng)的BV認(rèn)證方面，羅克韋爾自動(dòng)化嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)，與BV工程師密切配合和，并納入項(xiàng)目進(jìn)度管理中，在邀請(qǐng)BV驗(yàn)船師到工廠進(jìn)行驗(yàn)收前，做好嚴(yán)格和詳細(xì)地內(nèi)部測(cè)試，保障了WC 9-2/9-3 CEP平臺(tái)的按時(shí)交付。
從自動(dòng)化角度看，項(xiàng)目大的亮點(diǎn)當(dāng)屬整個(gè)自動(dòng)化中控系統(tǒng)將過程控制系統(tǒng)和安全系統(tǒng)有效融合在PlantPAx集成架構(gòu)之下。
總體上來看，PlantPAx系統(tǒng)集成了羅克韋爾自動(dòng)化核心集成架構(gòu)的過程自動(dòng)化能力和市場(chǎng)伙伴的技術(shù)，在一個(gè)共同系統(tǒng)和解決方案框架下，提供了一個(gè)可伸縮和開放式的過程解決方案。因此，在文昌氣田群聯(lián)合開發(fā)項(xiàng)目中，基于PlantPAx集成架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了過程控制系統(tǒng)和安全系統(tǒng)的全面集成，其中過程控制系統(tǒng)由 Allen-Bradley ControlLogix可編程自動(dòng)化控制器控制，安全子系統(tǒng)ESD和F&G由AAdvance安全控制器控制， 2個(gè)平臺(tái)之間通過EtherNet/IP 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行工作，并終通過FactoryTalk View SE實(shí)現(xiàn)了工程組態(tài)和現(xiàn)場(chǎng)操作。安全子系統(tǒng)ESD和F&G均實(shí)現(xiàn)1：1冗余，并且達(dá)到SIL 3等級(jí)。
此外，文昌9-2/9-3/10-3項(xiàng)目要求中控系統(tǒng)與水下系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通信，實(shí)現(xiàn)在中控室監(jiān)測(cè)和控制水下系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，這也是羅克韋爾自動(dòng)化的PCS系統(tǒng)與水下控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。水下控制系統(tǒng)是安裝在附近海洋平臺(tái)上或浮式生產(chǎn)設(shè)施上，通過臍帶管纜對(duì)水下各種設(shè)施和 裝置進(jìn)行遙控操作，并對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱MCS。
該項(xiàng)目中需要實(shí)現(xiàn)通信的水下系統(tǒng)采用的正是羅克韋爾自動(dòng)化的ControlLogix系統(tǒng)，這也為中控系統(tǒng)與水下系統(tǒng)間的通信提供了便利。
由于水下系統(tǒng)數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，又要進(jìn)行讀寫操作，如果通過Modbus通信，不僅工作量大，而且后期調(diào)試繁瑣，數(shù)據(jù)校對(duì)冗雜。由于PCS系統(tǒng)和MCS系統(tǒng)均采用ControlLogix平臺(tái)，所以終采用的方案為MCS交換機(jī)接入PCS遠(yuǎn)程機(jī)架的以太網(wǎng)模塊，通過ControlNet和EtherNet，數(shù)據(jù)直接進(jìn)入中控系統(tǒng)的HMI畫面，不僅實(shí)現(xiàn)了通信冗余，而且PCS和DCS之間沒有任何數(shù)據(jù)的混淆。PCS直接將MCS數(shù)據(jù)功能塊和數(shù)據(jù)類型進(jìn)行移植，結(jié)合PlantPAx構(gòu)架，地實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)讀寫操作。
除了與水下系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通信，文昌9-2/9-3/10-3項(xiàng)目還需要與香港終端進(jìn)行聯(lián)調(diào)。由于終端之間距離較遠(yuǎn)，需要通過衛(wèi)星和微波信號(hào)進(jìn)行傳輸，但衛(wèi)星的帶寬租用費(fèi)用高，所以項(xiàng)目并沒有采用“打包”發(fā)送數(shù)據(jù)的方式，而是采取“用哪些數(shù)據(jù)取哪些”的方式。羅克韋爾自動(dòng)化通過FactoryTalk Gateway服務(wù)平臺(tái)幫助客戶實(shí)現(xiàn)了這一功能。數(shù)據(jù)服務(wù)器安裝FactoryTalk Gateway并添加數(shù)據(jù)后，在文昌中控平臺(tái)終端僅需幾步操作，其他終端即可讀取FactoryTalk Gateway中的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)終端之間的關(guān)斷和數(shù)據(jù)交換。該通信模式方便快捷，平臺(tái)上的值班工程師也能夠很快地了解和掌握，有利于后期的維護(hù)和改造。
效果
從以往經(jīng)驗(yàn)來看，如此規(guī)模的中控系統(tǒng)在2個(gè)月交付幾乎是天方夜譚。羅克韋爾自動(dòng)化創(chuàng)造此“奇跡”采取了一系列創(chuàng)新的項(xiàng)目管理辦法，同時(shí)加快了系統(tǒng)設(shè)計(jì)、組態(tài)和集成進(jìn)度。2016年7月26日，項(xiàng)目召開CEP平臺(tái)中控系統(tǒng)開工會(huì)，8月2日開始設(shè)計(jì)，9月28日系統(tǒng)盤柜抵達(dá)天津港海關(guān)，約1個(gè)月后中控系統(tǒng)已經(jīng)“奔赴”珠海建造場(chǎng)地。
項(xiàng)目的成功離不開雙方的共同秉持的合作共贏的態(tài)度。從項(xiàng)目啟動(dòng)開始，羅克韋爾自動(dòng)化的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)就想用戶之所想，在故障處理和功能實(shí)現(xiàn)等方面全力滿足用戶的定制化要求。積極主動(dòng)地與用戶項(xiàng)目組溝通，克服了項(xiàng)目規(guī)模大、集成難度高、項(xiàng)目進(jìn)度緊和現(xiàn)場(chǎng)施工困難等一系列問題，保質(zhì)保量地完成了用戶要求的工作，很好地配合了現(xiàn)場(chǎng)的施工進(jìn)度，為項(xiàng)目終按進(jìn)度投產(chǎn)提供了保障。
該項(xiàng)目的項(xiàng)目組負(fù)責(zé)人對(duì)羅克韋爾自動(dòng)化的出色表現(xiàn)給予了高度的肯定，并感謝羅克韋爾自動(dòng)化對(duì)文昌9-2/9-2/10-3氣田群項(xiàng)目的大力支持，“羅克韋爾自動(dòng)化的項(xiàng)目成員在該項(xiàng)目的系統(tǒng)集成、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和技術(shù)溝通支持上投入了大量的精力，以專業(yè)的技術(shù)功底和積極主動(dòng)認(rèn)真的工作態(tài)度出色地完成了文章平臺(tái)中控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施工作，幫助終用戶獲取了寶貴的時(shí)間和進(jìn)度 ！ ”
隨著文昌9-2/9-3 CEP平臺(tái)的落成，羅克韋爾自動(dòng)化的中控系統(tǒng)也將隨之“揚(yáng)帆出海”。憑借出色的項(xiàng)目管理和工程服務(wù)能力，未來，羅克韋爾自動(dòng)化集成控制和安全的控制系統(tǒng)將幫助更多的海上平臺(tái)提高勘探開發(fā)效率和安全，打造綠色、安全和智能化的海上石油開采基地。
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