自升式钻井船液位遥测系统调试方法探讨_苑宏钰

３． ２ 调 试 过程实 际 案 例 分析 ３． ２． １ 系统显示值比实际值偏大 当预调 ７ 显 示 液 位 比 实 际 液 位 偏 高， 第一 Ｓ 舱时 ， 次测量实际液位为 １． 显示 １． 第二次测 ４ ３ｍ 时 ， ５ ６ｍ； 显示 ２． 量实际液位为 １． ９ ６ｍ 时 ， ０ １ ｍ。 读取 Ｐ Ｌ Ｃ程 ３ ／ ， 序得到数据 ， 系统密度设置为 １ 实际零液位 ． ０ ２ ５ｔ ｍ ； 时， 变送器实际输出为 ０ 实测 １ 变送器 ． ８ｋ Ｐ ａ ． ４ ３ｍ 时 ， ； 实际输出为 １ 实测 １ 变送器实际输出 ６ ． ２ｋ Ｐ ａ ． ９ ６ｍ 时 ， 。 。 为２ １ ． ４ｋ Ｐ ａ ３ 个不同测量点压力数据分析见表 ２
表 ２ 测量数据分析
采集压力 ｋ Ｐ ａ ０． ８ １ ６． ２ ２ １． ４ 理论液位 ｍ ０． ０ ７ ９ １． ５ ６ ２． ０ ５ 实际液位 ｍ ０ １． ４ ３ １． ９ ６ 可能原因 存在零位偏差 压力变送器输出偏大 、 密度设定较实际小 压力变送器输出偏大 、 密度设定比实际小
第 ３期（ 总第 １ ７ ８期） ２ ０ １ ３年６月
机 械 工 程 与 自 动 化 ＭＥ ＣＨＡＮ Ｉ Ｃ Ａ Ｌ Ｅ ＮＧ Ｉ Ｎ Ｅ Ｅ Ｒ Ｉ ＮＧ ＆ ＡＵＴ ＯＭＡ Ｔ Ｉ ＯＮ
Ｎ ｏ编号 ： １ ６ ７ ２ ４ １ ３ ２ ０ １ ３ ０ ３ １ ３ １ ３ －６ －０ －０
位高度 ， 为减小误差 ， 采 用 ５ 次 测 量， 去掉数据中的最 然后算取 ３ 次平均值得到实际液位 ， 使 大值和最小值 ， 测量更精确 。 ３ 液位遥测系统调试方法的实现 ３． １ 调 试 问题 分析 方法 设备在现场安装完成后 ， 需要进行系统功能测试 ， 测试过程就是不断地 调 整 系 统 软 件 程 序 ， 完善硬件设 解决影响系统性能实现的现场问题 ， 最终使系 备安装 ， 统实现设计要求的功能 。 液位遥测系统调试过程中存 在的主要问题有系统 显 示 偏 大 、 系统显示偏小及系统 无显示 。 根据系统组成及工作原理 ， 内部程序模块 、 静 压传感器 、 引压管与恒 流 阀 ３ 个 方 面 能 够 影 响 到 系 统 最终数据 ， 其与常见问题的关系见表 １。
／ （ ， 推算液体密度 ： 第一次测量时的 ｈ） 根据ρ＝Ｐ ｇ ３ ／ 密度 为 １． 第 二 次 测 量 时 的 密 度 为 １． ０ ６ｔ ｍ， ０ ７ ３ ／ 。 。 ｔ ｍ 判断液体设定密度比实际偏低 检查发现水有铁屑 、 灰尘等杂质未清理干净 ， 致使 ， ， 液体密度增加 而且 随 着 水 量 的 增 大 误 差 逐 渐 减 小 ， 清除杂质后重新进行校准测量 ， 测量精度符合要求 。 ３． ２． ２ 加水初期液位无显示 预调 ６ 向 舱 里 加 水， 液位显示一直无变 Ｐ 舱 时， ， ， 数据显 化 等实际液位到 １ ｍ 左右时 随着液位变化 ， 示开始变化 。 先关闭检修阀 ， 随着平衡气室的压力增加 ， 液位显 内部模块 、 静压传感器可以正常感应压力变 示也增加 ， 化， 因此判断引压 管 有 漏 气 情 况 。 检 查 发 现 距 船 底 约 恢 复 引 压 管 后， 重 新 测 试， 测量 １ｍ 处引压管被 撞 断 ，
表 １ 常见问题分析方法
常见问题 显示无变化 显示偏大 显示偏小 内部程序模块 程序无组态 模块无法工作 密度设置偏小 量程设置偏大 密度设置偏小 量程设置偏大 静压传感器 变送器无输出 变送器正偏差 变送器负偏差 引压管与恒流阀 引压管断开或漏气 恒流阀关闭 恒流阀调节偏大 引压管堵塞 无关联
Ｉ ｈ＝ Ｈ 。 １ ６ Ｐｍａ ｘ ， 其中 ： Ｈ 为系统所能测量的最大液位高度， Ｈ＝ ｇ ρ Ｐｍａ ｘ为系统所选用静压传感器的量程上限值 。 ， 本项目中压力变送器量程为 ０． 舱室被测 ２ ５ ＭＰ ａ ３ ／ 。 ， 液体密度为 １． ０ ２ ５ｔ ｍ 经 计 算 得 当 静 压 传 感 器 输 出偏差为 ０． 系统显示有 ０． ０ ６ｍＡ 时 ， １ｍ 的偏差 。 在 ， 现场实际工况下 压力变送器均存在零位偏差 ， 使得系 统显示存在偏差 ， 因此调试方法中要修正零位偏差 。 ）系统吹泡数量 ： （ 系统引压管管线存在气阻 ， 正 ３ 常工作时 ， 流动的仪 表 气 在 压 力 变 送 器 处 产 生 阻 滞 压 力， 使得采集压力 偏 大 。 偏 差 值 由 管 线 长 度 和 气 体 流 当仪表气流 速 大 时 ， 管 线 压 阻 产 生 的 偏 差 大， 速决定 ， 影响系统的精确性 ； 但当流速小时 ， 被测液体产生的静 压存在滞后性 ， 影响系统的实时性和稳定性 。 因此 ， 调 节合适的气泡数量是保证系统测量的精确性和稳定性 的关键 。 ２． ２． ２ 实际验证的关键点 实际验证是在实 际 工 作 环 境 下 ， 校正因外界因素 产生的偏差 。 为安全 、 精确地验证系统的性能 ， 在实际 加水验证过程中主要 考 虑 安 全 加 水 、 测量点选取和实 际测量 ３ 个关键点 。 ）安全加水 ： （ 参考升降调试的配载方案 ， 为保持 １ 测试压载 舱 时 ， 同 时 向 对 称 两 舱 室 加 水， 阀 船体重心 ， 门打开顺序 为 （ ３ Ｐ、 ３ Ｓ） ４ Ｐ、 ４ Ｓ） ２ Ｐ、 ２ Ｓ） ６ Ｐ、 （ （ （ ） （ 、 ） （ 、 ） （ 、 ） 。 ６ Ｓ ７ Ｐ ７ Ｓ １ Ｃ ８ Ｐ ８ Ｓ ９ Ｃ （ ）测量点选取 ： 选取舱室一半高度上 、 下各一点 ２ 两个测试 进行实际验证 。 本方 案 中 选 取 一 个 校 准 点 ， 点 。 压载舱屏幕示数 ３． 示数２ｍ 和 ５ｍ 时为校准 点 ， ５． ５ｍ 为数据记录点 。 非压载舱屏幕示数 １ｍ 为校准 点， 示数 ０． ８ｍ 和 １． ３ｍ 为数据记录点 。 ）实际测 量 ： （ 用测深尺在测深孔处测量实际液 ３
； 修回日期 ：２ 收稿日期 ：２ ０ １ ２ ２ ３ ０ １ ３ １ ８ －１ －１ －０ －０
一个相对于大气压力且与液面高度成正比的气压变化 值 。 系统通过安装于阀控箱内的静压传感器实时地测 量出液体高度产生压力值的大小 。
图 １ 系统工作原理图
２ 液位遥测系统调试方法设计 ２． １ 系统 调 试 方法 设计 思 路 液位遥测系统为压载提供重要参数 ， 其精确性 、 稳 调试 方 法 的 设 计 应 充 分 考 虑 影 响 系 统 定性至关重要 ， 精确性的因素 ， 达到验证系统各功能的目的 。 根据液位计测试 常 用 方 法 ， 首先考虑将液位计与 向软管内注水 ， 对比观测系统显示和软管中 软管连接 ， 液位的高度 ， 验证液位计精确度 。 在 ２ ０ ０ 英尺项目中 ， 系统液位计采用吹泡 式 测 量 方 法 ， 仪表气工作压力为 ， 软管中测试液体会被仪表 气吹 ０． １ ５ ＭＰ ａ ２ ＭＰ ａ ～０． 因此该方 法 无 法 测 试 系 统 功 能 。 其 次 考 虑 将 出软管 ， 引压管放入合适管径的透明管内 ， 向软管内注水 ， 对比 测量系统显示和软管 中 液 位 的 高 度 ， 由于钻井船舱室 舱 室 中 间 存 在 隔 层， 管线敷设线路存在折 结构复杂 ， 弯， 压载舱室最高 为 ７． 在舱室内不易读取透明 ６ ２ ｍ， 管内的液位数据 ， 因此本方法也无法实现对系统功能 制定模拟测试与实 的测试 。 根据本项目 的 实 际 情 况 ， ， 际验证相结合的方法 通 过 用 手 持 气 泵 模 拟 压 力 信 号 测试系统内部模块是 否 工 作 正 常 ， 测试系统程序是否
１ 液位遥测系统概述 １． １ 液 位遥 测 系统 组 成 移动式平台在拖 航 过 程 中 受 拖 航 稳 性 限 制 ， 平台 操船 人 员 通 过 调 节 船 体 压 载 水 使 船 体 重心不能过高 ， 在拖航过程中保持重心 ， 而且在升降过程中 ， 插桩后要 通过压载系统调节船 体 重 量 ， 保证插桩后船体更加平 稳， 所以对各舱室压载情况的监控就显得至关重要 。 液 位遥测系统就是通过监测舱室液位 ， 然后计算舱室压载 水重量 ， 给操船人员调节压载提供重要的参数依据 。 ２ ０ ０ 英尺钻井船项目液位遥测 系 统 由 一 个 集 中 显 示控制柜 、 两 个 采 集 阀 控 箱、 现场传感器及引压管组 成 。 集中显示控制柜 位 于 中 控 室 ， 内装有系统的主站 及一个数据采集从站 。 系统主站接收从站采集到的数 据， 并进行计算处理 ， 在 触 摸 屏 上 显 示 各 舱 的 液 位、 重 量、 体积等参数 。 两个采集阀控箱 分 别 安 装 于 平 台 的 左 右 舷 ， 阀控 箱内均安置有 １ 个系 统 从 站 和 触 摸 屏 ， 从站通过信号 采集模块和通讯模块实现数据采集及与主站的通讯功 触摸显示屏可以 显 示 系 统 内 所 有 舱 室 的 液 位 及 相 能， 关数据 。 １． ２ 液 位遥 测 系统的工 作原 理 系统采用利用静压原理的吹泡 ２ ０ ０ 英尺项目 中 ， 式液位计 ， 其工作原 理 如 图 １ 所 示 。 压 缩 空 气 经 减 压 ， 阀后气体压力被调节为 ０． 再经恒 １ ５ ＭＰ ａ ２ ＭＰ ａ ～０． 由引压 管 通 向 各 被 测 舱 室 的 底 部 。 根 据 气 流阀输出 ， 体的导压性 ， 引压管内空气的压力应处处相等 。 当舱室内液面高 度 低 于 引 压 管 出 气 口 时 ， 引压管 ， 内的气压与大气压力 相 同 静 压 传 感 器 检 测 到 的 压 差 引压管内将产生 为零 ，随着被测 舱 室 内 液 面 的 变 化 ，
自升式钻井船液位遥测系统调试方法探讨
苑宏 钰 ， 张 松 ， 王 钊 ， 于 淼
（ ） 海洋石油工程股份有限公司 ， 天津 ３ ０ ０ ４ ５ ２ 摘要 ： 基于海洋石油 ２ ０ ０ 英尺自升式钻井船项目工程实践 ， 探讨液位遥测系统的调试方法 。 通过对海洋石油 ２ ０ ０ 英尺自升式钻井船液位遥测系统的调试结果表明 ， 此方法可以准确测 试 系 统 的 性 能 ， 为 其 他 技 术 人 员 对 液位遥测系统的调试提供参考依据 。 关键词 ： 液位遥测 ； 吹泡式液位计 ； 调试 中图分类号 ：Ｔ Ｅ ５ ２ 文献标识码 ：Ａ