电控型控制系统

1、电控型远程控制装置电控型远程控制装置2014.井控技术部井控技术部 目目 录录123电控型地面防喷器控制装置电控型地面防喷器控制装置升级改造、部分新产品介绍升级改造、部分新产品介绍API介绍介绍 概念、设计要求 1 1可用液量可用液量usable hydraulic fluidusable hydraulic fluid：蓄能器系统从系统额定压力降到最小操作压力时所排出的液体体积。 2储存的液压液体积储存的液压液体积 stored hydraulic fluid stored hydraulic fluid volumevolume：蓄能器系统从系统额定压力降到预充压力时所排出的液体体积。 3

2、 3蓄能器容积要求：蓄能器容积要求： a 最低功能液量应在泵不工作的情况下，满足：在井筒压力为零的情况下，从全开状态到完全关闭所需液量的100为功能液量要求，包括关闭一个环形防喷器和防喷器组中的所有闸板防喷器的液量，及打开防喷器组一侧的节流阀或压井阀的液量 4液压液箱的容积液压液箱的容积:应是蓄能器系统储存液压液体积两倍 5泵系统要求泵系统要求: a根据API Spec 16D（第二版）要求，在不使用蓄能器的情况下，泵系统应能在2分钟内在空井时关闭一个环形防喷器，同时打开液动溢流阀，并且达到系统的最小操作压力值。 b泵组的总排量应能在15分钟内使整个蓄能器系统从预充压力升至控制系统的额定压力b

3、在排放完所要求的液量后，蓄能器中剩余液体的计算压力，应大于关闭一个环形防喷器，任一闸板防喷器及在防喷器组最大额定井筒压力下打开一侧的放喷阀并使其保持打开状态时所需的最小计算的操作压力 6响应时间：响应时间：水上防喷器控制系统应能在 30 s内关闭每个闸板防喷器，公称通径小于476.25 mm（18 3/4 in）的环形防喷器的关闭时间应不超过30 s，公称通径等于或大于476.25 mm（18 3/4 in）时应不超过45 s。 7电源要求电源要求 当主电源中断时，电气控或电液控面板的电源应自动切换到备用电源上。如果主电源发生故障，备用电源应具备至少2 h的远程控制能力。海洋钻井平台控制装置的

4、特殊要求 按石油天然气行业标准规定，海洋钻井平台控制装置应配有声、光报警装置以显示： a) 蓄能器压力低； b) 油箱液位面过低； c) 气源压力低； d) 显示转阀位置以及电泵的运转情况； e)司钻控制台使用备用电源以及海上的防潮防腐蚀要求。二二 电控型地面防喷器控制装置电控型地面防喷器控制装置2.1概述、工作原理概述、工作原理2.2技术参数技术参数2.3信息化模块化介绍信息化模块化介绍2.4电控型远程控制系统电控型远程控制系统2.5主要特点主要特点FKDQ FKDQ （电气型）（电气型）控制装置控制装置（CECE安全认证）安全认证）Shanghai Shenkai Internationa

5、l Trade Co.,LTDShanghai Shenkai International Trade Co.,LTD认证公司：认证公司：SIRASIRA（英国）（英国）证书号：证书号：CIRA 08 ATEX 6007CIRA 08 ATEX 6007II3A Ex ck IIB T3该类型远程控制台配有司钻控制台或辅助司钻控制台（选配）电控气控液型液控装置采用西门子PLC控制，工作稳定、可靠。其远控台和司钻台之间、远控台和辅助司钻控制台之间使用防火四芯船用电缆和标准Profibus通讯连接。另外可以根据客户需要配置触摸屏式辅助司钻台和PN-T远程控制台状态自动记录模块 控制原理控制原理 储

6、存在蓄能器组中的压力油通过蓄能器隔离阀(高压球阀)、滤油器，再经减压溢流阀减压后，进入控制管汇，到各三位四通转阀进油口。同时来自蓄能器组的压力油经滤油器，进入控制环形防喷器的减压溢流阀，减压后专供环形防喷器使用。只需推动相应的三位四通转阀手柄，便可迅速实现“开”、“关”防喷器的动作。三位四通转阀的换向也可通过电控型司钻控制台遥控完成。首先按下司钻控制台上主控按钮，同时操作其它控制按钮，使得信号通过PLC控制位于远程控制台上的电磁阀进行换向，该动作是压缩空气进入对应的控制回路控制气缸以达到控制三位四通转阀换向的目的。当三位四通转阀换向完毕后通过位置传感器反馈到司钻控制台上的闪光灯上使得用户能读出

7、当前开关状态。 远控装置回路介绍2.2 2.2 主要技术参数主要技术参数系统公称压力：系统公称压力：21 Mpa21 Mpa 3000 psi 3000 psi系统调压范围：系统调压范围：014 Mpa014 Mpa02000 psi02000 psi 蓄能器充氮压力：蓄能器充氮压力： 7 70.7 Mpa0.7 Mpa10001000100psi100psi 压力控制器调定范围：压力控制器调定范围：18.921 Mpa18.921 Mpa 27003000psi 27003000psi 液气开关调定范围：液气开关调定范围：17.921 Mpa17.921 Mpa 27003000psi 27

8、003000psi 气源压力：气源压力： 0.650.8 Mpa 0.650.8 Mpa93115psi93115psi 电电 源：源： 380 38019V / 50Hz19V / 50Hz主控制部分：采用西门子314C2DP作为主站的CPU。CPU上集成了24点数字量输入及16点数字量输出，另配上数字量输入模块和数字量输出模块各一个，以及模拟量输入模块。数据输入输出部分：四个的压力传感器将远程控制台上的蓄能器、管汇、环形和气源压力信号传入CPU，一个的液位传感器将远程台的油箱液位信号传入CPU。电磁换向阀按照CPU的指令控制三位四通转阀，气缸上的接近开关又将三位四通转阀的位置报告给CPU。

9、主站314C-2DP从站IM153-1远程遥控系统：分为HMI面板和按钮控制箱。其中HMI面板主要由西门子的MP370触摸屏作为人机界面。按钮箱上有带灯控制按钮，将司钻的指令通过从站的分布式I/O系统IM153-1传给主站的CPU，同时，又将主站侧的转阀位置通过磁性开关传到司钻台上。通讯传输系统：主站和从站采用现在比较成熟的、高可靠性的PROFIBUS工业总线进行远程传输。同时主站通过供电电缆为触摸屏和按钮箱内提供24V直流电源。主站314C-2DP从站IM153-1示意图示意图快速连入的防快速连入的防爆插接装置爆插接装置零压启动零压启动感应开关感应开关司钻控制台司钻控制台上一页上一页 下一节

10、下一节隔爆电磁阀隔爆电磁阀西门子西门子ProfibusProfibus总线通讯技术总线通讯技术磁力启动箱磁力启动箱西门子西门子PLCPLC控制模块控制模块远程控制台电气零远程控制台电气零 件选用安全原则件选用安全原则远程控制台适应区域II类2区磁力启动器最高适应区域II类1区电机最高适应区域II类1区传感器最高适应区域II类1区液位仪最高适应区域II类1区位置传感器最高适应区域II类2区综合电控柜最高适应区域II类1区电磁阀最高适应区域II类1区电池最高适应区域II类1区PLC柜最高适应区域II类1区变压器最高适应区域II类1区司钻控制台最高适应区域II类1区电控柜最高适应区域II类1区远程控

11、制台电气零件选用安全原则远程控制台电气零件选用安全原则返回到示意图返回到示意图查看防爆小贴士查看防爆小贴士危险区域划分原则危险区域划分原则1. 1.井架底座通风良好的钻机（顶部敞开）井架底座通风良好的钻机（顶部敞开） 顶部敞开顶部敞开R1.5mR1.5mR3mR3m转盘转盘钻台钻台钟形导向短接中心钟形导向短接中心R1.5mR1.5m防喷器防喷器R1.5mR1.5m地秤下的沟或槽地秤下的沟或槽通风不良的井口槽通风不良的井口槽1区区2区区返回安全原则返回安全原则继续继续危险区域划分原则危险区域划分原则2. 2.通风良好的封闭井架（顶部敞开）通风良好的封闭井架（顶部敞开）R1.5mR1.5m顶部敞开

12、顶部敞开转盘转盘R1.5mR1.5m封闭的井架封闭的井架钻台钻台防喷器防喷器封闭的底座封闭的底座地秤下的沟或槽地秤下的沟或槽通风不良的井口槽通风不良的井口槽1区区2区区返回安全原则返回安全原则1 材料选用不锈钢材料选用不锈钢316材质，比传统不材质，比传统不锈钢更适应腐蚀严重的海洋环境。锈钢更适应腐蚀严重的海洋环境。 防护等级防护等级IP65 Ex II 3G EEx ednAm ib IIC2 体积小巧轻便体积小巧轻便-司钻控制台用司钻控制台用Ex e取代取代Exd型壳体，最大程度上减小了型壳体，最大程度上减小了司钻台重量。一人就可以搬动司钻台司钻台重量。一人就可以搬动司钻台。体积为。体积为

13、650X400X210mm（长宽深）（长宽深），可以轻易悬挂在任何场所。，可以轻易悬挂在任何场所。电控型司钻控制台特点电控型司钻控制台特点下下一页一页3 电控司钻控制台在液位或者压力异常的情况下都能及时提供声光报警。 报警内容有气源压力低、蓄能器压力低、备用电源使用报警、电机运行指示、液位低。4 能即时同步显示远程控制台转阀位置，达到司钻台和远控台的显示动作一致，且手动或遥控操作均可实现。报警区报警区蜂鸣器蜂鸣器读数区读数区控制区控制区二次操作按钮二次操作按钮电控型司钻控制台特点电控型司钻控制台特点下一页下一页5.控制电源为24V直流电安全可靠。6.体积小，能够安装在任意位置。7.采用插接装置

14、，连线方便。8.二级操作,防止误操作。电控型司钻控制台特点电控型司钻控制台特点下一页下一页BARTEC是德国的一家专业生产防爆自动化产品的国际高科技企业BARTEC按钮采用防爆按钮，灯泡按钮一体采用防爆按钮，灯泡按钮一体设计，节约了安装空间，使操设计，节约了安装空间，使操作一目了然；作一目了然；按钮和底座模块化设计，使拆按钮和底座模块化设计，使拆装维修极为方便；装维修极为方便；IP66下一页下一页报警灯、蜂鸣器安装方便安装方便高高IP防护等级防护等级IP67防爆等级防爆等级II 2GD EEx e II认证认证PTB 00 ATEX 3114UUL E184198环境温度环境温度 -55 0

15、C 70 0 C90db,5kHz返回到示意图返回到示意图通讯采用西门子通讯采用西门子Profibus协议，因此远程控制台与司钻控制协议，因此远程控制台与司钻控制台之间的连接仅仅只需要一根台之间的连接仅仅只需要一根7mm外径的紫色标准西门子外径的紫色标准西门子FC电缆以及一根铠装防火电缆以及一根铠装防火4芯电缆用于电源连接；之前我公司使芯电缆用于电源连接；之前我公司使用过多芯铠装电缆，但发现该方案后期维护不便，内部插针用过多芯铠装电缆，但发现该方案后期维护不便，内部插针容易出现损坏；因此从容易出现损坏；因此从2008年开始我公司生产的年开始我公司生产的640-7型远程型远程控制台上开始采用总线

16、通讯方式。总线通讯便于维护，后期控制台上开始采用总线通讯方式。总线通讯便于维护，后期若发现问题可以通过诊断功能查出问题所在。若发现问题可以通过诊断功能查出问题所在。图图1 多芯电缆连接司钻台和远程控制台多芯电缆连接司钻台和远程控制台 图图2 改进后司钻改进后司钻-远控台运用总线技术连接远控台运用总线技术连接西门子总线通讯技术的运用返回到示意图返回到示意图磁力启动箱、变压器防爆等级防爆等级Exd B T6工作条件工作条件:a.海拔不超过海拔不超过2000米；米；b.周围介质温度周围介质温度-20 0 C 40 0 C c.空气相对湿度不大于空气相对湿度不大于90%d.爆炸混合物为爆炸混合物为B级

17、级返回到示意图返回到示意图位置开关 自2009年开始，对于所有电控型远程控制台上气缸位置反馈元件，我们将传统磁感应式接近开关用位置开关取代。 运用该类开关的优点是安装方便并且并不局限于配置带磁环的气缸，而传统磁感应接近开关必须配置带磁环的特制气缸才能实现位置反馈。适用于任何普通型三位四通转阀。下一页下一页剖面图剖面图感应开关感应开关返回到示意图返回到示意图参数：参数：1. 1.工作电源：工作电源： 560VDC560VDC2. 2.工作电流：工作电流：2100mA2100mA3. 3.感应距离：感应距离：04.05mm04.05mm 4. 4.工作温度：工作温度：-2570 -2570 5.

18、5.防护等级：防护等级：IP67IP67 6. 6.防爆等级：防爆等级：Ex nA IIC T6Ex nA IIC T6在选型上依然选用国际知名品牌在选型上依然选用国际知名品牌 PEPPER+FUCHSPEPPER+FUCHS的产品，使得工作性能的产品，使得工作性能更加可靠。更加可靠。根据根据 EU-Ex 防爆防爆指导原则指导原则 (ATEX）标准额定流量 1,200 l/min 工作压力 3 - 10 bar切换时间，关闭 36 ms 切换时间，打开 18 ms 响应速度快 -20C = Ta 下一页下一页 所有的电控型远程控制台均配有防爆型电磁阀，为了工作稳定，所选阀体线圈均采用进口件。很

19、多厂家为了节约成本，运用隔爆型防爆箱(Ex d)配非防爆电磁阀以及传感器，并将气路铜管引入该隔爆箱内。该做法其实并不可取，本身隔爆箱系统是有认证编号，但是其并不支持气管路的引入（具体可以参照该隔爆箱的证书附件，附件明确规定了最初认证的隔爆系统内允许安装的内容，任何超出此内容的在防爆的角度上来讲都是不被允许的）。在咨询了大量专家以及参考防爆资料后，我公司坚持采用防爆电磁阀以及防爆传感器沿用至今。图图5 我公司用进口电磁阀我公司用进口电磁阀图图4 某些厂家将电磁阀某些厂家将电磁阀安装在防爆箱内安装在防爆箱内 防爆电磁阀的设计防爆电磁阀的设计返回到示意图返回到示意图远程控制台配电柜远程控制台配电柜P

20、rofibus Profibus 电缆电缆司钻控制台司钻控制台8 8 8 8 8 8 8 88 8 8 8 8 8 8 88 8 8 8 8 8 8 88 8 8 8 8 8 8 8配电柜端使用总线连接器配电柜端使用总线连接器船用耐火电源电缆船用耐火电源电缆配电柜端使用配电柜端使用2 2芯插接装置芯插接装置Profibus FCProfibus FC电缆电缆快速连入的防爆插接装置快速连入的防爆插接装置返回到示意图返回到示意图零压启动零压启动返回到示意图返回到示意图零压起动就是在电机每次起动时曲轴柱零压起动就是在电机每次起动时曲轴柱塞泵腔内压力等于大气压。塞泵腔内压力等于大气压。经测量，零压起动

21、电机电流为经测量，零压起动电机电流为2428A2428A，而在不装零压起动装置的系统中，电机而在不装零压起动装置的系统中，电机起动电流为起动电流为80110A80110A，两者在正常打压，两者在正常打压状态下，电机电流均为状态下，电机电流均为2123A2123A。零压起动装置能够大幅度降低电机起动零压起动装置能够大幅度降低电机起动电流，从而减小电机起动时的电源母线电流，从而减小电机起动时的电源母线压降，能够延长电机使用寿命，大大提压降，能够延长电机使用寿命，大大提搞了整个系统的稳定性、安全性和可靠搞了整个系统的稳定性、安全性和可靠性。性。 采用国际品牌西门子系列采用国际品牌西门子系列PLC进行

22、控制，进行控制，SIMATIC S7-300性能稳定，适用领域：高电磁兼容性和强振性能稳定，适用领域：高电磁兼容性和强振动性，冲击性，使其具有很高的工业环境适应性。动性，冲击性，使其具有很高的工业环境适应性。选用的选用的CPU、DI、DO、AO、AI等模块且在全球各等模块且在全球各处均能够采购得到处均能够采购得到PLC配件。该品牌控制配件。该品牌控制PLC质量质量以及服务世界首肯。以及服务世界首肯。西门子300PLC控制下一页下一页n工作温度范围：工作温度范围：25C70C n相对湿度：低于相对湿度：低于 95%n允许短时间结冰或结露允许短时间结冰或结露n更强的耐受振动和冲击特性更强的耐受振动和冲击特性n更强的对灰尘等污染物的防护特性更强的对灰尘等污染物的防护特性n模块化可扩展系统，模块化可扩展系统，节省空间，模块化设计节省空间，模块化设计 ， 没有槽位规则没有槽位规则西门子300PLC控制返回到示意图返回到示意图 2.52.5 FKDQ FKDQ （电气型）（电气型） 地面防喷器控制装置特点地面防喷器控制装置特点1