采油厂油气站场气体监测报警系统改造可行性研究报告.docx
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采油厂油气站场气体监测报警系统改造可行性研究报告
采油厂油气站场气体监测报警系统改造
可行性研究报告
附表：
附表一：
总投资估算表
附表二：
工程费用估算表
附表三：
其他费用及预备费计算表
附表四：
主要设备材料数量及单价表
附件：
附件一：
XX市安全生产监督管理局聘请省级职业卫生专家查隐患检查意见
附件二：
中国石油XX油田检测监督评价中心检定证书
（1）
附件三：
中国石油XX油田检测监督评价中心检定证书
（2）
附件四：
可研评估报告答复意见
附图：
附图一：
南一联合站气体报警器、防爆声光报警器分布图
附图二：
庄一联合站气体报警器、防爆声光报警器分布图
1总论
1.1编制依据
（1）关于印发《中国石油天然气集团公司投资管理办法》的通知（中油计〔2015〕417号）。
（2）关于印发《中国石油天然气集团公司投资项目可行性研究报工作管理办法》的通知（中油计〔2015〕496号）。
、
（3）中国石油天然气集团公司《油田地面工程项目可行性研究报告编制规定》（2008年）。
（4）XX油田公司《关于印发建设工程可行性研究报告和初步设计管理办法的通知》（石油港字〔2013〕57号）。
（5）XX油田公司QHSE.IC体系《规划计划管理程序》。
（6）XX油田公司“十三五”信息化发展规划实施方案。
（7）中国石油XX油田监测监督评价中心检定证书。
（8）《建设项目经济评价方法及参数》（第三版）。
（9）建设单位提供的改造方案和工程咨询委托单。
（10）现场调查资料。
（11）2016年3月天津XX油田工程咨询有限公司对《采油二厂油气生产站场消防设施隐患治理工程可行性研究报告》的评估报告。
1.2建设单位概况
第二采油厂是中国石油XX油田公司下属的集采、注、输为一体的综合性原油生产单位，位于河北省XX市南XX管理区，北依天津，东临海防公路，西接黄骅市，生产区域2000多平方公里。
勘探区主要分布在南XX管理区、黄骅市南排河镇、中捷产业园区三个行政区，管辖羊二庄、王徐庄、刘官庄、张巨河、高尘头、周青庄、滨海一区7个油田36个开发单元。
截至2015年底，拥有油气及固定资产56.93亿元，原油年产能力31.2万吨。
采油厂下设8个职能科室：
分别为生产科、安全环保科、厂长办公室、党群工作部、企业发展与规划计划科、人事劳资科、财务资产科、油田管理科。
11个直属单位：
地质研究所、工艺研究所、产能建设部、修井管理站、基建管理站、物资管理站、培训学校（技能鉴定站）、信息档案室、HSE监督工作站、电力管理站、经警大队（保卫科）。
7个基层单位：
第一采油作业区、第二采油作业区、输注二队、维修队、综合车队、综合服务部、专采队。
1个多经企业：
广源实业中心。
一直以来，采油二厂全体员工，以“崇尚实干、务求实效”的工作理念持续为建设质量效益型采油厂而努力奋斗！
1.3研究目的和范围
1.3.1研究目的
第二采油厂南一联合站、庄一联合站是XX油田公司原油输送的重要集输站场，由输油站、供水站（注水站）污水站、脱水站组成，站内包括：
原油储罐区、原油脱水、原油外输、污水处理和供水（注水）等设施，同时站内还设有消防设施和生产辅助设施。
随着油田开发的不断深入，第二采油厂地面集成数字化建设正在逐步推广，庄一联合站中控室正在建设，南一联合站已建成中控室，生产运行模式正由原来分散岗位值班向中控室统一值班方式变革。
目前油田数字化建设还处在初期阶段，集输站场已建的可燃气体报警系统相对独立，系统陈旧，数量不足，且不具备远传功能，无法将报警信号远传至中控室，并频繁出现故障或误报，并且原有可燃气体报警系统未与排风系统连锁。
综合以上所述，站内存在重大安全隐患。
在例行的职业卫生检查及评估中，咨询单位鉴定结果为“具有硫化氢有害因素的危险”，安监部门要求在南一联合站以及庄一联合站脱水泵房等硫化氢危险源区域增设硫化氢有毒气体报警器，报警系统与排风机连锁，排风机换气次数达到事故排风换气次数要求，并且报警信号上传中控室。
为提升数字化管理水平，提高管理效率，更为消除重点危险源安全隐患，保障安全生产，集输联合站必须装备一批安全生产必备的防护预警产品。
为此，第二采油厂提出了南一联合站、庄一联合站重点危险源气体监测报警系统隐患整改的建设需求，以满足安监督部门强制要求，实现数据远传、精确控制、统一管理的功能需要。
1.3.2研究范围
南一联合站、庄一联合站内输油、脱水、加热炉、计量、污水、油罐等重点危险源气体监测报警系统隐患整改，维修升级原有可燃气体报警系统，新增可燃气体及硫化氢有毒气体报警系统、防爆声光报警器、轴流风机、风机控制箱等，并进行软件调试、线缆敷设、配管等辅助工程建设。
1.4编制原则
遵照现行规范，充分考虑集输站场信息化建设现状，编制原则如下：
（1）严格执行国家、行业标准、规范。
（2）满足《XX油田公司“十三五“信息化发展规划实施方案》要求。
（3）在满足使用功能的前提下，尽量利用现有设施，设计经济合理，节约投资，方便管理。
（4）方案设计符合健康、安全、卫生、环保、节能减排等要求。
（5）设备技术先进，灵敏度高、稳定可靠，兼容及扩展性强。
1.5遵循的主要法规及标准规范
（1）《石油天然气工程设计防火规范》GB50183-2015。
（2）《储罐区防火堤设计规范》GB50351-2014。
（3）《建筑设计防火规范》GB50016-2014。
（4）《石油天然气钻井、开发、储运防火防爆安全生产技术规程》SY5225-2012。
（5）《石油天燃气工程可燃气体检测报警系统安全技术规范》SY6503-2008。
（6）《中国石油油气田站场视觉形象标准化设计规定（试行）》（中国石油天然气股份有限公司勘探与生产公司2010年10月）。
（7）《自动化仪表选型设计规范》 HG/T20507-2014。
（8）《自动化仪表工程施工及质量验收规范》GB50093-2013。
（9）《爆炸性环境第2部分：
由隔爆外壳“d” 保护的设备》GB3836.2-2010。
（10）《报警传输系统串行数据接口的信息格式和协议》GA/T379-2008。
（11）《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2015。
（12）《低压配电设计规范》GB50054-2011。
（13）《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010。
（14）《供配电系统设计规范》GB50052-2009。
（15）《电力工程电缆设计规范》GB50217-2007。
（16）《工业与民用配电设计手册》第三版。
（17）《石油化工企业供电系统设计规范》SH/T3060-2013。
（18）《石油化工企业生产装置电力设计技术规范》SH/T3038-2000。
（19）《爆炸危险环境电力装置设计规范》GB50058-2014。
1.6主要研究结论
1.6.1建设规模
在南一联合站、庄一联合站内维修升级原有可燃气体报警器，新增可燃气体及硫化氢有毒气体报警器，新增防爆声光报警器，更新及升级防爆轴流风机，并配置风机控制箱，报警器与轴流风机联动，增加中控室后台软件调试、编程、画面组态等工作，及其配套建设电气、通风等工程。
1.6.2预期改造目标及效果
项目改造完成后，南一联合站、庄一联合站内危险源气体监测数据统一上传至中控室计算机系统，并且气体报警系统与轴流风机进行联动；现场危险源气体监测数据信号在中控室集中统一调度管理，实现远程监控。
项目预期目标如下：
（1）提升紧急事件下的应急反应速度，消除重点危险源安全隐患。
（2）优化集输场站管理模式，实现安全生产过程自动化管理。
（3）降低安全生产成本、提高管理效率。
1.6.3主要工程内容及工程量
南一联合站、庄一联合站内输油、脱水、加热炉、计量、污水、油罐等重点危险源区域维修升级原有可燃气体探测器及其报警控制器，新增可燃气体及硫化氢有毒气体探测器及其报警控制器，在危险源区域室外增设防爆声光报警器，在危险源区域室内安装轴流风机（室内及控制室内设置两道启动开关，满足两地控制要求），可燃气体及硫化氢有毒气体报警器与轴流风机进行联动，中控室监控软件调试及画面重新组态，以及配套线缆敷设、配管等辅助工程建设。
主要工程量见下表：
主要工程量一览表
序号
项目名称
规格型号
单位
数量
备注
1
可燃气体探测器（新增）
详见方案
台
32
2
可燃气体报警控制器（新增）
详见方案
套
7
与可燃气体探测器配套
3
可燃气体探测器（升级）
详见方案
台
61
4
可燃气体报警控制器（升级）
详见方案
套
11
与可燃气体探测器配套
5
有毒气体探测器
详见方案
台
11
6
有毒气体报警控制器
详见方案
套
4
与有毒气体探测器配套
7
防爆声光报警器
详见方案
台
15
室外大功率
8
轴流风机
详见方案
台
67
含升级改造4台
9
风机控制箱
详见方案
台
14
10
铠装控制线缆
详见方案
米
13000
11
镀锌钢管DN20
详见方案
米
2000
12
隔爆电缆密封接头
详见方案
个
43
13
软件调试与画面组态
项
2
14
南一联仪表配电
项
1
详细工程量参见3.2.3电气部分料表
15
南一联通风配电
项
1
16
庄一联仪表配电
项
1
17
庄一联通风配电
项
1
1.6.4主要技术经济指标
主要技术经济指标汇总表
序号
项目名称
单位
数值
备注
1
项目报批总投资
万元
230.70
1.1
建设投资
万元
228.26
1.1.1
工程费用
万元
182.59
其中：
增值税12.91
1.1.2
其他费用
万元
28.76
1.1.1
预备费用
万元
16.91
1.2
建设期贷款利息
万元
2.44
生产经营期产生的利息进入采油厂成本
2
成本费用
万元/年
15.62
增量
1.6.5结论
本工程完成后，搭建了安全预警平台，可将有毒气体及可燃气体监测报警系统整合进监控中心；在人员集中值班后，一旦出现危险源区域有毒气体及可燃气体泄漏险情能及时反馈气体监测相关信息，在最佳抢险时间内消除可燃气体泄漏所引起的爆炸、火灾及其有毒气体泄漏引起的人员中毒等安全隐患。
项目的建设符合中石油及XX油田数字化油田建设要求，通过集成、整合和提升的方式，以信息技术、通信技术、自动化技术等为手段，建设集生产管理、协同、决策和综合办公于一体的综合信息应用平台。
实现了重点危险源的资源共享及全过程数字化管理，提升了预警应急时间和效率，保障了职工健康，促进了安全生产。
项目的实施符合环保、安全法规等规定，社会效益显著，项目的建设是可行的。
2项目改造必要性
2.1项目现状
南一联自控系统始建于2008年，PLC系统为AB系列产品，系统架构为control-net结构，在原脱水值班室、污水值班室、加热炉值班室及消防配电室设PLC机柜四面，其中CPU置于消防配电室机柜中，四面机柜通过光纤进行数据传输，CPU处理后的数据通过网络至数据监控中心工控机中进行组态。
目前无可用I/O点位，UPS电源目前为16KVA，整套系统续航能力1小时，上述机柜安置处均有网络互通。
庄一联自控系统建于2008年，PLC系统为西门子C300系列产品，系统架构为总线式布局，各生产区域设I/O接线箱，通过总线方式直接接入PLC机柜，各生产区域均具备网络传输条件，2015年PLC系统改造时预留I/O点共计128个（为一键式启动泡沫消防系统预留），站内UPS电源容量为10KVA，设计整套系统续航能力1小时。
目前南一联合站、庄一联合站内共有可燃气体报警器91套（无信号远传功能），轴流风机25台（无联动控制箱），南一联合站已建成中控室，庄一联合站中控室正在建设中。
可燃气体报警器资产原值56.55万元，资产净值20.95万元，新度系数0.37。
具体设备现状见下表：
现有同类设备状况
序
号
设备名称
安装区域
生产
日期
数量
（台/套）
原值
（万元）
净值
（万元）
报警控制器
气体探测器
一
南一联合站
47
1
可燃气体报警器
计量值班室
计量间及底水泵房
2010年
6
3.90
1.95
2
可燃气体报警器
输油值班室
输油泵房
2007年
6
3.90
0.78
3
可燃气体报警器
输油值班室
脱水泵房
2003年
6
3.90
0.20
4
可燃气体报警器
输油值班室
油罐区
2013年
9
5.85
4.68
5
可燃气体报警器
污水值班室
污水泵房
2007年
6
3.90
0.86
6
可燃气体报警器
加热炉值班室
加热炉操作间
2010年
6
3.90
1.95
7
可燃气体报警器
卸油台值班室
卸油罐
2013年
4
1.30
0.26
8
可燃气体报警器
加热炉值班室
分离缓冲罐
2013年
4
2.60
2.08
二
庄一联合站
44
1
可燃气体报警器
外输值班室
外输泵房
2012年
14
9.10
0.46
2
可燃气体报警器
外输值班室
油罐区
2013年
6
3.90
3.12
3
可燃气体报警器
脱水值班室
调水计量泵房
2003年
6
3.90
0.20
4
可燃气体报警器
脱水值班室
加热炉操作间
2007年
4
2.60
0.52
5
可燃气体报警器
脱水值班室
分离缓冲罐
2013年
6
3.90
3.12
6
可燃气体报警器
原有中控室
污水泵房
2007年
4
3.90
0.78
7
可燃气体报警器
计量值班室
化验室
2013年
4
3.90
0.78
合计
91
56.55
20.95
2.2存在问题及原因分析
经过多年的发展与建设，XX油田在信息化、数字化和网络化方面取得了长足进展，但各业务系统相对独立，存在快速准确获取信息难度大、综合信息汇总与统计分析差和部门间横向协同决策弱等问题，严重制约着油气勘探开发的研究与发展。
采油二厂原油集输站已建危险源预警系统存在问题及原因分析如下：
（1）数字化建设处于初级阶段，需配套升级
原油集输站重要危险源数字化建设起步晚，在用安全预警系统相对独立，信息孤岛问题突出，如发生气体泄露等事故，值班人员不能及时做出应急反应，员工巡检强度大。
各岗位可燃气体报警系统相对独立，报警控制器设备老旧，不能实现数据信息远传功能，也无法升级改造。
当气体浓度达到爆炸报警临界点时，不能及时启动轴流风机等外联设备，驱动排风系统，自动排除隐患，防止爆炸、火灾事故的发生。
因此需要淘汰落后技术，进行可燃气体报警系统整合，并对系统进行升级改造。
（2）重要危险源预警设施老旧，数量不足
按照规范要求输油泵房、脱水泵房、加热炉操作间等重要现场均须安装防爆声光报警器，数量缺口为15台。
输油、脱水、加热炉、计量、污水等可能发生气体泄露的危险源场所，需完善配套相应的可燃气体报警设施，并与轴流风机进行联动控制，报警信号及风机运行状态及故障信号引入中控室计算机系统。
需更新及升级可燃气体报警探测器91台、可燃气体报警控制器18套、轴流风机67台、风机控制箱14台等。
（3）职业卫生检查问题突出，亟待完善
2015年4月，XX市安全生产监督管理局对采油二厂进行了例行职业卫生检查，要求南一联合站脱水泵房增设有毒气体报警器，并与轴流风机进行联动，室内外增设两道轴流风机启动开关，室内换气次数达到事故排风次数要求，有毒气体报警信号及风机运行状态应引入计算机系统。
另保定中康管理咨询有限公司对采油二厂职业病危害现状进行评估，评价结论为具有硫化氢有害因素的危险。
现有集输站场内无硫化氢有毒气体报警器，设备缺口大。
按照规范要求对输油、脱水、加热炉、计量、污水等可能发生气体泄露的危险源场所，完善配套相应的有毒气体报警设施，并与轴流风机进行联动控制，报警信号及风机运行状态信号引入中控室计算机系统。
为满足安监部门要求，保障安全生产和职工健康，亟待对南一联合站、庄一联合站危险源预警系统进行整改。
2.3改造必要性
（1）消除安全隐患的需要
南一联合站、庄一联合站是XX油田公司重要的原油集输站场，集输介质属于易燃易爆危化品，加热炉、罐区等重点生产部位存在重大闪爆、硫化氢等有害气体泄露等重大事故隐患，因此必须制定措施，把事故隐患消灭在萌芽状态。
气体监测报警系统是消除安全隐患的重要措施，项目的实施解决了集输站预警系统不兼容问题，消灭了信息孤岛，提升了应急反应速度并增设了联锁保护功能，现场数据可以及时上传中控室计算机系统。
中控室人员可以实时监控现场数据，统一指挥调度，从源头杜绝了重点危险源的安全隐患问题。
（2）数字化建设的需要
数字油田以信息技术、通信技术、自动化技术等为手段，以数字化、网络化和可视化为基础，全面实现油田勘探、开发地上地下一体化，油田生产全方位、全过程自动化，经营管理最优化和领导决策智能化。
根据《XX油田公司“十三五”信息化发展规划实施方案》，“十三五”期间XX油田将大力推动数字化管理，变革生产组织方式，加快老油田数字化改造升级。
通过建立综合数字化管理平台，实现“同一平台、信息共享、多级监视、分散控制”，最终达到强化安全、过程监控、节约人力资源、控制投资、降低管理成本和提高效益的目标。
因此，今后一个时期数字化建设是油田存续发展的方向，本项目对推动XX油田数字化的建设有着积极的促进作用。
（3）无人值守生产模式的需要
在未实现数据远传和自动化控制的条件下，各危险源站点需配备值班人员，每座集输联合站至少需要配备8名以上值班人员（四班三倒）。
危险源数字化系统完善后，实现了数据实时远传、资源共享以及报警连锁自动控制。
除安排必要的巡检人员外，值班人员集中在中控室办公，实现集输站场全过程自动化管理。
通过无人值守生产模式的变革，可消除安全隐患，减少人力资源配置，降低生产人员的劳动强度，实现无纸化办公，节约采油厂生产成本，并能提高采油厂HSE现场表现水平。
3建设规模及建设方案
3.1建设规模
在南一联合站、庄一联合站内的输油、脱水、加热炉、计量、污水、油罐等重点危险源区域维修升级可燃气体探测器61台，新增可燃气体探测器32台，更新及升级可燃气体报警控制器18套，新增硫化氢有毒气体探测器11台，新增硫化氢有毒气体报警控制器4套，在危险源区域室外新增防爆声光报警器15台，在危险源区域室内安装轴流风机67台（室内外设置两道开关），在相应值班室内新增风机控制箱14面（一控多）。
可燃气体及硫化氢有毒气体报警系统与轴流风机联动，采集报警信号至中控室，采集轴流风机运行状态及故障信号至中控室，气体报警与监控系统联动，增加中控室后台软件调试、编程、画面组态，配套信号线缆敷设、配管等工程建设，及其配套建设通风、电气等工程。
3.2建设方案
3.2.1仪表部分
（1）方案概述
本次工程在南一联合站、庄一联合站内的输油、脱水、加热炉、计量、污水、油罐等重点危险源场所升级改造可燃气体及硫化氢有毒气体报警系统；可燃气体及硫化氢有毒气体报警系统由危险源现场气体探测器、现场防爆声光报警器、危险源相应值班室内气体报警控制器以及排风系统构成；现场用气体探测器分为可安装声光报警器的探测器以及单独气体探测器两种，根据现场情况进行气体探测器的升级改造，具体设防区域及改造内容见《改造后仪表设备分布表》。
（2）设备选型要求
可燃气体以及有毒气体报警器设备选型应遵循以下国家标准、规范要求：
《可燃气体报警控制器》GB16808-2008；《作业场所环境气体检测报警仪通用技术要求》GB12358-2006；《可燃气体探测器第1部分:
测量范围为0～100%LEL的点型可燃气体探测器》GB15322.1-2003。
选型要求应遵循下表。
表3-1设备选型要求表
序号
主要设备名称
技术参数
备注
1
可燃气体、有毒气体探测器
传感器类型：
催化燃烧式/电化学式
电源：
24VDC电源供电
检测方式：
扩散式
工作方式：
长期连续工作
结构材料：
压铸铝
防爆等级：
ExdIICT6
防护等级：
IP65
安装方式：
固定支架、管装、墙壁装
探测器输入：
三线制
输出信号：
4-20ma电流信号，对应0-满量程
产品类别：
现场显示+现场声光报警
每20平米布置一台探测器，安装高度应距地坪0.3～0.6m，且传感器部位向下，或者安装高度应高出释放源0.5～2m,且传感器部位向下
2
可燃气体、有毒气体控制器
显示方式：
LED显示
报警方式：
声音报警
响应时间：
＜30S
接收信号：
DC4-20mA标准信号
报警输出：
报警继电器输出，常闭常开信号，适合连接风机，带RS485通讯接口
供电方式：
AC220V，50HZ
安装方式：
壁挂式
工作方式：
24小时连续工作
外型尺寸：
1~8通道控制器（可选）
普通现场数显
3
防爆声光报警器
声响强度：
>80dB
线制：
两线制
安装方式：
外露壁挂
工作温度：
-10℃～+55℃
防爆等级：
ExdⅡBT6
防护等级：
IP65
工作电压：
DC24V；AC220V
频闪频率：
60次/min
声响形式：
消防声
使用环境温度：
-20℃-+50℃
大功率，高分贝
（3）改造方案
1）在南一联合站、庄一联合站内维修升级原有可燃气体探测器61台，并升级原有可燃气体报警控制器共计11套；在庄一联合站、南一联合站危险源区域新增32台可燃气体探测器，新增可燃气体探测器带现场数显功能，并配套可燃气体报警控制器共计7套；现场可燃气体报警信号分别传输至各自值班室更新配套的气体报警控制器内。
2）在南一联合站、庄一联合脱水、卸油台、溢流池等危险源区域新增硫化氢有毒气体探测器11台，有毒气体探测器带现场数显功能，并在相应值班室内配套增加硫化氢有毒气体报警控制器共计4套，现场硫化氢有毒气体报警信号分别传输至值班室气体报警控制器内。
3）可燃气体与硫化氢有毒气体报警控制器输出24V继电器干点信号至风机控制箱，实现气体报警器与轴流风机联动。
4）在站内输油、脱水、加热炉、计量、污水、油罐等危险源室外安装大功率防爆声光报警器，声光报警器信号由值班室报警控制器发出，方便巡检人员及时发现气体泄漏的具体源头。
5）采集站内输油、脱水、加热炉、计量、污水、油罐等危险源场所气体报警信号、及风机运行状态及故障信号，信号由值班室内报警控制器及风机控制箱传输至站内服务器，再经服务器由总线传输至新建中控室工业控制计算机内，经软件调试、编程、画面组态，以实现报警画面、风机状态实时展示，并且报警系统与视频监控系统联动，监控画面可及时切换到报警区域。
控制室预留通讯接口，将站内数据上传至油田信息中心，符合A11标准。
南一联合站、庄一联合站内气体报警器、声光报警器具体安装位置见下表。
表3-2改造后可燃气体设备分布表
序
号
设备名称
安装区域及数量
气体探测器
数量（台）
报警控制器
数量（套）
声光报警器
数量（
升级会员 