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Honeywell 气体探测器在海上油气平台和 FPSO 上的应用

Honeywell气体探测器在海上油气平台和FPSO上的应用

一、行业简介:

海上油气平台和浮式生产储油船(Floating Production Storage and Offloading,以下简称 FPSO) 都是远离陆地的油气采集单位。在其生产过程中,其生产装置可能泄露易燃易爆气体或蒸汽。当这些气体或蒸汽在空气中的浓度达到一定数值时,随时都可能发生爆炸火灾事故,从而威胁人参与设备安全。同时,在采油采气的过程中会从海底抽取大量的污泥,其中含有高浓度的硫化氢气体,对于操作人员的生命也有潜在的威胁。

二、环境特点:

海上油气平台和FPSO都具有以下相同的工作环境特点:

※作业空间狭小,危险性高:与陆地上的炼油厂,LNG储运相比,海上油气平台和FPSO的作业空间有限,而泄露的可燃性气体和硫化氢气体都是高浓度气体。一旦发生泄露,往往容易导致爆炸,人员中毒,环境污染,其危险性较陆地上要大得多。

※温度变化大,湿度大:海上昼夜温差大,在北极海域,温度可以低至零下几十度,而在赤道海域,海上温度可以高达60~70℃。同时,海上的湿度比内陆要高很多。在这种工作环境下,普通设备很快就会腐蚀或损坏。

※后勤补给维护困难:海上平台和FPSO往往远离陆地,且其工作、生活、存储空间都非常有限。一旦发生事故或设备损坏,其有限的存储很难满足更换和维护的需求。

可以说,海上平台和FPSO上的应用环境是对现场仪表设备的最严苛的挑战。

三、需要检测的气体:

※可燃性气体:主要以甲烷、丙烷等气体为主。可燃性气体的泄露在海上平台和FPSO生产的各个环节都有可能发生,其泄露的可能性和危险性最大

※硫化氢气体:硫化氢气体是随着海底的污泥一同带上来的,故其泄露存在于钻机、井口、污泥槽等装置。

※氢气:海上平台和FPSO的所有电气设备都是由2路供电的:一路工作电,一路UPS电。因此,

在海上油气平台和FPSO上,有专用的电池间,用于存放UPS需要的大量铅酸盐电池。而铅酸盐电池里的电解液经过化学反应,会产生氢气,从而发生氢气泄露。

四、探测器的布置:

可燃气体探测器的数量和位置由海上平台和FPSO设施的特性决定。因此为可燃气体探测器要监测一个规模较大的三维空间,往往不是少数几个监测点就能确保其工作效果,其布置基本原则是将可燃气体探测器布置在所有可燃气体泄漏和潜在可燃气体聚集的设备和场所;同时由区域评估来确定所要求的探测器覆盖类型来决定可按气体探测器的布置。具体布置应考虑以下几点:

1.要了解海上石油天然气生产工艺的特征及潜在的危险性,充分考虑对人员、设备、环境等可能造成的危害,重点查清索要监测的生产装置有哪些可能的泄漏点:

a)在容易引起泄漏的高压设备、压缩机、真空泵、反应器、储罐的密封和密封压盖处,将探测器置于潜在的可燃气体释放的可能途径之中,并通过将探测器移近潜在的可燃气体释放源从而一定程度上提高探测器的灵敏度;

b)在空气进气管道口处确定探测器的具体位置时,应注意某些探测器会对位置和气流敏感。

2.根据所在场所的主导风方向、空气流可能的环流现象和上升趋势,以及机房的空气自然流的习惯通道等,并判断当发生大量泄漏时可燃气体的泄漏方向,通常应将探测器安装在下风向。

3.根据泄漏气体的密度是否大于空气,并结合空气流动趋势来综合完成探测器布置。对于释放时可燃气体或气态混合物中与空气的场所,探测器应布置在近于操作面的地方;对于释放时的可燃气体或气态混合物轻于空气的场所,探测器探测头应布置在所保护的设备或区域的上方。同时,在条件允许的情况下,探测器应布置高于会改变空气流动方式的结构钢、管线和设备的地方。

4.研究泄漏点的泄漏状态是微漏还是喷射状。如果是微漏,则设点的位置就要靠近泄漏点一些;如果是喷射状泄漏,则要稍远离泄漏点。

5.对于要求区域覆盖的室内装置,应根据加热和通风系统以及潜在的释放可燃气体特性,在相对于地板和操作面来布置探测器,探测器的最大间距为13~15m。

6.对于室外面积较大的区域可采取重点泄漏点单独布设于均匀布设相结合的方式。在可燃气体探测器动作可引起关断的处所,应使用探测器组对表决。在均匀布设时,各监测点之间的距离应为10~20m,其安装的密集度可以根据生产过程安全要求程度来适当增减。

7.对于室内通风不流畅部位、地沟容易积聚可燃气体的地方以及现场通往控制室的地下电缆沟、有密封盖板的污水沟槽等经常性或在生产不正常情况下容易积聚可燃气的场所,通常应将探测器固定在那些可能存在泄漏气体的死角。

五、气体检测系统介绍:

海上平台和FPSO上的典型气体检测系统结构图如下:

气体探测器在海上油气平台和FPSO上的应用

如上图所示,海上平台和FPSO上对于安全的要求较其他行业都更高。因此,控制器要采用SIL3甚至SIL4安全等级的FGS控制系统。整个系统的设计也是按照SIL3的安全等级设计的。现场所有探测器都尽量选择高安全等级的设备,直接把4-20mA信号传送给FGS控制器,由FGS系统对检测值进行采集,计算,当发生报警时,采取报警、联动等方式,消除危险。

海上油气平台和FPSO上使用的气体探测器和气体报警控制系统都有如下特点:

◆设备和系统的响应速度快,安全等级高。

◆设备工作稳定,使用寿命长,维护量小。

◆现场气体探测器全部采用316不锈钢材质,对温湿度的耐受性强,耐腐蚀。

Honeywell气体探测器在海上油气平台和FPSO上的应用

◆对于可燃气体探测器,选用2种检测原理:

※点式红外吸收补偿检测原理。

※开路红外检测原理。

六、常用于海上平台和FPSO上的Honeywell公司探测器产品简介:

Optima Plus可燃气体探测器:

Optima Plus可燃气体探测器采用双光源,双光束的红外补偿检测原理,具有响应速度快,精度高,维护量小,使用寿命长(典型使用寿命15年)等优点。OptimaPlus采用全316不锈钢材质,耐腐蚀性好。Optima Plus还具有SIL2安全等级认证,以及BV,ABS等多国船级社认证,是一款高安全等级的仪表。Optima Plus广泛应用于大量海上油气平台和FPSO。

Apex有毒气体探测器:

Apex有毒气体探测器采用全316不锈钢结构,耐腐蚀性好。Apex采用通用变送器+智能传感器的结构,专利的HeartbeatTM技术,使得现场的维护量减小到最少。同时,Apex有27种智能传感器,能用于检测18种不同类型的气体(每种气体还具有不同的量程)。Apex也广泛引用于海上油气平台和FPSO,主要用于硫化氢和氢气的检测。

XCD可燃/有毒气体探测器:

XCD作为Honeywell新一代的通用气体探测器平台,具有多种检测与原理的智能传感器,可用于检测各种可燃性气体和有毒有害气体。XCD具有铝合金和316不锈钢2种材质的外壳,独特的三色背光LCD显示功能,标配的继电器信号输出,专利的SurecellTM技术,使得XCD能适用于任何工作环境。同时,XCD的高性价比使得XCD成为更经济的气体探测解决方案。

在海上油气平台或FPSO中,XCD-IR-LEL红外可燃气体探测器应用于各种碳氢类可燃性气体的监测。XCD-CAT-LEL催化燃烧型可燃气体探测器和XCD-H2型电化学探测器应用于电池间的氢气泄漏检测。XCD-H2S气体探测器应用于井口以及污泥处理环节中硫化氢气体的检测。

Excel开路红外可燃气体探测器:

开路红外可燃气体探测器又称为对射式红外可燃气体探测器,广泛应用于海上油气平台和FPSO上。Honeywell公司的Excel开路红外可燃气体探测器更是其中的佼佼者。Excel采用全316不锈钢结构,其独特的氙气灯和脉冲光源,使得Excel的响应速度更快,检测距离更长,抗干扰能力更好,稳定性更优。Excel通过了SIL2安全等级认证,同时具有法国BV船级社认证。Excel同Optima Plus,以及Apex一起,大量应用于海上油气平台和FPSO上。

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