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生产设备的保护神—HIPPS完整性保护系统

生产设备的保护神—HIPPS完整性保护系统

高压操作的危险系数极高,压力过载引起的事故将对环境、设备及工作人员造成巨大的伤害,这是任何人都不希望看到的灾难。降低生产井及油气输送设施压力风险重要性不言而喻,油田开发商对于此类操作系统一直有强烈的诉求,为此,Cameron带来了完美解决方案—HIPPS。

HIPPS是Cameron开发的一款压力设备完整性保护系统,具有独立的操作系统,相对于常规的紧急关停系统可靠性更高。HIPPS同时满足海上和陆地油田对生产及储运设备的压力控制要求,通过监测和控制设备压力,防止其超过系统设定的极限值,降低系统发生危险的概率。石油圈原创www.oilsns.com

HIPPS采用Cameron公司成熟的阀门、触发器工艺,例如符合API 6A标准的FLS平板阀和GROVE球阀,气控和液压控制触发器包括Saf-T-Gard MH和LEDEEN系列,目前HIPPS系统已经通过了SIL3认证。在应用中,HIPPS通常作为油田高压设备与低压设备之间的过渡段,是一道可靠的屏障。

HIPPS是Cameron对其产品有效整合的结果,HIPPS操作、控制系统独立,在油气开采的各个阶段都能发挥巨大作用。该系统主要包括三个模块:阀门、触发器/控制装置、逻辑解算器。为了满足不同的应用,Cameron提供多种配置的HIPPS系统,包括独立的机械及电子控制程序。

液压HIPPS系统石油圈原创www.oilsns.com

液压(机械)HIPPS系统是一种独立的自控制系统,主要结构包括压力传感器(1oo2模式)、液压解决方案和两个弹簧控制-液压触发安全阀。HIPPS无需外配电源,本身发电量即满足应用要求,根据具体情况还可配置实时控制系统(HPU)。

在正常工作情况下,HIPPS为安全阀门提供压力,使其保持打开状态,直至系统检测到设备压力发生异常。当HIPPS检测到设备压力出现异常,即可立即触发两个安全阀,保护后续设备不受损坏。

(注:1oo2—同时有两个传感器,当有任何一个达到警报值时,触发器即触发;2oo3—同时有三个传感器,当有任意两个达到警报值,触发器触发)

电子控制HIPPS系统石油圈原创www.oilsns.com

电子HIPPS系统也是一种独立控制的设备压力完整性保护系统,主要包括压力发射器(2oo3模式)、电子逻辑解算器和两个弹簧控制-液压触发安全阀。该系统既可使用外带电源,也可使用手动控制泵/HPU进行自身发电提供能量。

HIPPS工作原理石油圈原创www.oilsns.com

HIPPS的主要功能是检测压力异常情况,之后自动打开隔离阀,保护后续设备不受损坏。如上文提到那样,HIPPS是一个完全独立的操作系统,与油田生产设施的过程控制关停系统(PSD)、紧急关停系统(ESD)以及控制系统互不干扰。石油圈原创www.oilsns.com

HIPPS不只是一个检测压力异常、自动关闭阀门的保护系统,还可以根据需要配置其他功能,比如监测设备动力信号等。通常情况来说,HIPPS通过检测信号异常做出各种决策,比如仪表气源丢失、液压不足、电压不足或是设备信号缺失等,各种信号在决策过程中均保持独立性,不会互相干扰。为了提高作业的安全性,HIPPS还具有冗余设计,最大化系统适用性和设备稳定性。

安全仪表系统(SIS)石油圈原创www.oilsns.com

SIS是一种有效防止事故发生、降低事故发生几率的控制程序,在设备发生异常时,SIS会根据预先设定的处理方案将异常状况平复。在应用中,SIS有多种形式,包括ESD、安全锁系统、安全关停系统等,而每一种SIS都具有完整的安全仪表功能(SIFs)。

SIF系统都包括逻辑解算器、传感器、电磁阀以及终端控制模块(如自动控制阀)。SIS定义内的SIF系统具有一个完整性安全等级(SIL)模块,根据失效概率(PFD)衡量生产设施的运行状态。根据设备及流程的不同,SIL可能会有略微差别,但是对于一个完整系统而言,每个安全模块的SIL也不必完全相同。

一般情况下,HIPPS系统包含两个ESD阀门、1oo2模式逻辑解算器、3个2oo3模式压强传送器。具体组成模块如下:

  • 压力、流速传感器有1oo2或/和2oo3两种模式;石油圈原创www.oilsns.com
  • 逻辑解码器可高效处理传感器数据,是HIPPS系统的决策依据;
  • 满足SIL 3标准的决策模块,保证系统处于安全运行状态,杜绝高压隐患。

相对于常规PSD和ESD系统,HIPPS独立仪表系统的完整性更高,该系统可满足陆地及海上油田的压力等级控制要求,保持生产设备完整性。

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来自/Cameron   译者/张德凯   编辑/Leia

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