應急關斷系統

應急關斷（ESD）系統是為了保護人員安全、保護平台工藝設備和防止環境污染。

ESD系統控制安全關斷閥、井下安全閥、地面安全閥和放空閥在不超過工藝管線操作極限的狀態下，實施平台的安全關閉。在許多海上平台，ESD系統是帶液控水下安全閥的氣動關閉系統。而其他一些需要複雜ESD系統的平台，如北海大型生產平台，則採用具有可程式軟體功能的電子系統。在需要高可靠性時，採用三重冗餘系統或多數表決系統。

圖5-1 平台安全關閉系統

在異常操作條件下，某些自動設備對工藝流程加以保護，使工藝條件保持在安全生產條件允許範圍內，如將工作容器和管線封閉。自動設備可能包括泄放閥（如天然氣排放至火炬）、壓縮機循環系統等，還包括工作容器、工藝裝置的自動關閉，甚至整個平台的關閉。

ESD系統通過輸入設備啟動，輸入設備為壓力開關或者位於平台各關鍵部位的手動設備。關閉級別取決於輸入條件和工藝設備設計。一組輸入條件也許只會使一個局部工藝設備關閉，而其他設備仍在運行；或許關閉所有工藝設備而讓發電供電設備運轉；或者在火災和可燃氣報警或危及人員時採取更高級別的關閉；或者是除生命保障設備外的全平台關閉；或者是所有設備關停放棄平台的關閉。

所有這些以危險程度升序排列的關閉措施，被設計成故障安全型，以滿足ESD系統的要求。在各類關閉時，ESD系統均在主控室和平台各處發出聲音報警信號。在主控室，對關閉起因有可視顯示（先指示初始關閉原因）。圖3-1所示安全系統配有就地報警/顯示/控制盤，並與PLC系統或DCS系統有串列數據接口，在正常或緊急狀況下提供平台操作狀態的VDU顯示。

ESD系統工程設計包括確立關閉策略和編制因果表的詳細設計。表5-1是一張因果關係的一部分。在實際套用中，因果為矩陣形式，水平的為因，垂直的為果，用“╳”將因果聯繫起來。每個工藝設備有一張獨立的圖，而整個平台的全部因果關係就需要許多圖。在所取例子中，分離器液位高－高是因，它引起分離器出入口閥門關閉，主油泵停車和使工藝設備關閉。由於分離器液位和壓力高高信號的重要性，三個獨立的輸入通道連著兩個獨立的設備。三個中任兩個通道信號都會引起程式動作。

表5-1系統因果關係（部分）表

EDS系統設計還包括確定聲光報警反應和編制系統功能說明，如對不同的關鍵輸入規定所需的2003表決，系統測試也應是非常廣泛的，確保在設備運行以前，對所有可能的程式組合條件都充分地進行測試。

當生產設施出現故障、生產工藝參數達到危急性報警界限、出現易燃易爆氣體泄漏或發生火災時，ESD系統將根據報警輸入信號產生相應的輸出信號，啟動相應的應急關斷程式，致使相應的BDV（應急放空閥）或SDV閥門、設備的起停作出相應的保護性動作，消滅事故的發生或防止事故擴大。ESD系統採用可程式邏輯控制器PLC實現預定功能，並採用“故障”安全型設計，即正常狀態時，信號觸點為常閉，迴路帶電；當出現異常情況時，信號觸點斷開，迴路失電，產生動作。

二、系統組成

ESD系統主要由三部分組成：PLC系統、聲光報警盤、與PLC系統或DCS系統的通訊。組成結構如圖5-2.所示。

圖5－2 ESD系統結構

1、PLC系統

為了保證ESD系統的安全可靠，一般ESD系統以及供電系統配置有兩套簡單的PLC系統，其中一個為主PLC系統，另一個為熱備PLC系統。主PLC與熱備PLC是通過通訊板BCM來實現的。在正常情況下，主PLC系統接收現場來的報警信號及關斷信號，並輸出%&’系統保護性信號給現場設備。

2、聲光報警盤

接收現場生產裝置故障信號、生產工藝參數達到危急性報警界限信號、易燃易爆氣體泄漏信號或火災信號等，報警信號均來自PLC系統的輸入/輸出模組，報警盤中每個報警光字牌均有儀表編號及描述。當有報警信號輸入時，報警盤聲音報警，同時報警燈閃爍，確認後聲音消失，復位後報警燈穩定（若報警信號還存在），或報警燈熄滅（若報警信號消失）。便產生聲音報警和相應的燈光報警。聲光報警盤產生聲光報警，便於操作人員及時準確地發現和判斷產生ESD系統的輸入信號及原因，快速使系統恢復正常。

手動按鈕在報警顯示盤面下，設有1、2、3、3A、3B、3C及RESET、ACN按鈕，通過手動按鈕可進行相應級別的關斷。當系統執行緊急關斷後，要求操作人員到現場檢查設備和流程，確認故障已排除，操作人員已處於安全位置後，方可進行手動復位；先復位中控室手動按鈕，再復位現場關斷閥上的手動復位開關。

3、與PLC或DCS的通訊

ESD系統與PLC或DCS系統的通訊聯絡和相互的數據交換，便於油田控制系統的管理和操作。ESD系統將應急關斷報警輸入及輸出傳送給PLC或DCS，並在PLC或DCS上進行顯示和報警。而在控制系統中，又能對ESD系統的應急關斷報警輸入輸出信號進行旁通，使ESD報警輸入信號不產生相應的應急關斷，或者已產生的某個關斷信號無效。

三、ESD系統的關斷等級

不同的海上油田或油氣處理廠，ESD系統的設計和組態都有不同，其關斷等級略有不同，但總體可歸納為以下四種：

1、一級關斷

一級關斷是海上油田的最高等級的關斷，實施此級關斷，必須是在平台上工藝區發生火災或大量可燃氣體泄漏，以及發生不可抗拒的自然災害等最惡劣危險的情況下，由油田（終端）總監決定，此級關斷採用手動執行。當執行一級關斷時，平台所有的公用系統、油氣處理系統、動力系統等全部關斷，但應急放空閥（BDV）將打開，火炬系統將保持操作狀態，進行相應的泄壓排空，應急發電機延時10min關斷，同時平台狀態燈棄平台藍燈亮、啟動廣播系統。

2、二級關斷

二級關斷為火災關斷，主要由火氣探測系統探測到的可燃氣體泄漏、發生火災或一些重要公用系統發生故障（如儀表風壓力低低或電力系統故障）時出現。當執行二級關斷時，設備全部關停，平台狀態燈火災報警紅燈亮、應急發電系統啟動，同時廣播系統發出火警警報。

3、三級關斷

三級關斷是生產關斷，三級關斷由下列信號引起：①手動按鈕；②儀表風故障；③火炬系統故障；④閉式排放罐液位高高；⑸主發電機故障；⑥分離器液位高高等。

根據信號來源不同，三級關斷又分為2A級別、2B級別和2C級別（颱風狀態）。

4、四級關斷

是指單元關斷，由單個設備上的異常信號。如壓力低低、高高，液位低低、高高等引起的單個設備的關斷，同時操作站中設有手動開關，可對單個設備進行手動關斷。