電控型控制系統(tǒng)

1、電控型遠(yuǎn)程控制裝置電控型遠(yuǎn)程控制裝置2014.井控技術(shù)部井控技術(shù)部 目目 錄錄123電控型地面防噴器控制裝置電控型地面防噴器控制裝置升級改造、部分新產(chǎn)品介紹升級改造、部分新產(chǎn)品介紹API介紹介紹 概念、設(shè)計(jì)要求 1 1可用液量可用液量usable hydraulic fluidusable hydraulic fluid：蓄能器系統(tǒng)從系統(tǒng)額定壓力降到最小操作壓力時所排出的液體體積。 2儲存的液壓液體積儲存的液壓液體積 stored hydraulic fluid stored hydraulic fluid volumevolume：蓄能器系統(tǒng)從系統(tǒng)額定壓力降到預(yù)充壓力時所排出的液體體積。 3

2、 3蓄能器容積要求：蓄能器容積要求： a 最低功能液量應(yīng)在泵不工作的情況下，滿足：在井筒壓力為零的情況下，從全開狀態(tài)到完全關(guān)閉所需液量的100為功能液量要求，包括關(guān)閉一個環(huán)形防噴器和防噴器組中的所有閘板防噴器的液量，及打開防噴器組一側(cè)的節(jié)流閥或壓井閥的液量 4液壓液箱的容積液壓液箱的容積:應(yīng)是蓄能器系統(tǒng)儲存液壓液體積兩倍 5泵系統(tǒng)要求泵系統(tǒng)要求: a根據(jù)API Spec 16D（第二版）要求，在不使用蓄能器的情況下，泵系統(tǒng)應(yīng)能在2分鐘內(nèi)在空井時關(guān)閉一個環(huán)形防噴器，同時打開液動溢流閥，并且達(dá)到系統(tǒng)的最小操作壓力值。 b泵組的總排量應(yīng)能在15分鐘內(nèi)使整個蓄能器系統(tǒng)從預(yù)充壓力升至控制系統(tǒng)的額定壓力b

3、在排放完所要求的液量后，蓄能器中剩余液體的計(jì)算壓力，應(yīng)大于關(guān)閉一個環(huán)形防噴器，任一閘板防噴器及在防噴器組最大額定井筒壓力下打開一側(cè)的放噴閥并使其保持打開狀態(tài)時所需的最小計(jì)算的操作壓力 6響應(yīng)時間：響應(yīng)時間：水上防噴器控制系統(tǒng)應(yīng)能在 30 s內(nèi)關(guān)閉每個閘板防噴器，公稱通徑小于476.25 mm（18 3/4 in）的環(huán)形防噴器的關(guān)閉時間應(yīng)不超過30 s，公稱通徑等于或大于476.25 mm（18 3/4 in）時應(yīng)不超過45 s。 7電源要求電源要求 當(dāng)主電源中斷時，電氣控或電液控面板的電源應(yīng)自動切換到備用電源上。如果主電源發(fā)生故障，備用電源應(yīng)具備至少2 h的遠(yuǎn)程控制能力。海洋鉆井平臺控制裝置的

4、特殊要求 按石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，海洋鉆井平臺控制裝置應(yīng)配有聲、光報(bào)警裝置以顯示： a) 蓄能器壓力低； b) 油箱液位面過低； c) 氣源壓力低； d) 顯示轉(zhuǎn)閥位置以及電泵的運(yùn)轉(zhuǎn)情況； e)司鉆控制臺使用備用電源以及海上的防潮防腐蝕要求。二二 電控型地面防噴器控制裝置電控型地面防噴器控制裝置2.1概述、工作原理概述、工作原理2.2技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)2.3信息化模塊化介紹信息化模塊化介紹2.4電控型遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)電控型遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)2.5主要特點(diǎn)主要特點(diǎn)FKDQ FKDQ （電氣型）（電氣型）控制裝置控制裝置（CECE安全認(rèn)證）安全認(rèn)證）Shanghai Shenkai Internationa

5、l Trade Co.,LTDShanghai Shenkai International Trade Co.,LTD認(rèn)證公司：認(rèn)證公司：SIRASIRA（英國）（英國）證書號：證書號：CIRA 08 ATEX 6007CIRA 08 ATEX 6007II3A Ex ck IIB T3該類型遠(yuǎn)程控制臺配有司鉆控制臺或輔助司鉆控制臺（選配）電控氣控液型液控裝置采用西門子PLC控制，工作穩(wěn)定、可靠。其遠(yuǎn)控臺和司鉆臺之間、遠(yuǎn)控臺和輔助司鉆控制臺之間使用防火四芯船用電纜和標(biāo)準(zhǔn)Profibus通訊連接。另外可以根據(jù)客戶需要配置觸摸屏式輔助司鉆臺和PN-T遠(yuǎn)程控制臺狀態(tài)自動記錄模塊 控制原理控制原理 儲

6、存在蓄能器組中的壓力油通過蓄能器隔離閥(高壓球閥)、濾油器，再經(jīng)減壓溢流閥減壓后，進(jìn)入控制管匯，到各三位四通轉(zhuǎn)閥進(jìn)油口。同時來自蓄能器組的壓力油經(jīng)濾油器，進(jìn)入控制環(huán)形防噴器的減壓溢流閥，減壓后專供環(huán)形防噴器使用。只需推動相應(yīng)的三位四通轉(zhuǎn)閥手柄，便可迅速實(shí)現(xiàn)“開”、“關(guān)”防噴器的動作。三位四通轉(zhuǎn)閥的換向也可通過電控型司鉆控制臺遙控完成。首先按下司鉆控制臺上主控按鈕，同時操作其它控制按鈕，使得信號通過PLC控制位于遠(yuǎn)程控制臺上的電磁閥進(jìn)行換向，該動作是壓縮空氣進(jìn)入對應(yīng)的控制回路控制氣缸以達(dá)到控制三位四通轉(zhuǎn)閥換向的目的。當(dāng)三位四通轉(zhuǎn)閥換向完畢后通過位置傳感器反饋到司鉆控制臺上的閃光燈上使得用戶能讀出

7、當(dāng)前開關(guān)狀態(tài)。 遠(yuǎn)控裝置回路介紹2.2 2.2 主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)系統(tǒng)公稱壓力：系統(tǒng)公稱壓力：21 Mpa21 Mpa 3000 psi 3000 psi系統(tǒng)調(diào)壓范圍：系統(tǒng)調(diào)壓范圍：014 Mpa014 Mpa02000 psi02000 psi 蓄能器充氮壓力：蓄能器充氮壓力： 7 70.7 Mpa0.7 Mpa10001000100psi100psi 壓力控制器調(diào)定范圍：壓力控制器調(diào)定范圍：18.921 Mpa18.921 Mpa 27003000psi 27003000psi 液氣開關(guān)調(diào)定范圍：液氣開關(guān)調(diào)定范圍：17.921 Mpa17.921 Mpa 27003000psi 27

8、003000psi 氣源壓力：氣源壓力： 0.650.8 Mpa0.650.8 Mpa93115psi93115psi 電電 源：源： 38038019V / 50Hz19V / 50Hz主控制部分：采用西門子314C2DP作為主站的CPU。CPU上集成了24點(diǎn)數(shù)字量輸入及16點(diǎn)數(shù)字量輸出，另配上數(shù)字量輸入模塊和數(shù)字量輸出模塊各一個，以及模擬量輸入模塊。數(shù)據(jù)輸入輸出部分：四個的壓力傳感器將遠(yuǎn)程控制臺上的蓄能器、管匯、環(huán)形和氣源壓力信號傳入CPU，一個的液位傳感器將遠(yuǎn)程臺的油箱液位信號傳入CPU。電磁換向閥按照CPU的指令控制三位四通轉(zhuǎn)閥，氣缸上的接近開關(guān)又將三位四通轉(zhuǎn)閥的位置報(bào)告給CPU。主站

9、314C-2DP從站IM153-1遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)：分為HMI面板和按鈕控制箱。其中HMI面板主要由西門子的MP370觸摸屏作為人機(jī)界面。按鈕箱上有帶燈控制按鈕，將司鉆的指令通過從站的分布式I/O系統(tǒng)IM153-1傳給主站的CPU，同時，又將主站側(cè)的轉(zhuǎn)閥位置通過磁性開關(guān)傳到司鉆臺上。通訊傳輸系統(tǒng)：主站和從站采用現(xiàn)在比較成熟的、高可靠性的PROFIBUS工業(yè)總線進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸。同時主站通過供電電纜為觸摸屏和按鈕箱內(nèi)提供24V直流電源。主站314C-2DP從站IM153-1示意圖示意圖快速連入的防快速連入的防爆插接裝置爆插接裝置零壓啟動零壓啟動感應(yīng)開關(guān)感應(yīng)開關(guān)司鉆控制臺司鉆控制臺上一頁上一頁 下一節(jié)下一

10、節(jié)隔爆電磁閥隔爆電磁閥西門子西門子ProfibusProfibus總線通訊技術(shù)總線通訊技術(shù)磁力啟動箱磁力啟動箱西門子西門子PLCPLC控制模塊控制模塊遠(yuǎn)程控制臺電氣零遠(yuǎn)程控制臺電氣零 件選用安全原則件選用安全原則遠(yuǎn)程控制臺適應(yīng)區(qū)域II類2區(qū)磁力啟動器最高適應(yīng)區(qū)域II類1區(qū)電機(jī)最高適應(yīng)區(qū)域II類1區(qū)傳感器最高適應(yīng)區(qū)域II類1區(qū)液位儀最高適應(yīng)區(qū)域II類1區(qū)位置傳感器最高適應(yīng)區(qū)域II類2區(qū)綜合電控柜最高適應(yīng)區(qū)域II類1區(qū)電磁閥最高適應(yīng)區(qū)域II類1區(qū)電池最高適應(yīng)區(qū)域II類1區(qū)PLC柜最高適應(yīng)區(qū)域II類1區(qū)變壓器最高適應(yīng)區(qū)域II類1區(qū)司鉆控制臺最高適應(yīng)區(qū)域II類1區(qū)電控柜最高適應(yīng)區(qū)域II類1區(qū)遠(yuǎn)程控制臺

11、電氣零件選用安全原則遠(yuǎn)程控制臺電氣零件選用安全原則返回到示意圖返回到示意圖查看防爆小貼士查看防爆小貼士危險(xiǎn)區(qū)域劃分原則危險(xiǎn)區(qū)域劃分原則1. 1.井架底座通風(fēng)良好的鉆機(jī)（頂部敞開）井架底座通風(fēng)良好的鉆機(jī)（頂部敞開） 頂部敞開頂部敞開R1.5mR1.5mR3mR3m轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)盤鉆臺鉆臺鐘形導(dǎo)向短接中心鐘形導(dǎo)向短接中心R1.5mR1.5m防噴器防噴器R1.5mR1.5m地秤下的溝或槽地秤下的溝或槽通風(fēng)不良的井口槽通風(fēng)不良的井口槽1區(qū)區(qū)2區(qū)區(qū)返回安全原則返回安全原則繼續(xù)繼續(xù)危險(xiǎn)區(qū)域劃分原則危險(xiǎn)區(qū)域劃分原則2. 2.通風(fēng)良好的封閉井架（頂部敞開）通風(fēng)良好的封閉井架（頂部敞開）R1.5mR1.5m頂部敞開頂部

12、敞開轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)盤R1.5mR1.5m封閉的井架封閉的井架鉆臺鉆臺防噴器防噴器封閉的底座封閉的底座地秤下的溝或槽地秤下的溝或槽通風(fēng)不良的井口槽通風(fēng)不良的井口槽1區(qū)區(qū)2區(qū)區(qū)返回安全原則返回安全原則1 材料選用不銹鋼材料選用不銹鋼316材質(zhì)，比傳統(tǒng)不材質(zhì)，比傳統(tǒng)不銹鋼更適應(yīng)腐蝕嚴(yán)重的海洋環(huán)境。銹鋼更適應(yīng)腐蝕嚴(yán)重的海洋環(huán)境。 防護(hù)等級防護(hù)等級IP65 Ex II 3G EEx ednAm ib IIC2 體積小巧輕便體積小巧輕便-司鉆控制臺用司鉆控制臺用Ex e取代取代Exd型殼體，最大程度上減小了型殼體，最大程度上減小了司鉆臺重量。一人就可以搬動司鉆臺司鉆臺重量。一人就可以搬動司鉆臺。體積為。體積為65

13、0X400X210mm（長寬深）（長寬深），可以輕易懸掛在任何場所。，可以輕易懸掛在任何場所。電控型司鉆控制臺特點(diǎn)電控型司鉆控制臺特點(diǎn)下下一頁一頁3 電控司鉆控制臺在液位或者壓力異常的情況下都能及時提供聲光報(bào)警。 報(bào)警內(nèi)容有氣源壓力低、蓄能器壓力低、備用電源使用報(bào)警、電機(jī)運(yùn)行指示、液位低。4 能即時同步顯示遠(yuǎn)程控制臺轉(zhuǎn)閥位置，達(dá)到司鉆臺和遠(yuǎn)控臺的顯示動作一致，且手動或遙控操作均可實(shí)現(xiàn)。報(bào)警區(qū)報(bào)警區(qū)蜂鳴器蜂鳴器讀數(shù)區(qū)讀數(shù)區(qū)控制區(qū)控制區(qū)二次操作按鈕二次操作按鈕電控型司鉆控制臺特點(diǎn)電控型司鉆控制臺特點(diǎn)下一頁下一頁5.控制電源為24V直流電安全可靠。6.體積小，能夠安裝在任意位置。7.采用插接裝置，連

14、線方便。8.二級操作,防止誤操作。電控型司鉆控制臺特點(diǎn)電控型司鉆控制臺特點(diǎn)下一頁下一頁BARTEC是德國的一家專業(yè)生產(chǎn)防爆自動化產(chǎn)品的國際高科技企業(yè)BARTEC按鈕采用防爆按鈕，燈泡按鈕一體采用防爆按鈕，燈泡按鈕一體設(shè)計(jì)，節(jié)約了安裝空間，使操設(shè)計(jì)，節(jié)約了安裝空間，使操作一目了然；作一目了然；按鈕和底座模塊化設(shè)計(jì)，使拆按鈕和底座模塊化設(shè)計(jì)，使拆裝維修極為方便；裝維修極為方便；IP66下一頁下一頁報(bào)警燈、蜂鳴器安裝方便安裝方便高高IP防護(hù)等級防護(hù)等級IP67防爆等級防爆等級II 2GD EEx e II認(rèn)證認(rèn)證PTB 00 ATEX 3114UUL E184198環(huán)境溫度環(huán)境溫度 -55 0 C

15、70 0 C90db,5kHz返回到示意圖返回到示意圖通訊采用西門子通訊采用西門子Profibus協(xié)議，因此遠(yuǎn)程控制臺與司鉆控制協(xié)議，因此遠(yuǎn)程控制臺與司鉆控制臺之間的連接僅僅只需要一根臺之間的連接僅僅只需要一根7mm外徑的紫色標(biāo)準(zhǔn)西門子外徑的紫色標(biāo)準(zhǔn)西門子FC電纜以及一根鎧裝防火電纜以及一根鎧裝防火4芯電纜用于電源連接；之前我公司使芯電纜用于電源連接；之前我公司使用過多芯鎧裝電纜，但發(fā)現(xiàn)該方案后期維護(hù)不便，內(nèi)部插針用過多芯鎧裝電纜，但發(fā)現(xiàn)該方案后期維護(hù)不便，內(nèi)部插針容易出現(xiàn)損壞；因此從容易出現(xiàn)損壞；因此從2008年開始我公司生產(chǎn)的年開始我公司生產(chǎn)的640-7型遠(yuǎn)程型遠(yuǎn)程控制臺上開始采用總線通訊

16、方式。總線通訊便于維護(hù)，后期控制臺上開始采用總線通訊方式。總線通訊便于維護(hù)，后期若發(fā)現(xiàn)問題可以通過診斷功能查出問題所在。若發(fā)現(xiàn)問題可以通過診斷功能查出問題所在。圖圖1 多芯電纜連接司鉆臺和遠(yuǎn)程控制臺多芯電纜連接司鉆臺和遠(yuǎn)程控制臺 圖圖2 改進(jìn)后司鉆改進(jìn)后司鉆-遠(yuǎn)控臺運(yùn)用總線技術(shù)連接遠(yuǎn)控臺運(yùn)用總線技術(shù)連接西門子總線通訊技術(shù)的運(yùn)用返回到示意圖返回到示意圖磁力啟動箱、變壓器防爆等級防爆等級Exd B T6工作條件工作條件:a.海拔不超過海拔不超過2000米；米；b.周圍介質(zhì)溫度周圍介質(zhì)溫度-20 0 C 40 0 C c.空氣相對濕度不大于空氣相對濕度不大于90%d.爆炸混合物為爆炸混合物為B級級返

17、回到示意圖返回到示意圖位置開關(guān) 自2009年開始，對于所有電控型遠(yuǎn)程控制臺上氣缸位置反饋元件，我們將傳統(tǒng)磁感應(yīng)式接近開關(guān)用位置開關(guān)取代。 運(yùn)用該類開關(guān)的優(yōu)點(diǎn)是安裝方便并且并不局限于配置帶磁環(huán)的氣缸，而傳統(tǒng)磁感應(yīng)接近開關(guān)必須配置帶磁環(huán)的特制氣缸才能實(shí)現(xiàn)位置反饋。適用于任何普通型三位四通轉(zhuǎn)閥。下一頁下一頁剖面圖剖面圖感應(yīng)開關(guān)感應(yīng)開關(guān)返回到示意圖返回到示意圖參數(shù)：參數(shù)：1. 1.工作電源：工作電源： 560VDC560VDC2. 2.工作電流：工作電流：2100mA2100mA3. 3.感應(yīng)距離：感應(yīng)距離：04.05mm04.05mm 4. 4.工作溫度：工作溫度：-2570 -2570 5. 5.

18、防護(hù)等級：防護(hù)等級：IP67IP67 6. 6.防爆等級：防爆等級：Ex nA IIC T6Ex nA IIC T6在選型上依然選用國際知名品牌在選型上依然選用國際知名品牌 PEPPER+FUCHSPEPPER+FUCHS的產(chǎn)品，使得工作性能的產(chǎn)品，使得工作性能更加可靠。更加可靠。根據(jù)根據(jù) EU-Ex 防爆防爆指導(dǎo)原則指導(dǎo)原則 (ATEX）標(biāo)準(zhǔn)額定流量 1,200 l/min 工作壓力 3 - 10 bar切換時間，關(guān)閉 36 ms 切換時間，打開 18 ms 響應(yīng)速度快 -20C = Ta 下一頁下一頁 所有的電控型遠(yuǎn)程控制臺均配有防爆型電磁閥，為了工作穩(wěn)定，所選閥體線圈均采用進(jìn)口件。很多廠

19、家為了節(jié)約成本，運(yùn)用隔爆型防爆箱(Ex d)配非防爆電磁閥以及傳感器，并將氣路銅管引入該隔爆箱內(nèi)。該做法其實(shí)并不可取，本身隔爆箱系統(tǒng)是有認(rèn)證編號，但是其并不支持氣管路的引入（具體可以參照該隔爆箱的證書附件，附件明確規(guī)定了最初認(rèn)證的隔爆系統(tǒng)內(nèi)允許安裝的內(nèi)容，任何超出此內(nèi)容的在防爆的角度上來講都是不被允許的）。在咨詢了大量專家以及參考防爆資料后，我公司堅(jiān)持采用防爆電磁閥以及防爆傳感器沿用至今。圖圖5 我公司用進(jìn)口電磁閥我公司用進(jìn)口電磁閥圖圖4 某些廠家將電磁閥某些廠家將電磁閥安裝在防爆箱內(nèi)安裝在防爆箱內(nèi) 防爆電磁閥的設(shè)計(jì)防爆電磁閥的設(shè)計(jì)返回到示意圖返回到示意圖遠(yuǎn)程控制臺配電柜遠(yuǎn)程控制臺配電柜Pro

20、fibus Profibus 電纜電纜司鉆控制臺司鉆控制臺配電柜端使用總線連接器配電柜端使用總線連接器船用耐火電源電纜船用耐火電源電纜配電柜端使用配電柜端使用2 2芯插接裝置芯插接裝置Profibus FCProfibus FC電纜電纜快速連入的防爆插接裝置快速連入的防爆插接裝置返回到示意圖返回到示意圖零壓啟動零壓啟動返回到示意圖返回到示意圖零壓起動就是在電機(jī)每次起動時曲軸柱零壓起動就是在電機(jī)每次起動時曲軸柱塞泵腔內(nèi)壓力等于大氣壓。塞泵腔內(nèi)壓力等于大氣壓。經(jīng)測量，零壓起動電機(jī)電流為經(jīng)測量，零壓起動電機(jī)電流為2428A2428A，而在不裝零壓起動裝置的系統(tǒng)中，電機(jī)而在不裝零壓起動裝置的系統(tǒng)中，電

21、機(jī)起動電流為起動電流為80110A80110A，兩者在正常打壓，兩者在正常打壓狀態(tài)下，電機(jī)電流均為狀態(tài)下，電機(jī)電流均為2123A2123A。零壓起動裝置能夠大幅度降低電機(jī)起動零壓起動裝置能夠大幅度降低電機(jī)起動電流，從而減小電機(jī)起動時的電源母線電流，從而減小電機(jī)起動時的電源母線壓降，能夠延長電機(jī)使用壽命，大大提壓降，能夠延長電機(jī)使用壽命，大大提搞了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性和可靠搞了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性和可靠性。性。 采用國際品牌西門子系列采用國際品牌西門子系列PLC進(jìn)行控制，進(jìn)行控制，SIMATIC S7-300性能穩(wěn)定，適用領(lǐng)域：高電磁兼容性和強(qiáng)振性能穩(wěn)定，適用領(lǐng)域：高電磁兼容性和強(qiáng)振動性

22、，沖擊性，使其具有很高的工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性。動性，沖擊性，使其具有很高的工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性。選用的選用的CPU、DI、DO、AO、AI等模塊且在全球各等模塊且在全球各處均能夠采購得到處均能夠采購得到PLC配件。該品牌控制配件。該品牌控制PLC質(zhì)量質(zhì)量以及服務(wù)世界首肯。以及服務(wù)世界首肯。西門子300PLC控制下一頁下一頁n工作溫度范圍：工作溫度范圍：25C70C n相對濕度：低于相對濕度：低于 95%n允許短時間結(jié)冰或結(jié)露允許短時間結(jié)冰或結(jié)露n更強(qiáng)的耐受振動和沖擊特性更強(qiáng)的耐受振動和沖擊特性n更強(qiáng)的對灰塵等污染物的防護(hù)特性更強(qiáng)的對灰塵等污染物的防護(hù)特性n模塊化可擴(kuò)展系統(tǒng)，模塊化可擴(kuò)展系統(tǒng)，節(jié)省空間，模塊化設(shè)計(jì)節(jié)省空間，模塊化設(shè)計(jì) ， 沒有槽位規(guī)則沒有槽位規(guī)則西門子300PLC控制返回到示意圖返回到示意圖 2.52.5 FKDQ FKDQ （電氣型）（電氣型） 地面防噴器控制裝置特點(diǎn)地面防噴器控制裝置特點(diǎn)1 司鉆控制臺有